Диссертация (1026094), страница 2
Текст из файла (страница 2)
ак. А.Н. Крылова (С.-Петербург,92013 г.); международном научно-практическом семинаре «Сварка всудостроенииимашиностроении»(С.-Петербург,2011г.);научно-техническом семинаре «Современные технологии в промышленностиРоссии» (С.-Петербург, 2011 г.)..Отдельные разделы диссертационной работы выполнялись в 2015–2016гг. в рамках НИР № 203315501 по заказу ООО «ГазпромВНИИГАЗ», НИР №203315501 по заказу НИИ спасания и подводных технологий ВУНЦ ВМФ, в2011–2014 гг.
в рамках госбюджетной НИР № 01201165735.Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатныхработ, в том числе 5 работ в рецензируемых научных журналах, входящих вперечень ВАК, получен 1 патент РФ на изобретение, поданы 4 заявки наполучение патента РФ на изобретение.Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 173 страницах,содержит 103 рисунка, 35 таблиц, 107 наименований библиографическихисточников.НастоящаяработавыполненавФедеральномгосударственномавтономном образовательном учреждении высшего образования «СанктПетербургский политехнический университет Петра Великого».Автор выражает искреннюю признательность и глубокую благодарностьнаучному руководителю доктору технических наук С.Г. Паршину завнимание, терпение и помощь в выполнении данной работы.10Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНОМГАЗЕ НА ОТКРЫТЫХ МОНТАЖНЫХ ПЛОЩАДКАХ1.1. Метеорологические условия сварки на открытыхмонтажных площадкахДля обеспечения высокого качества сварных соединений необходиманадежная защита расплавленного металла от контакта с окружающейатмосферой.В связи с тем, что многие виды работ: прокладка магистралей,трубопроводов, строительство зданий, мостов, судов на открытых стапелях ит.д.
производятся на открытых площадках, то следует учитывать влияниеокружающей атмосферы на процесс сварки [45, 67]. Под действием ветра,дождя, снега и сквозняка нарушается защита расплавленного металла,изменяются теплофизические свойства сварочной дуги, что приводит кпоявлению дефектов и ухудшению механических характеристик сварныхсоединений. Поэтому при выполнении сварочных работ на открытыхплощадках важно знать метеорологическую обстановку и прогноз погоды.При изготовлении конструкций на открытых площадках действует ряднеблагоприятных факторов, которые могут снизить качество сварныхсоединений. Основными параметрами окружающей среды, влияющими накачество сварного шва, являются пониженная температура (ниже 0 ºС),повышенная влажность воздуха (более 80 %) и ветровая нагрузка.
Кромеэтого, окружающая среда оказывает также отрицательное воздействие насамочувствиесварщика:снижает егоработоспособность,притупляетвнимание, что может привести к появлению дефектов в сварных швах.Анализ литературных данных и производственный опыт показали, чтонизкая температура среды может приводить к сварочным деформациям и11трещинамвзонесварногошва,чторезкоснижаеткачествоиработоспособность изделий [63, 89].Наличие влаги на свариваемых кромках приводит к образованию пор ихолодных трещин в металле сварного шва.
При недостаточной защитеизделийотвлаги,сварныесоединенияподвергаютсявоздействиюбиологических факторов, приводящих к образованию плесени.Метеорологические условия на открытых площадках претерпеваютболее или менее резкие изменения, как во времени, так и в пространстве, т.к.зависят от географической зоны.
Кроме резких изменений погоды, которыесами по себе являются неблагоприятными факторами, на территории СанктПетербурга и Ленинградской области наблюдаются практически все опасныеметеорологические явления: сильные ветры, в том числе шквалы и смерчи,снегопадыиметели,гололёд,туман,сильныеморозыижара,кратковременные интенсивные ливни и продолжительные дожди, грозы, град[57, 77].С точки зрения проведения сварочных работ при монтаже на открытыхплощадках анализ погодных факторов Санкт-Петербурга позволил сделатьследующие выводы:−температура ниже 0 ºС преобладает в период с ноября по март,причем анализ абсолютных температурных минимумов расширяет этотдиапазон с апреля по сентябрь (Рис.
1);−наибольшее количество осадков приходится на период с сентября помай, годовая норма осадков 661 мм (для сравнения в Ростове-на-Дону – 618мм) (Рис. 2);−влажность воздуха в Петербурге постоянно высокая: до 78 %.В среднем за год составляет около 75 %, летом – 60–70 %, а зимой – 83–88%, для сравнения в Ростове-на-Дону влажность воздуха составляет около 72%, летом – 62–66 %, а зимой – 77–86 % [77].12Т, 0СРис. 1. Изменение температуры воздуха Т: ряд 1 – среднемесячнаятемпература; ряд 2 – минимальная средняя температура, 0СО, ммРис. 2.
Изменение среднемесячного количества осадков О:ряд 1 – среднемесячное количество выпавших осадков;ряд 2 – абсолютные минимумы выпавших осадков, ммНеобходимо учитывать, что количество выпадающих осадков примернона 200–250 мм превышает испарение влаги, что обуславливает повышенноеувлажнение. В течение года среднее количество дней с осадками – около 200(для сравнения в Ростове-на-Дону – 161).Наибольшее воздействие на струю защитного газа при сварке наоткрытых площадках оказывают сносящие потоки ветра. Причиной ветраявляется неравномерный нагрев земной поверхности солнцем. Изменение13температуры воздуха приводит к изменению его плотности, что в своюочередь вызывает перепад давления во времени и в пространстве.
Перепаддавления на 100 Па вызывает ветер скоростью около 4 м/с.Однако необходимо иметь в виду, что скорость ветра зависит от рельефаместности, шероховатости поверхности, наличия затеняющих элементов,высоты над поверхностью земли. Ветровой климат России в силуобширности ее территории, многообразия климатических и рельефныхусловий отличается многообразием [73].По ветровым нагрузкам территория России разделяется на зоны иобласти,ветровыересурсыраспределеныпотерриторииРоссиинеравномерно. Данные по скорости ветра представлены в табл. 1.Таблица 1.Скорость ветра на территории РоссииСредняяскорость ветраТерритория России4–6 м/сЕвропейская часть России6–8 м/сСеверный Кавказ, Поволжье, Северо-Западный Федеральный ОкругБолее 6,0 м/сЗакрытая местность – городские районы, леса и сельскохозяйственныеугодья с заграждениямиБолее 7,5 м/сОткрытая местность – открытые и равнинные территорииБолее 8 м/сАрктическое, Тихоокеанское побережье, Краснодарский крайБолее 8,5 м/сМорской берег – прибрежные территории с прямой береговой линиейБолее 9 м/сОткрытое море – на расстоянии более 10 км от берегаБолее 11,5 м/сХолмы и горы – соответствует 50 %-ному завышению силы ветраАнализ данных по скоростям ветра показывает, что наибольшееколичество ветров преобладает в период с января по апрель и с октября подекабрь.
Среднегодовые скорости ветра во всех указанных зонах в период сапреля по октябрь не превышают 6 м/с. В долинах, в нижних частях склоновсреднегодовая скорость ветра 2–3 м/с, в горах до 8–9 м/с. Для большей части14территории характерны слабые ветры: в 75–90 % случаев до 5 м/с, из них 20–35 % –1 м/с [57, 77].Санкт-Петербург и Ленинградская область относятся к зоне умеренногоклимата, основной особенностью климата здесь является непостоянствопогоды, обусловленное частой сменой воздушных масс. Циклоны приносятпасмурную, ветреную погоду и осадки.В Санкт-Петербурге средняя скорость ветра составляет 2,3 м/с, согласностатистическим данным штормовые предупреждения с порывами ветра более15 м/с в Санкт-Петербурге объявляются 50–70 раз в год (Рис.
3) [57].Vв, м/сРис. 3. Изменение средней скорости ветра Vв в Санкт-Петербурге помесяцам, м/сТаким образом, анализ метеорологических условий России и, вчастности, Санкт-Петербурга показал, что ветер сопровождает сварку наоткрытых площадках во все времена года. Воздействие сносящих ветровыхпотоков отличается по скорости движения, частоте резких усилений,направлению и длительности воздействия на зону сварки.Поэтому для сварки в условиях реального ветра необходимо на базеклиматических условий данного района корректировать скорость струи повеличине изменений ветра. В таких условиях скорость истечения защитнойструи должна компенсировать не только среднюю скорость ветра, но и егоусиление.
Степень влияния ветра на температуру околошовной зоны и15качество сварного соединения изучены недостаточно и представляютнаучный и практический интерес при разработке технологического процессадуговой сварки в среде защитных газов на открытых площадках.Вопрос сварки на ветру пытались решить все ведущие страны мира –Россия, США, Канада, Япония Германия, Франция и др. Многочисленныепопытки создания оборудования и технологий дуговой сварки на ветру,предпринятые с начала 60-х до начала 80-х годов прошлого столетия,завершились безрезультатно. Однако было показано, что качество швов,аналогичных качеству цеховых условий, наиболее вероятно достичь присварке в среде защитных газах.В работе Д.К. Безбаха приводятся экспериментальные данные по сваркена ветру покрытым электродом и плавящимся электродом в защитном газе.В работе приведены результаты исследований, проведенных с цельюопределения допустимой скорости ветра для некоторых способов сваркиоткрытой дуги: для ручной сварки электродами УОНИ-13/45А, ОММ-5 иАНО-4, механизированной сварки в углекислом газе проволоками Св-08Г2С,ПВС-1Л и ПП-Ю8, а также проволокой ЭП-439 без дополнительной защиты.Данные получены при сварке стали марки Ст4 толщиной 12 мм [15].Скорость истечения углекислого газа из сопла была максимально возможной(9–10 м/с), а расстояние от сопла до изделия не превышало диаметра сопла.Припроведенииисследованийсвозрастаниемскоростиветраповышалась прочность и снижалась пластичность металла сварногосоединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
