Nghiên cứu tính toán thiết kế công nghệ và máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép bằng phương pháp hàn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Khắc Văn Nghiên cứu tính tốn thiết kế cơng nghệ máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép phương pháp hàn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Phạm Văn Nghệ HÀ NỘI – 2010 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ tận tình thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Nghệ tồn thể thầy, mơn gia công áp lực viện đào tạo sau đại học, viện khí - Trường Đại học Bách khoa Hà nội Em hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học Nhân dịp hoàn thành luận văn cao học Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy, cô giáo môn, viện nhà trường Đại học Bách khoa Hà nội tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa học Cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình kỹ thuật Công ty Ống thép Minh NgọcHưng Yên Xin chân thành cám ơn thầy phản biện đóng góp ý kiến q báu bổ ích để luận văn hoàn thiện Ngày 20 tháng 10 năm 2010 Tác giả Nguyễn Khắc Văn Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -1- Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu tính tốn thiết kế công nghệ máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép phương pháp hàn” Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn Lớp: Cao học Cơng nghệ Cơ khí Chun ngành: Cơng nghệ khí, Khố học 2008 – 2010, Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, không nhờ, thuê, mua hay dowload Luận văn người khác Kết nghiên cứu Luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm cam đoan Ngày 20 tháng 10 năm 2010 Học viên Nguyễn Khắc Văn Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -2- Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ DANH MUC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 - Hình ảnh ống thép trịn vng………………………………… Hình 1.2- Kết cấu cầu……………………………………………………… Hình 1.3- Khung, mái nhà cơng nghiệp dân dụng…………………… Hình 1.4- Kết cấu dàn khơng gian……………………………………… Hình 1.5- Kết cấu khung xe……………………………………………… Hình 1.6- Các sơ đồ cơng nghệ chế tạo ống hàn thẳng…………………… Hình 1.7- Cơ cấu tách bavia trong………………………………………… 11 Hình 1.8- Sơ đồ cơng nghệ sản xuất ống thép xoắn………………………… 13 Hình 1.9- Máy uốn trục máy trục………………………………… 13 Hình 1.10- Sơ đồ máy uốn lốc chuyên dùng sản xuất ống……………… 15 Hình 1.11- Máy cán ………………………………………………… 18 Hình 1.12- Máy xẻ băng thép…………………………………………… 18 Hình 1.13- Máy cấp phơi dạng cuộn………………………………………… 19 Hình 1.14- Giàn trữ băng…………………………………………………… 19 Hình 1.15- Máy cán uốn tạo hình………………………………………… 20 Hình 1.16- Bộ phận hàn cao tần…………………………………………… 21 Hình 1.17- Cụm giá cán định kính………………………………………… 21 Hình 1.18 Bộ phận cắt ống………………………………………………… 22 Hình 1.19 Dàn xuống ống………………………………………………… 22 Hình 2.1- Sơ đồ công nghệ sản xuất ống thep hàn ………………………… 25 Hình 2.2- Kết cấu giá ngang…………………………………………… 27 Hình 2.3- Kết cấu giá trục đứng…………………………………………… 28 Hình 2.4 - Mặt cắt ngang số sản phẩm uốn ống điển hình……………… 31 Hình 2.5 - Mặt cắt ngang số sản phẩm uốn dị hình………………… 32 Hình 2.6 - Hệ số Ks phụ thuộc vào chiều dày So………………………… 51 Hình 2.7- Trục ngang giàn máy cán…………………………………… 52 Hình 2.8 - Khung giá cán 53 Hình 2.9- Cặp cán giá cán I ……………………………………… 57 Hình 2.10 - Cặp cán giá cán III ……………………………………… 58 Hình 2.11 - Cặp cán giá cán V …………………………………… 59 Hình 2.12 - Cặp cán giá cán VII ……………………………………… 60 Hình 2.13 - Cặp cán giá cán IX ……………………………………… 62 Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -3- Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Hình 2.14 - Cặp cán giá cán XI ………………………………………… Hình 2.15 - Cặp cán giá cán XIII……………………………………… Hình 2.16 - Cặp cán giá XIV…………………………………………… Hình 2.17- Quả cán giá trục đứng II…………………………………… Hình 2.18- Quả cán giá trục đứng IV………………………………… Hình 2.19- Quả cán giá trục đứng VI………………………………… Hình 2.20- Quả cán giá trục đứng IIX………………………………… Hình 2.21- Quả cán giá trục đứng X…………………………………… Hình 2.22- Quả cán giá trục đứng XII………………………………… Hình 2.23 - Con lăn ép hàn………………………………………………… Hình 2.24 - Quá trình hình thành biên dạng ống…………………………… Hình 2.25 - Tối ưu hóa cơng nghệ nhờ mơ phỏng………………………… Hình 2.26 - Các bước tính tốn mơ phỏng…………………………… Hình 2.27 - Biểu đồ tính vật liệu…………………………………… 63 64 65 66 66 67 67 68 68 69 70 79 80 81 Hình 2.28- Mơ uốn lốc ống………………………………………… Hình 2.29 Ứng suất biến dạng giá cán thứ I……………………… Hình 2.30 Ứng suất biến dạng giá cán thứ V VII……………… Hình 2.31 Ứng suất biến dạng giá cán thứ VII IX…………… Hình 2.32 Ứng suất biến dạng giá cán thứ XI XIII…………… Hình 2.33 Ứng suất biến dạng giá cán thứ XIV………………… Hình 3.1- Sơ đồ nguyên lý hàn ống phương pháp điện trở…………… Hình 3.2- Sơ đồ ngun lý hàn cảm ứng…………………………………… Hình 3.3 Vịng cảm ứng lăn ép hàn ống thép tròn 82 83 83 84 84 85 87 88 89 Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý hàn cao tần tiếp điện tiếp xúc………………… Hình 3.5- Sơ đồ nguyên lý hàn cao tần tiếp điện cảm ứng từ……………… Hình 3.6- Sơ đồ tiếp điện phương pháp tiếp xúc……………………… Hình 3.7- Dạng liên kết……………………………………………………… Hình 3.8- Mối quan hệ vận tốc với chiều dày ống cơng suất……… Hình 3.8- Giá trị hiệu chỉnh theo đường kính ống………………………… Hình 3.10- Cách bố trí cuộn cảm feriste…………………………… Hình 3.11- Sơ đồ khối tổng quát…………………………………………… Hình 3.12 - Sơ đồ mạch lực lị cao tần……………………………… Hình 3.13- Khối nguồn cung cấp…………………………………………… 91 92 92 96 97 97 100 101 102 103 Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -4- Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Hình 3.14- Sơ đồ khối van điều khiển……………………………………… Hình 3.15- Máy biến áp tăng áp………………………………………… Hình 3.16- Sơ đồ mạch chỉnh lưu điốt……………………………………… Hình 3.17- Sơ đồ mạch lọc………………………………………………… Hình 3.18- Sơ đồ mạch dao động…………………………………………… Hình 3.19- Sơ đồ máy biến áp nung……………………………………… Hình 3.20- Sơ đồ mạch tải………………………………………………… Hình 3.21- Sơ đồ biến áp đồng pha………………………………………… Hình 3.22- Sơ đồ điều khiển………………………………………………… Hình 3.23- Sơ đồ khối mạch tạo xung……………………………………… Hình 4.1- Vỏ ống phóng tia X loại định hướng…………………………… Hình 4.2- Vỏ ống phóng tia X loại tồn phương…………………………… Hình 4.3- Cấu trúc phim chụp ảnh……………………………………… Hình 4.4- Sơ đồ nguyên tắc kiểm tra……………………………………… Hình 4.5 - Thép hộp 40x80… …………………………………………… Hình 4.6- Cách bố trí phim nguồn……………………………………… Hình 4.7- Giản đồ quan hệ thời gian với chiều dày hiệu điện thế… Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -5- 104 104 105 105 106 106 107 108 109 111 113 114 114 115 116 118 118 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT ỐNG THÉP HÀN 1.1 Sản phẩm ống thép hàn ……………………………………… 1.1.1 Chủng loại đăc tính kỹ thuật ống thép ………………………… 1.1.2 Hình dạng quy cách ………………………………………………… 1.1.3 Nhu cầu lĩnh vực sử dụng ống thép ………………………………… T 1.2 Tổng quát công nghệ sản xuất ống thép hàn giới…………… 1.3 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất ống thép có Việt Nam… 1.4 Hướng nghiên cứu……………………………………………………… Chương TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ỐNG THÉP HÀN 2.1 Phân tích chon phương án công nghệ ………………………………… 2.1.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất ống thép hàn …………………… 2.1.2 Lắp đặt,hiệu chỉnh vận hành dây chuyền sản xuất ống thép………… 2.2 Cơ sở lý thuyết trình uốn lốc profil……………………………… 2.2.1 Các dạng profil điển hình……………………………………………… 2.2.2 Ứng suất biến dạng………………………………………………… 2.2.3 Chiều dài vùng ăn phôi vào…………………………………………… 2.2.4 Xác định lực momen uốn…………………………………………… 2.2.5 Xác định lượng trình uốn lốc………………………… 2.2.6 Tính tốn số lượng giá cán lốc………………………………………… 2.2.7 Tính lực, mô men công suất dẫn động cho máy………………… 2.3 Kết cấu giá cán…………………………………………………………… 2.3.1 Quả cán 2.3.2 Trục cán 2.3.3 Khung giá cán ………………………………………………………… 2.4 Xác định thông số công nghệ trình cán ống………………… 2.4.1 Xác định khoảng cách giá cán; Tính tốn dải phơi …………… 2.4.2 Tính tốn thiết kế khn tạo hình……………………………………… 2.4.2.1 Đường kính cán………………………………………………… 2.4.2.2 Kích thước trục tạo hình …………………………………………… 2.4.3 Sơ đồ hình thành biên dạng ống……………………………………… 2.5 Lực ép tạo hình biến dạng công suất động ……………………… 2.5.1 Xác định lực ép mơ men uốn tạo hình……………………………… 2.5.2 Tính tốn vận tốc dài băng phơi ………………………………… Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -6- 2 13 20 24 24 24 26 31 31 32 36 37 42 45 47 51 51 51 52 53 53 56 56 57 70 71 71 74 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ 2.5.3 Tính tốn cơng suất động cơ…………………………………………… 75 2.6.Mơ q trình uốn lốc ……………………………………………… 79 2.6.1 Đặc điểm tính tốn cơng nghệ phương pháp mơ phỏng…… 79 2.6.2 Các bước tính tốn cơng nghệ phương pháp mô phỏng…… 79 2.6.3 Ứng dụng phần mềm mô số DEFORM……………………… 81 2.6.3.1 Vật liều mô uốn lốc………………………………………… 81 2.6.3.2 Mô trình uốn lốc phần mềm mơ số DEFORM 82 2.6.3.3 Kết luận 85 Chương CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG BẰNG DÒNG CAO TẦN 3.1 Các phương pháp hàn sản xuất ống thép…………………………… 4.1.1 Phương pháp hàn điện trở ……………………………………………… 3.1.2 Phương pháp hàn cảm ứng …………………………………………… 3.1.3 Phương pháp hàn mơi trường khí trơ…………………………… 3.1.4 Phương pháp hàn cao tần……………………………………………… 3.2 Công nghệ hàn cao tần…………………………………………………… 3.2.1 Vật liệu ………………………………………………………… 3.2.2 Dạng liên kết…………………………………………………………… 3.2.3 Chế độ hàn …………………………………………………………… 3.3 Thiết bị hàn cao tần……………………………………………………… 3.3.1 Giới thiệu sơ lược thiết bị hàn cao tần……………………………… 3.3.2 Sơ đồ khối tổng quát…………………………………………………… 3.3.3 Chức khối………………………………………………… 3.3.4 Hệ thống điều khiển…………………………………………………… Chương TIÊU CHUẨN VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ỐNG THÉP HÀN 4.1 Tiêu chuẩn ống thép hàn………………………………………………… 4.1.1 Các tiêu chuẩn Việt Nam ống kim loại 4.1.2 Tiêu chuẩn quốc tế tiêu chuẩn tương đương ống kim loại… 4.2 Các phương pháp kiểm tra ống thép hàn 4.2.1 Kiểm tra quan sát mắt …………………………………………… 4.2.2 Kiểm tra mối hàn chụp ảnh phóng xạ tia X………………… 4.2.3 Quy trình kiểm tra chất lượng mối hàn ……………………………… Kết luận……………………………………………………………………… Tài liệu tham khảo Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -7- 86 86 86 87 88 88 95 95 95 96 100 100 101 103 107 111 111 111 112 112 112 113 115 120 122 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ MỞ ĐẦU Sự phát triển quốc gia có cơng nghiệp đại tự chủ địi hỏi phải có ngành sản xuất thép nói chung sản xuất ống thép nói riêng phải đủ mạnh đáp ứng nhu cầu phát triển, ống thép sử dụng hầu hết ngành công nghiệp với khối lượng vô lớn như: ngành xây dựng, cầu đường, luyện kim, khai khống, mỏ, cơng nghiệp dầu khí ngành công nghiệp khác… Do phát triển cơng nghệ, quy trình sản suất ống hàn bước hồn thiện, cho sản phẩm có chất lượng cao khơng thua ống sản xuất theo phương pháp không hàn Hơn vốn đầu tư cho dây chuyền ống hàn không cao ngày phương pháp sản xuất ống thép phương pháp hàn nhà nước công ty đầu tư xây dựng phát triển rộng rãi Tuy nhiên việc làm chủ thiết bị cịn có hạn chế, đặc biệt cặp cán tạo hình sản phẩm bị mịn, hỏng phải nhập để thay tốn nhiều chi phí Mặt khác đặc điểm cơng nghệ thay đổi đường kính ống, chiều dầy tương đối (S/d) phải thay đổi cặp cán kích thước lẫn biên dạng Vì vấn đề nghiên cứu cơng nghệ sản xuất ống thép hàn cần thiết Xuất phát từ vấn đề thực tiễn tương lai, đề tài Luận văn là:"Nghiên cứu tính tốn thiết kế cơng nghệ máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép phương pháp hàn" hy vọng giải đề tồn dây chuyền sản xuất ống thép Thời gian thực đề tài hướng dẫn tận tình hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Văn Nghệ nỗ lực thân tơi hồn thành nhiệm vụ đề tài Nhưng kiến thức hạn chế chắn tính tốn, thiết kế khơng tránh khỏi khiếm khuyết Rất mong giúp đỡ, đóng góp ý kiến Em xin chân thành cảm ơn ! Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -8- Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Chương TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT THÉP ỐNG HÀN 1.1 Sản phẩm thép ống hàn 1.1.1 Chủng loại đặc tính kỹ thuật thép ống Ống thép sản phẩm quan trọng ngành thép Căn vào cơng nghệ sản xuất hình dáng phơi sử dụng chế tạo, người ta lại chia thành loại: ống thép cán (phơi trịn) ống thép hàn (phôi tấm, lá) - Ống thép cán: Căn vào cơng nghệ chế tạo ta chia thành loại gồm ống thép cán nóng ống thép cán nguội Căn vào mục đích sử dụng ta chia ống thép thành loại sau: + GB/T8162-1999 Loại ống dùng kết cấu thông thường kết cấu máy Nguyên liệu chủ yếu (Mác thép) là: Thép cacbon 20, thép 45, thép hợp kim Q345, 40Cr, 20CrMo, 30-35CrMo, 42CrMo, v.v + GB/3087-1999 Loại ống dùng cơng nghiệp lị luyện ống dẫn dung dịch áp lực thấp vừa lị thơng thường + GB/5310-1995 Ống thép dùng làm ống dẫn dung dịch, ống nước trạm thuỷ điện lò chịu nhiệt trạm điện hạt nhân, mác thép tiêu biểu 20G, 12Cr1MoVG, 15CrMoG… + GB/5312-1999 dùng cơng nghiệp đóng tàu, chủ yếu ống chịu áp cấp I,II dùng máy qua nhiệt, tiêu biểu thép 360, 410, 460… + GB/1479-2000 ống dẫn thiết bị hoá chất áp lực cao, chủ yếu dùng dẫn dung dịch áp lực cao thiết bị hoá chất, tiêu biểu thép 20, 16Mn, 12CrMo, 12Cr2Mo + GB9948-1988 Dùng làm ống dẫn cơng nghệ lọc dầu, khí Mác thép sử dụng: 20,12CrMo,1Cr19Ni11Nb + API SPEC5CT-1999( ống dẫn dầu) : Loại ống thông dụng Hiệp hội dầu mỏ Mỹ( Amrican Petreleun Instiute , gọi tắt API) công bố toàn giới Trong Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn -9- Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ B1 A1 Z1 Z2 JZ1 101 C1 102 Z3 JZ1 103 104 105 106 JZ1 107 108 Hình 3.21- Sơ đồ biến áp đồng pha - Hoạt động sơ đồ điều khiển Sơ đồ điều khiển Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 115 - 109 110 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ N B1 2AN 1AN JZ1 JZ1 XD1 DAN JZ1 SY1 3AN 5AN 4AN JC1 JC1 XD2 6AN JC2 JC2 7AN 10 8AN MK1 11 12 MK2 13MK3 XD3 14MK4 15 JC4 20 LJ 19 JC2 JZ3 18 17 MK6 16 MK5 JC3 JC4 21 JC3 XD4 24 23 XD5 K2 9AN 10AN JC5 JC5 JZ2 25 JZ2 127 133 K3 26 XD6 1270 1271 1330 4,7 K 104 1331 4,7 K JZ2 130 13AN 11AN 27 128 12AN JC1 JZ2 JZ3 134 JZ3 129 LJ Hình 3.22- Sơ đồ điều khiển Nguồn vào lấy từ cầu dao K1 pha B1 N 1AN nút ấn thường đóng, 2AN nút ấn thường mở Nhấn 2AN nối điểm công tắc tơ JZ1 có điện đèn Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 116 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ XD1 sáng, tiếp điểm JZ1 đóng lại trì cấp nguồn cho biến áp đồng pha cấp điện cho blốc tạo xung mạch cưỡng làm mát bóng đèn phát làm việc DAN nút ấn thường đóng có vai trò nút dừng tổng từ điểm trở lên Cơng tắc tơ JZ1 có điện tiếp điểm JZ1 - đóng lại, tiếp điểm SY1 đóng lại đảm bảo lưu lượng nước làm mát cho bóng đèn phát Nhấn 5AN cơng tắc tơ JC1 có điện tiếp điểm JC1 - đóng lại trì đèn XD2 sáng thực việc nung bóng đèn phát cấp với điện áp 8V Nhấn nút 6AN cơng tắc tơ JC2 có điện đèn XD3 sáng tiếp điểm JC2 20 - 21 đóng lại trì thực việc nung bóng đèn phát cấp với điện áp 12V, tiếp điểm JC2 18 - 19 đóng lại để chuẩn bị đóng mạch lực Hai nút ấn thường đóng 3AN 4AN nút dừng chế độ nung cấp Tiếp điểm MK1 ÷ MK6 tiếp điểm an toàn đặt cánh cửa đảm bảo an toàn máy làm việc Nhấn nút 8AN cơng tắc tơ JC3 có điện tiếp điểm JC3 20 -21 đóng cơng tắc tơ JC4 có điện đèn XD4 sáng ba tiếp điểm mạch động lực đóng lại máy chuẩn bị làm việc, tiếp điểm JC4 27 - 28 đóng lại Nhấn 11AN Rơle trung gian JZ2 có điện tiếp điểm JC2 24 - 25, ÷ 26 đóng lại tiếp điểm JZ2 128 ÷ 27 đóng trì bảo đảm chế độ blốc điều khiển sẵn sàng làm việc Nhấn 10AN công tắc tơ JC5 có điện tiếp điểm JC5 đóng lại Vặn triết áp 4,7 K để tăng dần điện áp tải đến đạt chế độ làm việc tốt lò cao tần * Mảng điều khiển: Các đầu 111, 112, 113 đưa vào biến dòng; 114 đầu tiếp mát; 115 đến 126 tới biến áp xung 127 nối 1270, 133 nối 1330 đưa tới chiết áp 4,7 K 129 đưa qua bảo vệ dòng LJ 128, 130 đưa cuộn hút Rơle JZ2 JZ3 (24V) 134 đưa vào nút phục hồi (khởi động lại Reset) đầu vào 104 đưa tiếp mát 101 ÷ 110 lấy từ biến áp đồng pha Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 117 - A/D J1 Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 118 114 Hình 3.23- Sơ đồ khối mạch tạo xung MBA1 MBA2 A4 118 A3 116 G1 117 G4 115 116 133 134 IC 89C51 115 129 130 127 128 113 Kiểm tra dòng điện Phần mềm dòng Phần cứng dòng 112 111 120 119 117 MBA3 136 10 B3 G6 122 12 121 11 14 124 16 126 10 ổn định điện áp Mạch tạo xung tần số cao 15 125 122 121 MBA4 B4 G3 124 123 MBA5 C3 G5 126 125 MBA6 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 13 123 KiÓm tra thø tù pha Khuyếch đại xung công suất 10 120 Kiểm tra khoá pha 119 Điều chỉnh đồng 118 C4 G2 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Chương 4- TIÊU CHUẨN VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ỐNG THÉP HÀN 4.1 - Tiêu chuẩn ống thép hàn 4.1.1 Các tiêu chuẩn Việt Nam ống kim loại - TCVN 1829-76: Ống kim loại Phương pháp thử mép - TCVN 1830-76: Ống kim loại Phương pháp thử nén bẹp; - TCVN 1832-76: Ống kim loại Phương pháp thử áp lực dung dịch - TCVN 2981-79: Ống phụ tùng thép Ống thép hàn Kích thước - TCVN 3783-83: Thép ống hàn điện không hàn điện dùng công nghiệp chế tạo mô tô, xe đạp - TCVN 314-89: Ống kim loại Phương pháp thử kéo - TCVN 6116:1996 – Ống thép hàn cảm ứng điện trở chịu áp lực Thử siêu âm mối hàn để phát khuyết tật dọc 4.1.2 Tiêu chuẩn quốc tế tiêu chuẩn tương đương ống lim loại Bảng 4.1 Các tiêu chuẩn tương đương Các tiêu chuẩn tương đương Tên loại Lĩnh vực áp dụng Tr Quốc Q tế Mỹ Nhật Anh ASTMA53 JIS G BS 3601 Ống dẫn nước, 3091 ASTMA135 3452 BS 1387 gas, dẫn khí, thông GB/T ASTMA252 JIS G nước thường 13973 3466 dầu áp suất Đường GB/T ống ISO 559 ASTMA500 Ống kết thấp cấu Kết cấu máy… 4.2 - Các phương pháp kiểm tra ống thép hàn 4.2.1- Kiểm tra quan sát mắt Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 119 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Tất mối hàn phải kiểm tra quan sát (quan sát mắt) giàn xuống ống để quan sát khuyết tật bề mặt Mối hàn chấp nhận thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau đây: - Mối hàn phải đảm bảo ngấu đều, liên tục không bị đứt quãng - Trên bề mặt ống vết nứt, sẹo, xước sâu, vết sóng lượn chu kỳ, không bị phân lớp, rỗ hay rỉ sắt - Đường hàn bên ống phải bào phẳng, nhẵn Ngồi cịn kiểm tra kích thước hình học dụng cụ đo có độ xác đến 0,01mm Cho phép bề mặt ống có đường gờ mối hàn Nhưng đường gờ mối hàn phải liên tục Đồng thời không bị đứt quãng Nếu sau kiểm tra thấy mối hàn khơng liên tục ta sửa cách hàn đắp chỗ khơng liên tục sau mài phần nhơ mối hàn 4.2.2 - Kiểm tra mối hàn chụp ảnh phóng xạ tia X 4.2.2.1 - Các loại thiết bị phát xạ tia X a, Loại định hướng Cao thÕ Anod Sợi đốt Catod Vỏ thuỷ tinh Chùm xạ tia X Hình 4.1- Vỏ ống phóng tia X loại định hướng Chùm tia X phát theo góc 1π (thường 400, 600) b, Loại toàn phương Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 120 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Anod Cao Sợi đốt Catod Vỏ thuỷ tinh Chùm x¹ tia X Hình 4.2- Vỏ ống phóng tia X loại toàn phương Chùm tia X phát theo góc 4π (3600) Các loại máy phát tia X hay sử dụng Việt nam: Philips 200 ÷ 300kV Anđres 160 ÷ 300kV Seifert 200 ÷ 300kV RadioFlex 200 ÷ 300kV 4.2.2.2- Phim X - Ray Cấu tạo phim núi chung: Đế(175àm) Chất bám dính (1àm) Nhũ tuơng (phần lớn hạt AgBr (10ữ15àm) Lớp bảo vệ(1àm) Hình 4.3- Cấu trúc phim chụp ảnh Tổng cộng phim dày khoảng 200µm Khi phim bị chiếu xạ tia X: AgBr Ỉ Ag+ + Br- Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 121 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Br- bị chiếu Ỉ Br - eAg+ + e- = Ag (hạt thị) 4.2.2.3- Nguyên lý chụp ảnh phóng xạ tia X kiểm tra vật liệu a, Nguyên tắc Nguồn phát tia X Sfd Bất liên tục vật liƯu VËt liƯu kiĨm tra Phim Hình 4.4- Sơ đồ nguyên tắc kiểm tra Các bất liên tục vật liệu thể phim b, Cách tính toán thời gian chiếu tia, khoảng cách - Nguyên tắc lựa chọn: + Điện áp thấp tốt + Thời gian chụp dài tốt + Phim mịn tốt Mỗi thiết bị phát tia X hãng khác có giản đồ chiếu cho loại phim vật liệu khác (Các giản đồ xây dựng từ thực nghiệm) Căn vào vật liệu cụ thể, chiều dày, loại phim, vào mức độ yêu cầu để chọn thông số điện áp, dòng điện, khoảng cách, độ đen Æ thời gian chiếu tia 4.3 - Quy trình kiểm tra chất lượng mối hàn Ta lập quy trình chụp ảnh phóng xạ tia X với trường hợp cụ thể thép hộp có tiết diện hình 5.5 Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 122 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Hình 4.5 - Thép hộp 40x80mm 4.3.1 - Lựa chọn thiết bị Vì chiều dày thép hộp tương đối nhỏ: Chiều dày tổng cộng 1,8mm x = 3,6mm Ta chọn loại thiết bị RF - 250EGM: với thông số đầu danh định: 250kV - 5mA 4.3.2 - Tính chọn vật thị ảnh Vật thị chất lượng ảnh dùng để đo độ nhạy chụp ảnh phóng xạ, gọi tắt IQI (Image Quality Indicator) Một số tiêu chuẩn chọn IQI tiêu chuẩn Pháp, Nhật, Đức, Mỹ Chọn vật thị chất lượng ảnh loại IQI dây theo tiêu chuẩn Đức (DIN)/ISO Chiều dày vật kiểm tra S(mm), tính đường kính dây nhỏ nhìn thấy theo S Có dtmin = (2/100).S Tra bảng 6.5[10] chọn đường kính dây gần ứng với số dây Theo tiêu chuẩn Đức: cỡ bao gồm dây đặt song song cách 5mm Như ta phải chọn thêm dây có số nhỏ dây có số lớn Chọn lại số dây trùng với dây ký hiệu bảng 6.6[10] Bảng 5.1 tính chọn thị ảnh cho chiều dày vật cần kiểm tra Bảng 4.2 - Tra chọn đường kính dây cho chiều dày vật cần kiểm tra S (mm) dtmin (mm) d (mm) - tra Bộ dây Bộ dây chọn 10,11,12,13,14,15,16 DIN FE 10/16 bảng 3,6 0,072 0,1 Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 123 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Bảng 4.3- Kích thước dây IQI DIN FE 10/16 Đường kính dây Dây số ∅ (mm) Dung sai (mm) 0,40 ±0,01 10 0,32 ±0,01 11 12 0,20 13 0,16 14 DIN62FE 50 0,25 Hình dạng kích thước 0,125 ±0,005 15 0,10 ±0,005 16 ISO 12 Mỗi cỡ đặt song song cách 5mm, có chiều dài 50mm 4.3.3 - Chọn loại phim Vì loại máy quy định sẵn loại phim, theo catalo [9] với máy RF 250EGM loại phim tương ứng Fuji 50 4.3.4 - Chọn tăng cường Với máy RF - 250EGM, loại phim Fuji 50 theo catalo[9] tăng cường chì 0,03mm hai phía 4.2.3.5 - Khoảng cách chụp Với máy RF - 250EGM theo catalo[9] khoảng cách từ nguồn đến phim Sfd = 60cm = 600mm Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 124 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Nguån Phim Lớp chì 1mm chống tán xạ nguợc Hỡnh 4.6- Cách bố trí phim nguồn 4.3.6 - Độ đen phim Với máy RF - 250EGM, loại phim Fuji # 50 theo catalo[9] độ đen phim D = 2.0 Thêi gian chiÕu (phót ) V 0k 21 0k V 19 V 0k 17 V 0k V 0k 15 10 13 11 0k V 4.3.7 - Xác định thời gian chiếu hiệu điện 23 V V 0k 50k 0,8 0,5 3,6 10 15 20 25 30 35 40 mm ChiỊu dµy tÊm thÐp (mm) Hình 4.7- Giản đồ mối quan hệ thời gian chiếu với chiều dày hiệu điện Từ giản đồ hình 5.7 với chiều dày 3,6mm, chọn hiệu điện 110kV Ỉ thời gian chiếu 0,8phút 4.3.8 - Xử lý phim chụp Phim sau chụp đọc kết quả, để thị kết cần tráng rửa phim Chỉ thao tác rửa phim phòng tối Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 125 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ a, Chuẩn bị để rửa phim - Pha thuốc hãm: cho gói thuốc theo số thứ tự vào thùng nước dung tích ÷ 10lít, thùng sử dụng cho khoảng 100 phim thời gian ÷ ngày - Pha thuốc hiện: tương tự pha thuốc hãm, nhiên không cần theo thứ tự, q trình pha phải khuấy tan gói, tránh để nước bắn vào quần áo gây hỏng quần áo b, Thao tác rửa phim - Ngâm phim dung dịch thuốc Rung lắc nhẹ phim để trình tiếp xúc tốt Những tinh thể bị chiếu bị tác động thuốc hiện, tách bạc khỏi hỗn hợp lắng đọng thành hạt bạc kim loại nhỏ bé hạt tạo hình ảnh bạc màu đen Kết tốt thu nhiệt độ 200C Thời gian rửa phim thuốc phút - Sau rửa thuốc phim giữ ngâm vào nước chảy với thời gian ÷ phút - Sau phim đưa vào dung dịch thuốc hãm Thuốc hãm có tác dụng giải phóng tất muối bạc khơng chiếu khỏi nhũ tương cách giữ lại bạc chiếu ảnh vĩnh viễn Phim phải rung lắc đặt vào thuốc hãm theo cách quy trình Thời gian hãm phút, nhiệt độ 200C - Sau rửa thuốc hãm phim giữ ngâm nước chảy với mục đích rửa hố chất bồn hãm Vì hố chất giữ lại phim làm cho phim bị biến màu mờ dần sau thời gian lưu giữ - Tiếp theo ta đem phim sấy khơ (nhiệt độ ≤ 380C) Sau đo độ đen xem có đạt hay khơng Cơng việc giải đoán phim thực kỹ thuật viên có kinh nghiệm Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 126 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ KẾT LUẬN Đề tài : " Nghiên cứu tính tốn thiết kế cơng nghệ máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép phương pháp hàn" đề tài chưa nghiên cứu đầy đủ Việt nam Hiện hầu hết thiết bị phải nhập từ nước với giá thành cao Dưới hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Nghệ, đóng góp ý kiến thày cô môn Gia công áp lực ĐHBK HN đề tài đạt số kết có khả áp dụng tính tốn, thiết kế công nghệ sản xuất ống thép hàn giai đoạn Việt Nam Kết nghiên cứu luận văn tốt nghiệp nêu là: - Xác định quy trình cơng nghệ sản xuất ống thép phương pháp hàn - Tính tốn số cặp trục cơng tác q trình cán (uốn lốc) ống thép - Xác định mô men trục, mô mem tổng công xuất dẫn động - Thiết kế hoàn chỉnh biên dạng cặp cán để tạo hình ống thép - Mơ q trình uốn lốc phần mềm DEFORM - Xác định chế độ hàn ống thép dòng điện cao tần - Phân tích hệ thống mạch động lực mạch điều khiển thiết bị hàn cao tần sản xuất thép ống Một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu phát triển ống thép hàn hướng tới xuất khẩu: - Nghiên cứu công nghệ sản xuất ống thép mạ, ống thép hàn cỡ lớn, ống thép hàn xoắn… - Xây dựng tính tốn quy trình hố nhiệt luyện (thấm N xung plasma) để nâng cao hiệu công tác cặp cán tạo hình sản phẩm - Tính tốn thiết kế mạch lực, mạch điều khiển với mục đích thay sửa máy hàn cao tần Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 127 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Trong q trình nghiên cứu, tính tốn trình bày luận văn tránh khỏi hạn chế, sai sót Em mong giúp đỡ, góp ý thầy Hội đồng để luận văn tốt nghiệp hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Văn Nghệ, thầy, cô Bộ môn Gia công áp lực, Hội đồng bảo vệ giúp đỡ, tận tình bảo tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp HàNội, ngày 22 tháng 10 năm 2010 Học viên thực Nguyễn Khắc Văn Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 128 - Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lý thuyết biến dạng dẻo kim loai - PGS.TSKH Nguyễn Tất Tiến, NXB GD, 2004 [2] Máy búa máy ép thủy lực - TS Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, NXB GD, 2001 [3] Vật liệu học – Nghiêm Hùng, NXB KH - KT [4] Sổ tay dập nguôi – Bộ môn Gia Cơng Áp Lực trường ĐH BKHN [5] Giáo trình sản xuất ống - Trần Văn Dũng , Phan Văn Hạ [6] Hướng dẫn sử dụng ANSYS chương trình phần mềm thiết kế mô phương pháp phần tử hữu hạn- PGS.TS Đinh Bá Trụ ,NXBKHKT-2000 [7] Đảm bảo chất lượng hàn.TS Nguyễn Đức Thắng ,NXBKHKT-2009… Học viên thực hiện: Nguyễn Khắc Văn - 129 - ... đề nghiên cứu công nghệ sản xuất ống thép hàn cần thiết Xuất phát từ vấn đề thực tiễn tương lai, đề tài Luận văn là: "Nghiên cứu tính tốn thiết kế cơng nghệ máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép phương. .. chọn là: Nghiên cứu tính tốn thiết kế công nghệ máy uốn lốc PLC để chế tạo ống thép phương pháp hàn Nội dung trọng tâm luận văn cần giải quyết: Xác định bước cơng nghệ, tính thơng số cơng nghệ, ... sử dụng chế tạo, người ta lại chia thành loại: ống thép cán (phôi trịn) ống thép hàn (phơi tấm, lá) - Ống thép cán: Căn vào công nghệ chế tạo ta chia thành loại gồm ống thép cán nóng ống thép cán