МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ

СБОРКА И АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА КРУПНОТОННАЖНЫХ КОРПУСОВ В РУЛОНИРОВАННОМ ИСПОЛНЕНИИ

При изготовлении крупногабаритных, толстостенных рулони­рованных сосудов высокого давления одной из основных технологи­ческих операций является сборка корпусов и их элементов, кото­рая производится на специализированных рабочих местах и сбороч­но-сварочных стендах.

Корпус сосуда состоит из рулонированных обечаек с толщиной стенки до 300 мм и концевых частей (фланцы, горловины, днища), соединенных между собой кольцевыми швами. В зависимости от со­четания рулонированных обечаек с концевыми частями установлено семь типовых конструкций корпуса, поэтому при сборке выделяют

сборочные блоки типа руло - нированная обечайка — ру- лонированная обечайка

(двойник), рулонированная обечайка — монолитная обе­чайка, рулонированная обе­чайка — днище, рулониро­ванная обечайка — фланец, рулонированный двойник — рулонированный двойник

(четвертник) и др.

Технология сборки каж­

дого из выше перечисленных блоков имеет специфические особен­ности, однако общими для всех являются два фактора, в основном определяющих качества и трудоемкость сборки. К ним относятся большой вес (до 30 т) стыкуемых элементов и неточность рулониро­ванных обечаек (некруглость внутренней поверхности, концентрич­ность стыковочного диаметра разделки и внутренней поверхности, отклонения стыковочного диаметра разделки и др.).

Большим весом элементов вызвана необходимость скрепления их с помощью мощных технологических планок и прихваток. Напри­мер, при сборке двойника корпуса колонны синтеза аммиака внутрен­ним диаметром 2400 мм с толщиной стенки 250 мм стык скрепляют десятью планками размером 400 X 150 X 30 мм из стали 12Х18Н10Т и девятью прихватками длиной 150 мм каждая.

Каждую планку по всей длине приваривают к стыкуемым обе­чайкам двухсторонним угловым швом с катетом 12 мм. Причем план­ки изготавливают из той же стали, что и центральную обечайку. Неточность обечаек вызывает необходимость дополнительной под­гонки стыкуемой обечайки по базовой, которая производится с по­мощью гидравлических распорок, установленных возле стыкуемого торца обечайки. Усилие на распорке до 200 т. Для скрепления по­догнанного стыка требуется устанавливать 12—16 технологических планок. Затем производится приварка и последующая срезка, за­чистка и контроль мест приварки, что является трудоемкими опе­рациями, требующими применения тяжелого ручного труда. Значи­тельный объем этих работ производится в замкнутой емкости, что ухудшает условия труда. Кроме того, после приварки и удаления тех­нологических планок снижается качество коррозионностойкого слоя. В ПО Уралхиммаш был выполнен комплекс мероприятий по изысканию нового метода сборки тяжеловесных блоков без примене­ния приварных технологических планок. Предложено скреплять блоки с помощью клиньев и прихваток как указано на рис. 1.

Клинья, изготовленные из углеродистой стали толщиной 30— 40 мм, приваривают по боковым сторонам угловым швом с катетом 10 мм. Количество клиньев зависит от веса и диаметра стыкуемых элементов. Например, при сборке двойника корпуса колонны синте­за аммиака диаметром 2400 мм с толщиной стенки 250 мм устанавли­вают по шесть клиньев и прихваток. При сварке первого прохода

на сварочном стенде клинья снаружи срезают газокислородным пла­менем, не прекращая процесса сварки.

Скрепление блоков с помощью клиньев стало возможным благо­даря проведенным ранее мероприятиям по повышению точности сбор­ки рулонированных обечаек. Последняя была повышена за счет ужес­точения допусков на изготовление центральных обечаек и техноло­гических мер по сохранению круглости обечайки после намотки и на­плавки торцов (установка в обечайку разжимных дисков; кантовка на спецприспособлении, исключающем деформацию от собственного веса и др.)- Кроме того, крупные обечайки снабжены технологически­ми бандажами, которые предохраняют наружную поверхность обе­чайки от раскатывания при длительном вращении блоков при свар­ке, и являются надежной основой установления обечаек на сварочном стенде, так как наружная поверхность бандажа механически обрабо­тана с учетом внутреннего диаметра обечайки.

Проведенные мероприятия обеспечили возможность изготовления обечайки с отклонениями стыковочного диаметра, не превышающими ±0,25 % Двп. Смещение кромок при сборке блоков не превышает 5 мм.

После проведения сборки обечаек в блоки, состоящие из двух— трех обечаек, последние устанавливаются мостовым краном на сбо­рочно-сварочные стенды, на которых производится сборка корпусов из блоков и автоматическая сварка кольцевых швов.

К корпусам аппаратов высокого давления предъявляются повы­шенные требования по точности совмещения кольцевых стыков при сборке отдельных частей (блоков) корпуса (не более 3 мм на сторону), а также к прямолинейности оси корпуса (не более 0,6 мм на 1000 мм длины). Большие габаритные размеры, вес и высокая точность сборки потребовали создания специальных сборочно-сварочных стендов для автоматической сварки под слоем флюса корпусов.

Стенды для выполнения указанных работ созданы, изготовлены и успешно применяются в ПО Уралхиммаш (рис. 2).

При создании стендов необходимо решить вопросы, обеспечива­ющие прямолинейность оси стенда с высокой точностью, возмож-

ность сборки стыков с минимальным смещением, максимальную грузоподъемность роликоопор без осевого смещения при сварке бло­ков и корпусов.

Техническая характеристика стенда для сборки и сварки

Размеры собираемых и свариваемых изделий, мм

наружный диаметр

наибольшая длина Грузоподъемность стенда, тс Максимальная грузоподъемность одной ролико - опоры, тс

Скорость вращения изделия, м/ч Скорость передвижения тележек, м/мин Скорость передвижения велобалкона, м/мин Скорость подъема балкона, м/мин Установленная мощность привода агрегатов стен­да, кВт

вращения изделия

передвижения тележек

сдвигания — раздвигания роликов Сварочные автоматы АБС, шт. Сварочный агрегат ПС-1000, шт. Размер колеи, мм

Стенд (рис. 2) состоит из фундамента 1, рельсового пути 2, теле­жек 3,4 с приводными роликоопорами 5, упорных роликов 6, и ве­лотележек с «балконами» 7, на которых размещены сварочные авто­маты 8, тележки 9 с неприводными роликоопорами 10.

Принцип работы стенда заключается в следующем.

На роликоопоры 5, 10 тележек 3, 4, 9 мостовым краном устанав­ливают части корпуса. С помощью поперечного перемещения не­приводных роликоопор 10 совмещают стыки собираемых частей кор­пуса и соединяют их между собой. К одному из торцов корпуса про­водится упорный ролик 6, затем с помощью фиксирующих пальцев гребенки рельсового пути закрепляют тележки 3,4,9 и упорный ролик 6. Подводят велотележку 7 со сварочной аппаратурой S, настраивают сварочные автоматы по стыку. Внутрь свариваемых час­тей вводят газовые горелки, разогревают стыки до температуры 200—300 °С и производят сварку кольцевого стыка.

Устройство и работа сборочно-сварочного стенда заключается в следующем. Основание стенда состоит из рельсового пути 2, закреп­ленного на рамах, поставленных на фундамент с помощью болтов, рама в центре имеет гребенку с отверстиями для закрепления теле­жек 3,4,9 и упорных роликов 6. При монтаже рамы выставляются и нивелируются в горизонтальной плоскости по площадкам, на ко­торые устанавливаются рельсы 2, и по боковым плоскостям. После монтажа и заливки бетоном на рамах симметрично гребенке закреп­ляются рельсы 2. На рельсовый путь 2 устанавливаются тележки 3, 4 с приводными 5, 9 и неприводными роликоопорами 10, а также упор­ные ролики 6. Тележка 3,4 с приводными роликоопорами 5 состоит из рамы, колес, привода для перемещения тележки по рельсам. На направляющие рамы закреплены роликоопоры 5, которые с помощью винтового привода одновременно могут перемещаться относительно
оси рельсового пути 2 (сдвигаются или раздвигаются) или вращаются в широком диапазоне со скоростями, необходимыми для автоматиче­ской сварки. Для центрирования тележки 3, 4, 9 имеются роликовые фиксирующие устройства, которые пружинами прижимаются к бо­ковым сторонам гребенки и обеспечивают определенное положение тележки с роликоопорами 5, 10 относительно продольной оси стен­да. Тележки 3, 4, 9 после настройки закрепляются на рельсовом пути 2 с помощью цилиндрических пальцев, вставляемых в крон­штейны и в отверстия гребенки. На рельсовом пути 2 установлены также тележки 9 с неприводными роликоопорами 10, которые состоят из рамы и четырех колес с приводом для перемещения по рельсово­му пути 2. На направляющих рамы находятся две пары роликоопор 10, имеющих винтовой привод перемещения каждой пары ролико­опор 10 к продольной оси стенда или от нее. Гайки винтовых приво­дов имеют гидравлические устройства, обеспечивающие равномерное распределение нагрузок на роликоопоры 5, 10, а также автоматиче­ское регулирование роликоопор 10 при увеличении допустимой осевой нагрузки на упорные ролики 6. На тележках 9 с неприводными роликоопорами 10 имеются такие же центрирующие и стопорные устройства, как и на тележках с приводными роликоопорами. На рельсовом пути 2 находятся упорные ролики 6, предназначенные для того, чтобы при сварке свариваемые части не смещались вдоль оси стенда. Упорные ролики 6 состоят из основания с колесами для перемещения по рельсовому пути 2, на вертикальных направляющих основания закрепляется ролик, имеющий гидравлическое устройство, которое при увеличении допустимой нагрузки на него подает команду на смещение неприводных роликоопор.

На основании стенда размещен рельс 11 и колонны 12, на которых закреплены верхние направляющие велотележек 7. Последняя со­стоит из рамы с колесами, привода для перемещения вдоль оси стенда, верхних опорных роликов 13, охватывающих с двух сторон направляющую 14 для удержания рамы в вертикальном положении. По вертикальным направляющим перемещается «балкон» 14, на кото­ром установлен привод для перемещения противовеса, тележка со сварочными автоматами и электросварочным оборудованием. «Бал­кон» 15 оборудован двумя сварочными автоматами 8, что позволяет производить одновременно сварку двух кольцевых швов. Сборка частей корпуса производится в такой последовательности. На роли­коопоры 5, 10 тележек 3, 4, 9 краном устанавливаются части кор­пуса. Тележки 3, 9 или 4, 9 сближают до смыкания свариваемых частей, затем неприводными роликоопорами 10 совмещаются стыки, поднимая или опуская часть корпуса (за счет отвода или подвода роликоопор 10 к оси стенда). При необходимости часть корпуса, находящуюся на приводных роликоопорах, можно повернуть отно­сительно оси.

Новый метод сборки и автоматической сварки крупнотоннажных рулонированных корпусов с высокой точностью по смещению кольце­вых стыков по производству минеральных удобрений позволил полу­чить экономический эффект 50 тыс. руб.