Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư mối hàn giáp nối các ống có đường kính trung bình(ứng dụng siêu âm kiểm tra đánh giá kết quả)

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

 NGUYỄN VĂN KHANH NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ỨNG SUẤT DƯ MỐI HÀN GIÁP MỐI CÁC ỐNG CĨ ðƯỜNG KÍNH TRUNG BÌNH (ỨNG DỤNG SIÊU ÂM KIỂM TRA ðÁNH GIÁ KẾT QUẢ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy thiết bị giới hố nơng, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ðÀO QUANG KẾ HÀ NỘI - 2010 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ học vị Tơi cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn ñã ñược cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn có nguồn gốc, sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Ngày tháng năm 2010 Người cam ñoan Nguyễn Văn Khanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .i LỜI CẢM ƠN ðề tài thực Bộ mơn Cơng nghệ Cơ khí - Khoa Cơ-ðiện Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội Trong q trình thực đề tài, tơi quan tâm tạo điều kiện tập thể thầy giáo mơn, đặc biệt PGS.TS ðào Quang Kế người ñã hướng dẫn tơi tận tình, chu đáo suất q trình thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành giúp đỡ q báu Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu tập thể giáo viên Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Xây dựng - Quảng Ninh, cảm ơn TS Hoàng Văn Châu, KS Lục Văn Thương -Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Cơng Thương, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi, tham gia đóng góp ý kiến để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Hà nội; Ngày tháng năm 2010 Tác giả Nguyễn Văn Khanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT Vi DANH MỤC HÌNH Viii DANH MỤC BẢNG Xi MỞ ðẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử phát triển kết cấu thép Việt Nam 1.2 Tổng quan sản xuất chế tạo ñường ống, bình chịu áp lực, nồi hơi, kết cấu thép công nghiệp xây dựng dân dụng Việt Nam 1.3 Tổng quan phương pháp hàn ñược ứng dụng để hàn đường ống, bình chịu áp lực, nồi hơi, kết cấu thép công nghiệp xây dựng dân dụng Việt Nam 1.4 Các phương pháp hàn ñược ứng dụng dùng ñể ống chịu áp lực có 16 đường kính trung bình 1.5 Mục tiêu nội dung ñề tài 16 1.6 Kết luận chương 17 Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ðối tượng nghiên cứu 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 18 2.3 ðịa ñiểm thời gian nghiên cứu 22 Chương 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 3.1 Ứng suất biến dạng hàn 23 3.1.1 Khái niệm ứng suất biến dạng hàn 23 3.1.2 Nguyên nhân gây ứng suất hàn 23 3.1.3 Các loại ứng suất biến dạng hàn 25 3.2 Công nghệ xử lý nhiệt sau hàn 28 3.2.1 Khái niệm chung 28 3.2.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn chế độ gia nhiệt 29 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .iii 3.2.3 Thiết bị công nghệ xử lý nhiệt 32 3.2.4 Thứ tự bước công nghệ xử lý nhiệt 33 3.2.5 Kiểm tra chất lượng cơng việc 34 3.2.6 Các biện pháp an tồn lao ñộng bảo vệ môi trường 35 3.3 Biện pháp giảm ứng suất dư 35 3.3.1 Biện pháp kết cấu 35 3.3.2 Các biện pháp công nghệ hàn 3.3.3 Các biện pháp công nghệ sau hàn 37 38 3.4 Năng lượng nổ 40 3.4.1 Khái niệm lượng nổ 40 3.4.2 Phân loại thuốc nổ 40 3.4.3 ðịnh luật kích nổ thuốc nổ 40 3.4.4 Một số loại thuốc nổ thường dùng Việt Nam 42 3.4.5 Phản ứng hóa học thuốc nổ 44 3.4.6 Thuốc nổ quân ñội 44 3.5 Kiểm tra hàn phương pháp siêu âm 48 3.5.1 Phân loại sở vật lý phương pháp siêu âm 48 3.5.2 ðặc trưng dò khuyết tật 57 3.6 Kết luận chương 70 Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Hàn mối giáp mối ống có đường kính trung bình 71 4.2 Các mẫu ống hàn hồn thiện 75 4.3 ðo ứng suất dư thiết bị siêu âm UltraMars 75 4.3.1 Giới thiệu chung thiết bị 75 4.3.2 Cấu tạo thiết bị ño UltraMars 76 4.3.3 Nguyên tắc làm việc 81 4.4 Qui trình đo ứng suất dư 82 4.4.1 Chuẩn bị mối hàn ống- thiết bị ño 82 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .iv 4.4.2 Vận hành thiết bị 83 4.4.3 Bảo quản thiết bị 86 4.5 Kết thử nghiệm 86 4.5.1 Chuẩn bị thiết bị, vật tư 86 4.5.2 Thử nghiệm ño ứng suất mối hàn ống sau hàn 86 4.5.3 Bàn luận kết thử nghiệm ống sau hàn 88 4.5.4 Các mẫu ống tiến hành gia cơng nổ sau 89 4.5.5 Thử nghiệm ño ứng suất dư mối hàn ống sau nổ 91 4.5.6 Bàn luận kết thử nghiệm ống sau nổ 95 4.6 Kết luận chương 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 101 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .v Danh mục chữ, kí hiệu viết tắt MAG Hàn tự ñộng bán tự động điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ khí hoạt tính CO2 khí trộn CO2+Ar MIG Hàn tự ñộng bán tự ñộng điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ trơ (Ar, He) TIG Hàn tự ñộng bán tự động điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí bảo vệ trơ (Ar, He) SAW Hàn hồ quang lớp thuốc bảo vệ FCAW Hàn hồ quang điện cực nóng chảy (dây lõi thuốc) mơi trường khí bảo vệ khí hoạt tính CO2 WTh ðiện cực vônfram thôri CT3 Thép cacbon chất lượng thường AWS Tiêu chuẩn Hiệp hội hàn hoa kỳ KHKT Khoa học kỹ thuật NCKH Nghiên cứu khoa học QTCN Qui trình cơng nghệ 6h Vị trí bắt đầu hàn (đáy ống) 9h, 3h Vị trí hàn ống 12h Vị trí hàn đỉnh ống (kết thúc hàn) 1G Hàn giáp mối vị trí hàn 6G Hàn nối ống cố định nghiêng 450 ZI Xung dị-hoạt động có kích thích chuyển đổi áp OS ðường hiển thị UZ Siêu âm SUZ Các ñường siêu âm PV-UZK Bộ phận truyền nhận dao ñộng siêu âm unit XF1 Bộ chuyển đổi áp điện sóng siêu âm chiều dọc Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .vi YF23 Bộ chuyển đổi áp điện sóng siêu âm đứt qng F1 Tần số chu trình đường siêu âm ñược hiển thị ñối với sóng dọc, hướng OX1 F2 Tần số chu trình đường siêu âm hiển thị sóng ngang phân cực hướng OX2 F3 Tần số chu trình đường siêu âm ñược hiển thị ñối với sóng ngang ñược phân cực hướng OX3 σ33 σ22 Các thành phần ño theo hướng vng góc với ðơn vị đo lường MPa ∆F Hệ số thể mức biến dạng ngun vật liệu, xác định thơng qua khác tần suất ñường hiển thị ño ñược theo hướng trực giao A, B, M, Hệ số co giãn khí ngun vật liệu xem xét A B tính N theo đơn vị đo Mpa; M, N khơng có đơn vị Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .vii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1: Chế tạo nồi Hình 1.2: Hàn ống chịu áp lực Hình 1.3: ðường ống cơng trình thủy ñiện Hình 1.4: Kết cấu cầu Hình 1.5: Kết cấu khung nhà xưởng Hình 1.6: Nguyên lý hàn hồ quang Hình 1.7: Phân loại hàn mơi trường khí bảo vệ Hình 1.8: Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí trơ 10 Hình 1.9: Vùng hồ quang vũng hàn 10 Hình 1.10: Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí bảo vệ 11 Hình 1.11: Ngun lý hàn FCAW 13 Hình 1.12: Sơ đồ hàn lớp thuốc bảo vệ 14 Hình 1.13: Máy hàn tự động lớp thuốc hàn 15 Hình 3.1: Ứng suất hàn theo phương 24 Hình 3.2: Ứng suất biến dạng dọc 25 Hình 3.3: Sự suất ứng suất ngang co dọc 26 Hình 3.4: Ảnh hưởng trình tự hàn 27 Hình 3.5: Các biện pháp kết cấu 36 Hình 3.6: Các biện pháp kết cấu 36 Hình 3.7: Trình tự hàn mối hàn kết cấu 37 Hình 3.8: Phương pháp hàn phân đoạn nghịch 38 Hình 3.9: ðặt vật hàn ngược với chiều biến dạng 38 Hình 3.10: Dầm chữ T sau hàn 40 Hình 3.11: Sơ đồ ngun lý siêu âm 49 Hình 3.12: ðồ thị mơ tả dao động 50 Hình 3.13: ðồ thị mơ tả phương trình 1-2 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .viii Hình 3.14: Sóng dọc gần vùng xen kẽ 54 Hình 3.15: Biểu diễn mơ sóng ngang 55 Hình 3.16: Lan truyền sóng mặt kim loại 55 Hình 3.17: Giản đồ mơ hình sóng lam 56 Hình 3.18: Vị trí đầu dị phát đầu dị thu 58 Hình 3.19: Dẫn hướng âm phương pháp truyền qua 58 Hình 3.20: Nguyên lý phương pháp xung phản hồi 59 Hình 3.21: Sơ đồ khối thiết bị siêu âm 60 Hình 2.22: Cấu tạo đầu dị siêu âm 61 Hình 2.23: Dạng làm việc đầu dị 62 Hình 2.24: Thay đổi tiêu điểm chùm tia nước 62 Hình 2.25: Ngun lý đường truyền âm 62 Hình 2.26: Sự truyền âm đầu dị 63 Hình 2.27: Cấu tạo đầu dị thẳng loại nhúng 63 Hình 2.28: ðầu dị góc 64 Hình 2.29: Các loại đầu dị góc 64 Hình 2.30: ðầu dị TR rộng 65 Hình 2.31: ðầu dị dạng tinh thể 65 Hình 2.32: Kỹ thuật tanden 66 Hình 2.33: Thấu kính hình trụ hình cầu 67 Hình 2.34: Kỹ thuật ðenta 67 Hình 2.35: Kỹ thuật TỊD 68 Hình 2.36: Kỹ thuật sóng dọc 68 Hình 2.37: Kiểm tra nhúng 69 Hình 4.1: Ống Ø168, Ø140 71 Hình 4.2: Que hàn đá mài 71 Hình 4.3: Xưởng hàn 72 Hình 4.4: Máy hàn 72 Hình 4.5: Cắt ống máy tiện 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .ix ... Luận văn cao học: ? ?Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư mối hàn giáp mối ống đường kính trung bình (ứng dụng siêu âm kiểm tra ñánh giá kết quả)? ??mà tác giả lựa chọn nghiên cứu nhằm mục tiêu... luận chương 70 Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Hàn mối giáp mối ống có đường kính trung bình 71 4.2 Các mẫu ống hàn hồn thiện 75 4.3 ðo ứng suất dư thiết bị siêu âm UltraMars 75 4.3.1 Giới... tiếp kết cấu thực, xác ñịnh ñược ứng suất dư mối hàn Vấn ñề ñặt làm ñể giảm ứng suất dư mối hàn, phương pháp nay, chưa có cơng trình khoa học nghiên cứu phương pháp dùng “Năng lượng nổ” ñể làm giảm