Сварка металлических конструкций корпуса судна

Микропроцессорная система  управления обеспечивает широтное регулирование  инвертора с постоянной частотой 30 кГг плавную, в том числе дистанционную, настройку сварочного токе в широком  диапазоне в пределах 25...250 А; формирование крутопадающих внешних характеристик с регулируемым наклоном в пределах -0,4...-1,4 В/А за счет обратных связей по напряжению с зажимов XI, Х2 и по току — с зажимов Х3, Х4 на шунте RS. Его схемой предусмотрены также специальные функции:

• ограничение начального напряжения холостого хода значением 12 В;
• горячий пуск с возможностью его отключения;
• защита от прилипания электрода;
• форсирование дуги, зависящее от типа электродного покрытия;
• возможность работы от дизель-генераторных установок;
• стабилизация тока при колебаниях напряжения сети и использовании сварочного провода длиной до 50 м;
• автоматическое выключение при перегреве, понижении сетевого напряжения на 15 % и отсутствии одной из фаз;
• пригодность для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом;
• комплектование при необходимости блоком импульсивного режима.

 

Испытательно-наладочные работы в полном объеме выполняют на заводе — изготовителе ЭСО, а также после капитального ремонта в электроремонтном цехе предприятия, эксплуатирующего ЭСО. Рассмотрим только наладку и приемосдаточные испытания после монтажа оборудования на посту сварки. В соответствии с Правилами устройства электроустановок их выполняет квалифицированный электромонтер, как правило, в четыре этапа.

Проверка без подачи напряжения включает в себя внешний и внутренний осмотры, измерение сопротивления изоляции, испытание заземления. При осмотре очищают оборудование от пыли, снимают консервационную смазку, обнаруживают и устраняют внешние повреждения, проверяют соответствие напряжение сети напряжению, указанному на табличке, прикрепленной к ЭСО. Затем проверяют состояние приборов, проводов, плотность контактов и пайки, легкость хода механических приводов, вращение вала генератора и вентилятора от руки. Сопротивление изоляции первичных и вторичных обмоток источника измеряется мегомметром на 500... 1 000 В при подключении его к входным и выходным зажимам, а также к корпусу.

Допустимое сопротивление  изоляции указывается в инструкции к источнику питания и должно быть не менее 0,5 МОм. В случае недопустимого снижения сопротивления источник должен быть просушен теплым воздухом и повторно проверен. Сопротивление заземления проверяется между корпусом источника и цеховым заземляющим контуром и должно быть не более 4 Ом.

Проверка с подачей  напряжения только в цепи управления выполняется при наладке ЭСО с электрическим управлением. При этом проверяют срабатывание сигнальных ламп и автоматического выключателя при ручном включении, в случае его автоматического выключения выявляют причину неисправности. При пуске вентилятора проверяют направление потока воздуха, при неверном направлении меняют местами два провода на входных зажимах.

Проверка с подачей  напряжения в сварочные цепи начинается при установке всех регуляторов в положение минимальных токов. Первое включение выполняют кратковременно, при этом у двигателей и генераторов проверяют направление вращения. В режиме холостого хода последовательно проверяют работу всех настроечных устройств, если их переключение допустимо под напряжением. По приборам контролируют соответствие напряжения холостого хода паспортному. При обнаружении неисправностей их устраняют или заменяют неисправные блоки и элементы. С помощью подстроенных устройств добиваются соответствия характеристик источника паспортным. Иногда подстройка требует работы источника в режиме нагрузки, в этом случае удобно дугу заменить балластным реостатом.

 

 

 

 

Раздел II

Сварка металлических конструкций корпуса судна

 

1. Общая характеристика

Сваркой называется процесс  получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84). Различают два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.

Сущность сварки состоит  в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления.

К сварке плавлением относится  также газовая сварка, при которой  для нагрева используется тепло  пламени смеси газов, сжигаемой  с помощью горелки (ГОСТ 2601-84). Способ газовой сварки был разработан в  конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена.

Газовая сварка применяется  во многих отраслях промышленности при  изготовлении и ремонте изделий  из тонколистовой стали, сварке изделий  из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла. Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки. Особенность контактной сварки – высокая скорость нагрева и получение сварного шва, это создает условия применения высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосистем. Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:

• электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;
• электрическая сварка, где источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;
• электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;
• лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;
• газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.

 

2. Назначение изделия, конструкция.

Оболочка корпуса, состоящая  из днищевого, двух бортовых и палубного перекрытий, подкрепляется изнутри поперечными и продольными переборками и промежуточными палубами и платформами, необходимость которых, а также их количество и расположение определяются размерами и назначением судна.

Вместе с оконечностями  и штевнями они образуют основной корпус и относятся поэтому к  числу основных конструктивных элементов  корпуса.

Наружная обшивка образует непроницаемую оболочку, которая  предотвращает попадание воды внутрь судна сверху (настил верхней палубы), обеспечивает плавучесть судна (наружная обшивка) и непотопляемость при повреждении наружной обшивки днища (настил второго дна). Кроме того, настил второго дна образует междудонное пространство.

Наружная обшивка представляет ряд поясьев, состоящих из отдельных листов, расположенных длинной кромкой вдоль корпуса судна. Ширина поясьев – 1,5-2,5 м., а на крупных судах – 3,0-3,2 м. Длина листов – до 16 м.

Разбивка наружной обшивки  на поясья производится на чертеже  растяжки наружной обшивки, который  представляет собой наружной обшивки одного борта на плоскость. Так как ширина растяжки наружной обшивки в оконечностях меньше, чем в средней части судна, поясья наружной обшивки в районе оконечностей начинают сужаться.

Во избежание чрезмерного  сужения в этом случае вводят потери, т.е. поясья, в которые переходят два смежных суженных пояса, заканчиваемы в одном сечении.

В этом случае производится замер борта на судне 001 СБ.

Горизонтальный киль в средней части судна делают толще примыкающих к нему поясьев  днищевой обшивки. Ширстрек также утолщают.

Толщина листов наружной обшивки в оконечностях меньше, чем  в средней части судна (кроме  судов ледового плавания). Для соединения листов наружной обшивки и настилов палуб и второго дна используют сварку. На судах, имеющих ледовые подкрепления, бортовая обшивка в районе ватерлинии делается утолщенная – это так называемый ледовый пояс. Кроме него, иногда утолщают  листы, примыкающие к большим вырезам в палубе (например в районе грузовых люков или в местах соединения с поперечными переборками. Крайние примыкающие к борту листы палубного настила составляют палубный стрингер: его делают толще, чем другие листы палубного настила и располагают вдоль судна. В виде исключения иногда прибегают к пленке – в месте соединения палубного стрингера с ширстреком, а при необходимости образования так называемых барьерных швов – в районе скулы и по верхней палубе. Барьерные швы, идущие вдоль судна, препятствуют распространению случайных трещин по всему поперечному сечению наружной обшивки палубы.

При ремонте корпусов по Правилам регистра применяются стали  нормальной прочности категории  А, В, Д, Е, и повышенной прочности  категорий А32, Д3, Е32, А36, Е36, А40, Д40, Е40.

В качестве эквивалентных  для указанных категорий стали  ГОСТ 5521 предусматривает следующие марки:

• для стали категории А – сталь Ст3 сп2, Ст3 сп3, Ст3 пс2, Ст3 Гпс2;
• для В-сталь марок Ст3 сп4, Ст3 пс4, Ст3 Гпс4;
• для Д-сталь марки С;
• для А 32, Д32, Е 32 – сталь марок 09Г2 и 09Г2С;
• для А36, Д36, Е36 – сталь марки 10Г2 С1Д;
• для Д40 и Е40-сталь марки 10 ХСНД (СХЛ-4).

В данной конструкции  используется листовой металл марки  ВСт3 сп.

Сталь марки Ст3 может  быть кипящей, спокойной и полуспокойной. Сталь группы В по способу производства делится на мартеновскую и конвеерную. Впереди марки стали ставится обозначения группы стали В и способ производства (М или К). В сталях, предназначенных для сварных конструкций, особенно точно регламентируется содержание химических элементов, так как даже незначительное увеличение содержания углерода серы и фосфора отрицательно влияет на свариваемость ВСт3ст4.

Углерод – 0,14-0,22

Марганец – 0,40-0,65

Кремний – 0,12-0,30

Сера – 0,055

Фосфор – 0,045

Данная сталь относится  к хорошо свариваемым. Также эта  сталь хорошо рубится гильотиной и хорошо режется газом.

 

3. Выбор сварочного оборудования, приспособления и инструменты

Чтобы изготовить лист бортовой обшивки применяем следующее  оборудование:

Тельфер – это небольшой подъемный  кран, находящийся внутри цеха, используемый для перемещения деталей по цеху.

Турбинка – это электрическая машинка для снятия кромок и удаления зазоров зачистки металла. Состоит из электрического двигателя и наждачного диска.

Гильотина – предназначена для  рубки металла толщиной от 5 мм и  выше.

Сварочный преобразователь ПСО-500 – служит для преобразования переменного тока в постоянный ток, используемый для питания сварочной дуги. Преобразователь имеет генератор сварочного тока и электродвигатель, расположенный в общем корпусе. Якорь генератора электродвигателя расположен на одном валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса. На вал электродвигателя насажен вентилятор, предназначенный для охлаждения агрегата во время работы. Для регулирования сварочного тока пользуются маховичком реостата. При вращении маховичка по часовой стрелке ток увеличивается, а при вращении против часовой стрелки – уменьшается. Величина сварочного тока измеряется амперметром.

Для зажигания электрода и подвода  к нему сварочного тока служит электродержатель. Согласно ГОСТ 14651-69 электродержатели выпускаются трех типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа – для тока 125 А; II типа – для тока 125-315 А; III типа – 315-500 А.

Щитки и маски изготовляются  по ГОСТ 1361-69. материалом служит черная фибра или пластмасса с матовой поверхностью. Масса щитка не должна превышать 0,48 кг, маски – 0,50 кг.

Для зачистки металла  и сварного шва используют: молоток-шлакоотделитель (кира), и металлическая щетка.

 

4. Материалы, применяемые при сварке

Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам (прочности и пластичности) металла шва (наплавленного металла) и сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа. Электроды Э42 свидетельствуют о том, что электрод предназначен для сварки конструкционных сталей и обеспечивает предел прочности при сжатии 42 кгс/мм кв.

Электроды: СМ-11 позволяют  сваривать швы в любом пространственном положении и обеспечивают получение поплавленного металла без трещин, с высокой пластичностью, ударная вязкость поплавленного металла при сварке этими электродами 14-16 кгс/мм куб. Также можно использовать такие типы по ГОСТ (67-60 ЭЛУР-10, Э34, Э42, Э46 – для сварки низколегированных и низкоуглеродистых сталей). Э45А, Э50, Э50А, Э55 – для сварки среднелегированных и низкоуглеродистых сталей. Э60, Э60А, Э70, Э85, Э100, Э125, Э145 – для сварки среднеуглеродистых и низколегированных сталей, относящихся к маркам ОМА-2, ОЗЦ-1, ОММ-5, ЦМ-7, АНО-1, ОЗС-3, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-2, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65,

Сварочная проволока  используется по ГОСТу 2246-40 и бывает:

• низкоуглеродистая – марки Св-08, Св-08А, Св-08АА и т.д.

в этой конструкции используем электроды типа Э45А марки УОНИ-13/45.

УОНИ-13.

Электроды УОНИ-13 дают хорошо раскисленный плотный направленный металл, содержащий несколько повышенное количество марганца и кремния и  обладающий высокими механическими  свойствами. Металл, направленный электродами  УОНИ-13, обладает высокой плотностью, значительной ударной вязкостью, достигающей 25-30 кгс/см2 для УОНИ-13/45 УОНИ-13/55 как правило, в металле, направленном электродами УОНИ-13, не образуется трещин. Поэтому электроды с покрытием УОНИ-13 считаются одними из лучших и применяются для сварки особо ответственных конструкций, которые испытывают ударные нагрузки и вибрации, а также действие повышенных и пониженных температур.