ОТЗЫВ_опп_Доронина_ЮВ (Разработка технологии и оборудования для дуговой сварки в среде защитного газа в условиях воздействия ветра)

В диссертационной совет Д212.141.01при МГТУ им. Н.Э. БауманаОТЗЫВОфициального оппонента по диссертацииИвановой Ирины Владимировны на темуРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯДУГОВОЙ СВАРКИ В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗАВ УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРАпредставленной на соискание ученой степени кандидата технических наук поспециальности 05.02.10- Сварка, родственные процессы и технологии.Актуальность рассматриваемой темыВ настоящее время все более широкое применение при строительстве намонтажных площадках в судостроении и судоремонте, а также при сооружениии прокладке трубопроводов для транспортировки углеводородов значительныйобъем сварочных работ выполняется на открытых площадках в условиях ветровойнагрузки. Ветер нарушает газовую защиту, способствуя появлению дефектов всварном шве. Применяемые в настоящее время ветрозащитные сооружения, помнению автора,при проведениисварочных работ на высоте, в условияхзначительных порывов ветра, близких к штормовым, не всегда эффективны идороги при установке и эксплуатации.

В свою очередь, появление целой областимонтажныхработпристроительствеспортивныхсооружений,мостов,сверхвысоких зданий и сооружений вызывает необходимость пересмотретьвзгляды на использование стандартного оборудования и устройств для сварки всреде защитных газов.2РаботаИвановойИрины Владимировны посвящена повышениюэффективности газовой защиты и качества сварных соединений при дуговойсварке в условиях воздействия ветра, путем разработки специализированногооборудования и оснастки, а также технологии дуговой сварки в монтажныхусловиях. В работе сделана попытка создания новых требований к конструкцииоборудования для транспортировки защитного газаучетомзначительныхветровыхнагрузокнав дуговой промежуток сосновекомпьютерногомоделирования истечения струи защитного газа из сопла газовой горелки с цельюкардинального улучшения защиты зоны горения дуги от ветровых нагрузок.Анализ метеоусловий Российской Федерации и Санкт-Перербурга, вчастности, показал, что ветровые нагрузки сопровождают сварку на открытыхплощадкахво все времена года.

Воздействие сносящих воздушных потоковотличается по скорости движения, частоте резких усилений, изменениюнаправлений ветра. Еще в большей степени это относится к сварке в открытомморе на нефтяных и газовых платформах. При сварке в среде защитных газов, помнению автора, ветровые нагрузки имеют решающее значение при оценкекачества сварного соединения. При этомручнаядуговаясварка,сваркадругие способы сварки, а именно,металлопорошковойпроволокой,сваркапорошковой проволокой в среде защитных газов и самозащитной порошковойпроволокой, также присутствует на монтажных площадках. Автор утверждает,что оборудование, в частности сопла для подачи защитного газа в зону горениядуги не обеспечивает необходимой защиты от ветровых потоков скоростью более7-9м/с, и требует значительной доработки.В этой связи, автор целью своей работы ставит повышение эффективностигазовой защиты и повышение качества сварного соединения в условиях ветровыхнагрузок путем разработки специализированного оборудования и технологиисварки, ставит для решения проблемы следующие задачи:31.

Выполнить анализ дефектовиспособыулучшениягазовой защиты при дуговой сварке в условиях ветра.2. Исследовать закономерности истечения защитных газовых струйи характеристики эффективности газовой защиты при сварке вусловиях ветра.3. Разработать специализированное оборудование и технологию длясварки в условиях ветра.4. Исследоватьтехнологическиеособенности сварочной дуги исвойства сварных соединений, полученных при сварке на ветру.Автор утверждает, что среди специалистов окончательно определилсяединый подход при исследовании и описании процесса струйной газовой защитызоны сварки, состоящей в том, что течение защитного газа из сопла горелкирассматривается с позиций теории турбулентных струй, агазовая защитаосуществляется ядром затопленной струи.

Потоки газов, вытекающие из горелокс цилиндрической проточной частью, вытекают по прямолинейному каналу и врезультате перестройки течения, ядро исчезает, а значит, защита становитсяпроблематичной.У второго типа горелок, с так называемой конфузорной частью, длина ядра,необходимого для защиты зоны сварки, стабилизируется, так как струя,помнению автора, переходит в «автомодельный режим» движения, а значитувеличить степень защиты зоны сварочной дуги. Стало быть, форма сопла иопределяет степень защищенности сварочной ванны от критических ветровыхнагрузок.Критические ветровые нагрузки вне зависимости от формы соплаопределяют жесткость и устойчивость газовой струи, а это означает, чтоследующим важным критерием, который исследует автор, являетсяскоростьистечения струи защитного газа, насколько она должна превосходить скоростьветра в процессе сварки.4Для разработки системы оценки параметров защиты зоны дугибыларазработана методика оценки эффективности газовой защиты в условиях ветра,названая «проба на пятно», где качество газовой защиты оценивали по цветампобежалости оплавленных зон валика из стали 08Х18Н9Т.

Была предложенаформула для оценки, связавшая скорость истечения газа, размеры диаметра соплаи расстояние от среза сопла горелки до изделия.Следующей задачей, которую решает диссертант, являетсяпопыткадоказать, что так называемые конфузорные сопла и являются наиболеевозможным техническим решением, при использовании которых защита зоныдуги будет оптимальной. Был разработан специальный стенд для моделированиясварки в условиях ветра, который позволил определить оптимальный расход газадля эффективной газовой защиты в условиях реальной ветровой нагрузки.Был проведен сравнительный анализ конструкций сопла с учетом скоростиистечения различных газов, плотности газов, расхода защитного газа.

Выполненоматематическое моделирование процесса истечения газа из сопла промышленнойгорелкииконфузорногосопла,показавшееочевидноепреимуществоконфузорных конструкций сопла за счет стабилизации и увеличение размеровядра защитной газовой струи при высоких скоростях истечения газа.Отсутствие в промышленном производстве горелок с оптимальной дляэффективной газовой защиты конструкцией сопла при сварке с высокимиветровыми нагрузками, предопределило дальнейшие исследования автора в этойобласти. Было доказано, что для получения потока, в котором поле скоростейбудет равномерным и на входе и на выходе из сопла, необходимо использоватьконфузорные сопла, в которых вход и выход газового потока осуществляется повнутренней поверхности, образующая которой, асимптотически приближается кпрямой параллельной оси сопла.

При этом, для выравнивания неоднородногополя скоростей в горелке, наличие сеток обязательно.Таким образом, диссертант предложил оптимальную модель конструкциигорелки, в которой были учтены возможные аэродинамические погрешности,5приводящиекнарушениямгазовой защитывусловияхзначительныхветровых нагрузок.Наиболееудачной частью диссертационной работы считаю разработкусистемы управления газовой защитой в условиях ветра.Действительно, не всегда ветровая нагрузка велика. И оптимизация расходагаза необходима, тем более в расчетной части присутствуют объемы расхода внесколько раз превышающие стандартные, прописанные в нормативнойдокументации. Таким образом, для управления процессом сварки с учетом новыхтехнологий автором разработан комплект специализированного оборудования,позволяющий производить сварку на открытых площадках в условиях сносящихпотоков ветра в широком диапазоне.Исследования параметров режима сварки и механических свойств сварныхсоединений показали факт целесообразности применения новой горелки дляполучения в условиях ветра на открытых площадках сварных соединений спрочностью, сравнимой с прочностью соединений, выполненных при отсутствииветровой нагрузки.Новизна и достоверность научных результатовПри выполнении диссертационных исследований автором были полученыследующие основные научные результаты:1.На основе моделирования обнаружена и экспериментально подтвержденавозможность управления эффективностью газовой защиты в условиях ветра засчет стабилизации и увеличения размеров ядра защитной газовой струи привысоких скоростях истеченияиз конфузорного сопла сварочной горелки,внутренняя поверхность которой имеет двухасимптотную параболическуюформу.2.Установлены расчетно-экспериментальныезависимости между размерамиядра защитной струи, расходом защитного газа, скоростью ветра, режимом сваркии расстоянием до свариваемой поверхности, обеспечивающие эффективнуюгазовую защиту.6Расчетно-экспериментальным методом3.обнаруженмеханизмуменьшения неоднородности поля скоростей, вращения и турбулентностизащитного газового потока на выходе из сопла сварочной горелки при высокихскоростях истечения защитного газа в условиях сварки при воздействии ветра засчет изменения траектории движения и уменьшения энергии потока защитногогаза в сопле газовой горелки.Таким образом, полученные Ивановой И.В., научные результаты имеютважноезначениедлясовершенствованиятехнологическихпроцессовизготовления металлоконструкций в условиях ветровых нагрузок на открытыхмонтажных площадках на суше и на море.Вработеиспользовалисовременныеметодикииоборудованиедлямоделирования различных сварочных процессов: цифровой термоанемометрDwyer Series 471, программная среда ANSYS Fluent, электронные регуляторырасхода газа SFS, Smart-Trak, Buerkert со временем быстродействия менее 300мс, высокоскоростная видео кинокамера CITIUS IMAGING с частотой 2 кГц.Практическая значимость диссертационной работы1.