LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nghành công nghiệp càng phát triển thì chúng ta cang thấy tầm quan trọng của khí NH3, ở các nước phát triển khí NH3 được ứng dụng trong rất nhiều nghành công nghiêp. Tính đến năm 2004 khoảng 80% của ammoniac được sử dụng để sản xuất phân bón vậy nên sản xuất của amoniac là thành phần quan trọng của ngân sách năng lượng thế giới. Ngoài ra, amoniac mới được dùng trong một số nghành như: Chất làm lạnh R717: Amoniac là một chất làm lạnh hấp dẫn do tính chất bay hơi thuận lợi của nó. Khí nhiên liệu: Amoniac lỏng được dùng làm nhiên liệu của máy bay, tên lửa. Mặc dù không mạnh như các nhiên liệu khác nhưng nó lại không có bồ hóng trong động cơ. Chế biến gỗ: Amoniac phản ứng với các tannin trong gỗ tự nhiên và làm thay đổi màu sắc của gỗ. Dệt may: Dung dịch amoniac được sử dụng trong điều chế nguyên liệu bông… Mặc dù, ammoniac được sử dụng rộng rãi nhưng nó lại là một chất ăn da và nguy hiểm với con người nên việc lưu trữ và sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn. Khí NH3 luôn được chứa trong bình chịu được áp suất cao nên trong quá trình chế tạo bình chứa phải được tính toán kĩ lưỡng để đảm bảo chất lượng, quy định an toàn sử dụng khí ammoniac trong công nghiệp. Với đề tài : “Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu bình chứa khí Amoniac”, mặc dù còn gặp nhiều khó khăn trong việc sử dụng tài liệu và các tiêu chuẩn của quốc tế về kỷ thật hàn. Tuy vậy, nhờ có sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Đào Quang Kế, mọi khó khăn đã được giải quyết phần nào và nhóm em đã hoàn thành đồ án này đúng tiến độ.
Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nghành công nghiệp càng phát triển thì chúng ta cang thấy tầm quan trọng của khí NH 3 , ở các nước phát triển khí NH 3 được ứng dụng trong rất nhiều nghành công nghiêp. Tính đến năm 2004 khoảng 80% của ammoniac được sử dụng để sản xuất phân bón vậy nên sản xuất của amoniac là thành phần quan trọng của ngân sách năng lượng thế giới. Ngoài ra, amoniac mới được dùng trong một số nghành như: - Chất làm lạnh R717: Amoniac là một chất làm lạnh hấp dẫn do tính chất bay hơi thuận lợi của nó. - Khí nhiên liệu: Amoniac lỏng được dùng làm nhiên liệu của máy bay, tên lửa. Mặc dù không mạnh như các nhiên liệu khác nhưng nó lại không có bồ hóng trong động cơ. - Chế biến gỗ: Amoniac phản ứng với các tannin trong gỗ tự nhiên và làm thay đổi màu sắc của gỗ. - Dệt may: Dung dịch amoniac được sử dụng trong điều chế nguyên liệu bông… Mặc dù, ammoniac được sử dụng rộng rãi nhưng nó lại là một chất ăn da và nguy hiểm với con người nên việc lưu trữ và sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn. Khí NH 3 luôn được chứa trong bình chịu được áp suất cao nên trong quá trình chế tạo bình chứa phải được tính toán kĩ lưỡng để đảm bảo chất lượng, quy định an toàn sử dụng khí ammoniac trong công nghiệp. Với đề tài : “Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu bình chứa khí Amoniac”, mặc dù còn gặp nhiều khó khăn trong việc sử dụng tài liệu và các tiêu chuẩn của quốc tế về kỷ thật hàn. Tuy vậy, nhờ có sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Đào Quang Kế, mọi khó khăn đã được giải quyết phần nào và nhóm em đã hoàn thành đồ án này đúng tiến độ. - 1 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn “ Công nghệ kim loại” - Khoa Cơ điện - trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Đào Quang Kế đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm sinh viên thực hiện Phạm Văn Linh Hồ Văn Đạt Lê Anh Tiến - 2 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Chương I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO 1.1, Một số khái niệm cơ bản về công nghệ hàn trong chế tạo máy. 1.1.1, Khái niệm về công nghệ hàn. Hàn là quá trình công nghệ sản xuất các kết cấu không thể tháo rời được từ kim loại, hợp kim và các vật liệu khác. Bằng sự hàn nóng chảy có thể liên kết được hầu hết các kim loại và hợp kim với chiều dày bất kì. Có thể hàn các kim loại và hợp kim không đồng nhất. Nguyên lý của hàn: khi hàn nóng chảy, kim loại ở mối hàn đạt tới trạng thái lỏng. Sự nóng chảy cục bộ của kim loại cơ bản được thực hiện tại các mép của phần tử ghép. Có thể hàn bằng cách làm chảy kim loại cơ bản hoặc làm chảy kim loại cơ bản và vật liệu bổ sung, kim loại cơ bản hoặc kim loại cơ bản và kim loại bổ sung chảy tự rót vào bể hàn và tẩm ướt bề mặt rắn của các phần tử ghép. Khi tắt nguồn đốt nóng, kim loại lỏng nguội và đông đặc – kết tinh, sau khi bể hàn kết tinh tạo thành mối hàn nguyên khối với cấu trúc lien kết hai chi tiết làm một. 1.1.2, Ưu, nhược của công nghệ hàn. * Ưu điểm: - Hàn là quá trình công nghệ được ứng dụng rông rãi để chế tạo và phục hồi các kết cấu và chi tiết - Tiêu tốn ít kim loại - Giảm chi phí lao động - Rút ngắn thời gian sản xuất - Thiết bị đơn giản * Nhược điểm: - Trong quá trình hàn xảy ra sự bay hơi và oxi hóa một số nguyên tố, sự hấp thụ và hòa tan chất khí của bể kim loại cũng như những thay đỏi của vùng ảnh hưởng nhiệt. kết quả thành phần và cấu trúc của mối hàn khác với kim loại cơ bản. Các - 3 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy biến dạng của kết cấu gây bởi ứng suất dư có thể làm sai lệch kích thước và hình dáng của nó và ảnh hưởng tới đôi bền của mối ghép. 1.2, Mốt số bình chưa NH 3 điền hình. 1.2.1,Tính chất và ứng dụng của NH 3 trong công nghiêp. Amoniac là một hợp chất của nitơ và hydrô có công thức phân tử là NH 3 . Ở điều kiện tiêu chuẩn nó là một chất khí độc, có mùi khai, tan nhiều trong nước. Amoniac tương đối kém bền bởi nhiệt, nó có thể bị phân huỷ tại nhiệt dọ cao theo phản ứng: 2NH3 → N2 + 3H 2 Cách sản xuất - Phần lớn NH3 (90%) được sản xuất theo phương thức Haber-Bosch với N2 từ không khí, H2 từ khíMêtan (CH4) vànước. CH4 + H2O → CO + 3H2 N2 + 3H2 → 2NH3 - Phương thức CaCN2 của Rothe-Frank-Caro CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 - Phương thức Persek từ nitruanhômAlN và nước 2AlN + 3H2O → Al2O3 + 2NH3 - Từ NO và H2 2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O - Từ NH4Cl NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl Ứng dụng amoniac Amoniac được sử dụng cả trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày. Cụ thể: - Dung dịch nước của NH 3 có nồng độ 25% hoặc thấp hơn thường được dùng trong các phòng thí nghiệm và trong đời sống. - 4 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy - Dung dịch NH 3 được sử dụng trong nông nghiệp như: tạo môi trường chống đông (nồng độ NH 3 0,03% và axit boric 0,2-0,5%) để bảo quản mủ cao su (latex) hoặc được sử dụng trực tiếp làm phân bón. - Dung dịch amoniac hoặc amoniac lỏng được sử dụng trong xử lý môi trường nhằm loại các NOx hoặc SOx trong các các khí thải khi đốt các nguyên liệu hóa thạch (than đá, dầu, v.v…). Quá trình này thường có thể phải dùng chất xúc tác chứa vanađi. - Dung dịch amoniac hoặc amoniac lỏng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất phân bón, hóa chất và hóa dược. Bồn, thùng chứa amoniac thường được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh, một số quy trình sản xuất hoá chất, phân bón nông nghiệp và được dùng cung cấp nguên liệu trong một số quy trình thấm Nitơ Thùng chứa amomiac có nhiều loại từ vài chục lít đến hàng chục khối Thùng thường được chế tạo phương pháp hàn từ các kết cấu thép tấm và một vài chi tiết phụ. 1.2.2, Một số thùng chứa NH 3 điển hình. Thùng chưa khí NH 3 có rất nhiều mẫu mã và kích thước khác nhau, tuỳ theo phạm vi và lượng NH 3 cần dùng mà ta chọn kiểu thùng và kích thước phù hợp. Dưới đây là một số thùng chứa amoniac được chế tạo và bày bán trên thị trường: - 5 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Hình 1: Thùng chứa khí NH 3 kiểu nằm cỡ lớn. Hình 2: Thùng chứa kiểu nằm cỡ vừa. - 6 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Hình 3: Một số bình chứa kiểu đứng - 7 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy 1.2.3. Bản vẽ chi tiết. Ng V? Ph?m V Linh Ki?m tra L?p CTM-K51 Khoa Co Ði?n Tr. ÐH Nông nghi?p Hà N?i BÌNH CH? A KHÍ AMONIAC 1:5 B?n v? : 1 Thép Cácbon 70 400 1200 1522 60 Ø350 170 860 55 350 70 120 Ø20 Ø15 Ð bv G 1 m9 Ð bv G 1 m9 Z6 Z8 Hình 4: Bản vẽ chi tiết - 8 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Chương II PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VẬT LIỆU CƠ BẢN, LOẠI QUÁ TRÌNH HÀN VÀ VẬT LIỆU HÀN 2.1, Phân tích, lựa chọn vật liệu cơ bản của các chi tiết hàn 2.1.1, Phân tích lực chọn vật liệu cơ bản: Thùng chứa amoniac (cả thể lòng và thể khí) làm việc ở điều kiện áp suất cao, nhiệt độ thường Thùng chứa bị hỏng do nhiều nguyên nhân nhưng nguyên nhân chủ yếu liên quan tới hiện tượng nứt do ăn mòn trong điều kiện chịu ứng suất Hàm lượng oxi và nước trong amoniac có tác động mạnh mẽ làm nứt thùng. Các vết nứt được tìm thấy ở gần hay tại ngay mối hàn theo hai hướng hay cắt ngang hoặc song song với mối hàn Với những điều kiện làm việc như trên, vừa để đảm bảo độ bền của bình vừa đảm bảo giá thành chế tạo người ta thường chọ thép cácbon Ở đây ta chon thép C15 2.1.2, Thành phần hoá học của vật liệu cơ bản Theo bảng phụ lục 3 [2] ta có: Mác thép OCT C(%) Mn Si P S C15 1050 - 74 0,12÷0,19 0,35÷0,65 0,17÷0,37 0,04 0,04 2.1.3, Cơ tính của vật liêu cơ bản Mác thép Sau khi thường hoá Sau ủ a k (kJ/m 3 ) b σ (MPa) 2.0 σ (MPa) δ (%) ψ (%) HB HB C15 380 210 16 40 229 197 500 2.1.4, Các chú ý khi hàn chủng loại vật liệu đã chọn - Thông số nhạy cảm với nứt nóng: - 9 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Với thép cácbon hệ số nhạy cảm với nứt nóng được tính theo công thức: 88 5,0.3 8,004,004,0 15,0.1000 3 10025 .1000 = ++ = +++ +++ = VMoCrMn NiSi PS CHCS Với HSC > 4, thép dễ bị nứt nóng - Thông số nhạy cảm với nứt nguội Tính chất nhạy cảm với nứt nguội được đặc trưng bởi thông số: 33,0 6 5,0 5 5,0 15,0 1556 =++= + + ++ ++= CuNiVMoMnMn CC E Với C E < 0,45, thép ít bị nứt nguội - Thông số nhạy cảm với nứt tầng S H PP D CML 6 60 ++= Trong đó: P CM _ hệ số giòn vùng ảnh hưởng nhiệt 18,0 20 5,0 30 2,0 15,0 2030 =++=++= MnSi cP CM H D _ Lượng Hydro khuếch tán tính bằng ml/100g kim loại đắp : H D = 0,78H nw - 1,4 Tra bảng 1 − 6 Tr.57 [3] với hàn trong môi trường khí CO 2 , dây hàn sạch ta chọn H D = 9 ml/100g kim loại đắp Thay số vào công thức ta có: 57,004,0.6 60 9 18,0 =++= L P - Hệ số nhạy cảm với nứt do ram mối hàn 0257102 =−−++++= TiNbVMoCuCrP SR Vậy thép này không bị nứt do ram 2.2, Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng để chế tạo kết cấu. 2.2.1, Phân tích lựa chọn loại quá trình hàn sẽ xử dụng - 10 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM [...]... thân bình Đặt kết cấu hàn vào khối chữ V Thực hiện đường hàn chính số 1 ở Bản vẽ số 4 Bản vẽ số 4 Bản vẽ số 4 Bản vẽ số 4 Bản vẽ số 4 Bản vẽ số 4 thân bích Đặt kết cấu hàn vào đồ gá hàn quay Bản vẽ số 4 Thực hiện đường hàn chính số 2 & Bản vẽ số 4 3 gữa thân bình và chỏm cầu 4.3, Chế độ và kỹ thuật hàn đính 4.3.1, Phân tích lực chọn loại quá trình hàn đính Chọn loại quá trình hàn là hàn điện cực nóng... kín (chu vi đường tròn) Từ đó ta chia các mối hàn trên bình Amoniac ra các loại mối hàn sau: mối hàn quan trọng và mối hàn không quan trọng - Mối hàn quan trọng là mối hàn liên kết giữa hai đáy với thân bình, mối hàn liên kết tạo thành thân bình ( hàn theo đường dọc), mối hàn gắn giữa thân và đáy bình Đấy là những mối hàn chịu áp lực cao và những chi tiết tạo nên mối hàn đều là các chi tiết chính tạo. .. Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy - Điều kiện làm việc tốt khi hàn không phát sinh khí độc Qua bản vẽ cấu tạo tổng thể của bình chứa khí Amoniac ta thấy kết cấu của bình có những đặc điểm sau: - Các mối hàn có kích thước và hình dạng khác nhau, do bình được lien kết từ các chi tiết: thân bình, hai đáy bình và chân đế Hình : Khả năng bảo vệ mối hàn của CO2 - Đường hàn tương đối phong... hai mép hàn Chương 5 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ HÀN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN PHÙ HỢP 5.1, Tính toán các thông số chế độ công nghệ hàn cho từng mối hàn - 26 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy 5.1.1, Tính toán lựa chọn các thông số chế độ hàn chính (d, Ih, Uh, Vh, qh) Chế độ hàn giáp mối một lớp, dòng điện xoay chiều Giả sử liên kết hàn không... trên ta có bảng chế độ hàn, các kích thước cơ bản của mối hàn và liên kết hàn - 29 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy 5.1.2, Lựa chọn/tính toán các thông số kỹ thuật bổ sung − Loại dòng điện hàn xoay chiều − Khí bảo vệ CO2 5.1.3, Các bảng tổng hợp các thông số chế độ hàn Chế độ hàn I Uh d (mm) 4 (A) 800 h c (mm) 9,3 (mm) 1,8 (V) 40 Vh (m/h) 23 Kích thước... 16x3100 + Bán kính lốc lớn nhất 1200 + Tốc độ trục lốc 25 (vg/ph) + Trọng lượng 13 (tấn) + Kích thước máy 5994x1397x2057 Hinh10: Máy uốn lốc 3 trục - 20 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy 3.6, Tạo mép hàn ( vát mép hàn ) 3.6.1, Yêu cầu hình dáng, kích thước và chất lượng mép hàn các mối hàn Có hai mối hàn chính là mối hàn ở than bình và mố hàn để liên kết. .. liên kết than bình với đáy bình Các mối hàn này đều là mối hàn giáp mối, có yêu cầu kỷ thuật hàn ngấu toàn bộ chiều dày Đường kính của thân bình chỉ 500 mm rất khó để hàn bên trong vì vậy ta chi chọn phương án hàn một phía ở bên ngoài chi tiết Chọn kí hiệu liên kết hàn m9 bảng 34, tr.141 [2] 8 24 60° Hình 11: Kiểu liên kết hàn Với yêu cầu kỉ thuật chế tạo bình chứa khí ở áp suất cao là mối hàn ngấu toàn... kiểu liên kết mối hàn như trên để đảm bảo độ ngấu Mặt khác với kết cấu như trên sẽ tạo điều kiện kết tinh tốt cho kim loại mối hàn để phòng chống và hạn chế nứt nóng 3.6.2, Lựa chọn phương pháp và thiết bị tạo mép hàn Nếu trong hàn hồ quang tay, thợ hàn thực hiện điều chỉnh những chỗ mép hàn không đều, trong hàn tự động giá trị dòng điện cao, hồ quang nung chảy sâu thợ hàn không thể nhìn thấy để điều... Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Chương 7 KỸ THUẬT THỰC HIỆN CÁC ĐƯỜNG HÀN VÀ ĐỀ XUẤT THANH TRA GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 7.1, Đề xuất thực hiện các mối hàn 7.1.1, Trình tự các mối hàn - Theo sơ đồ toàn bộ kết cấu hàn ta có trình tự thực hiện các mối hàn theo bảng sau TT 1 2 3 4 5 6 Tên nguyên công Hàn thân bích Hàn chỏm cầu Hàn chân đế Hàn chân van Hàn tai vận chuyển Hàn măt tựa Số chi... thuật hàn với từng mối hàn - 35 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy Xét cơ cấu tổng thành của bình chứa oxi ta xác định được các kỹ thuật hàn với từng mối hàn như sau: TT Tên nguyên công 1 Hàn thân bích 2 Hàn chỏm cầu 3 Hàn chân đế 4 Hàn chân van Hàn tai vận 5 chuyển 6 Hàn măt tựa Kỹ thuật hàn Hàn giáp mối, vát 2 đầu Hàn theo chu vi, vát mép 2 đầu Hàn góc, . hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm sinh viên thực hiện Phạm Văn Linh Hồ Văn Đạt Lê Anh Tiến - 2 - Nhóm 3 Lớp: K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ. K51CKCTM Trường DH Nông Nghiệp HN Đồ án công nghệ hàn điện nóng chảy 1.2.3. Bản vẽ chi tiết. Ng V? Ph?m V Linh Ki?m tra L?p CTM-K51 Khoa Co Ði?n Tr. ÐH Nông nghi?p Hà N?i BÌNH CH? A KHÍ AMONIAC 1:5 B?n