Введение к работе
Актуальность теми._ Нефтегазоперерабатывающая и химическая ромышленности развиваются на базе технологического оборудования, роизводимого предприятиями нефтяного и химического аппаратостро-ния.
Объективно складывающиеся особенности и тенденции развития тих отраслей промышленности определили новые проблемы качествен-ога функционирования технологического оборудования. Ингенсифика-ия процессов нефтепереработки и нефтехимии за счет использования ысоких давлений и температур, повыиения агрессивности рабочих ред значительно усложняет условия работы колонной, емкостной и еплообменной аппаратуры. Поэтому дальнейшее развитие нефтепере-абатывающей и хишіческой отраслей промышленности тесно связано с роблемой обеспечения качества аппаратуры на стадии производства.
Возрастающая роль повышения качества аппаратуры, как объек-ивного требования интенсификации процессов нефтепереработки и не-'техимии в условиях рыночной экономики наряду с эксплуатащонньми оказателями в значительной степени определяется техническим уров-ем производства. Это выдвигает показатель технологичности произ-одства в число ватаейших при повышении качества аппаратуры.
Одним из путей повышения качества и снижения трудоемкости іроизводства нефтегазохимической аппаратуры является обеспечение ринципов полной взаимозаменяемости, повышением точности изготов-[ения базовых деталей. Одним из основных базовых деталей, опреде-іяющих технический уровень производства и трудоемкость изготовле-;ия аппаратуры, является днище, замыкающее звено любого аппарата.
Низкий уровень изученности закономерностей технологичес-:их процессов производства днищ, особенно связанных'с высокотем-
пературной обработкой, несовершенство как самих технологий, та и средств технологического оснащения не позволяют изготовить вы сокоточные днища и организовать производство аппаратуры на прин ципах полной взаимозаменяемости с минимальными материальными трудовыми затратами.
Поэтому актуальной является проблема обеспечения точност изготовления днищ совершенствованием существующих и разработко новых перспективных технологических процессов и организация произ водства нефтегазохимической аппаратуры на принципах полной взаимо заменяемости без пригоночно-додедочных работ.
Работа выполнена в соответствии с темой 11-05-15/22 Коорди национного плана Министерства химического и нефтяного машинострое ния СССС (Минхиммаш) на 1983-90 годы "Обеспечение принципов взаи мозаменяемости в аппаратостроении". по заданию 1.2.4.1 "Совершен ствовать формоизменяющие операции при разработке высокоэффекти вной технологии изготовления оборудования и инструмента для нефтя кой и газовой промышленности". Целевой комплексной программы Сове та Министров СССР "Рациональное комплексное использование мине рально-сырьевых ресурсов в народном хозяйстве на 1987-1990 годы на период до 2000 года", по заданию 02.03.15 "Исследовать и раз работать технологию изготовления нефтехимической аппаратуры" свод ного плана НИОКР по сварочной науке и технике АН УССР на 1986-198' годы и научно-исследовательской темой 25-11-2096 "Комплексной про граммы научно-исследовательских, конструкторско-технологических ра бот, направленных на повышение качества, функционирования, долговечности и снижение трудоемкости изготовления машин и аппарата! нефтегазохимических производств" Минхиммаша на 1990-1994 годы.
Цель работы. Разработка комплекса научно-технических и технологических мероприятий, направленных на повышение технического /ровня производства путем- достижения точности и взаимозаменяемости днищ в процессе их изготовления, обеспечивающее качество нефте-г'азохимической аппаратуры при .эксплуатации.
Для реализации поставленной цели были сформулированы и ре-иены следующие задачи:
Изучено состояние точности и взаимозаменяемости днищ и его соединений с базовыми деталями;
Исследованы закономерности образования погрешностей геометрических размеров днищ и факторов, порождающих их отклонения от шминальных размеров;
Разработаны технологические способы обеспечения точности шищ регулированием и стабилизацией температурно-временных, сило-зых и конструктивно-геометрических параметров штамповки;
Разработаны средства технологического оснащения производства высокоточных днищ и сборки его соединений.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые.ре->ультаты:
предложены методы достижения принципов взаимозаменяемости і соединениях нефтегазохимической аппаратуры обеспечением точности нищ на стадии изготовления;
выявлен механизм технологической наследственности и уста-ювлены закономерности образования и эволюции погрешностей геомет-іических параметров днищ;
найдены и теоретически обоснованы методы и условия обес-[ечения точности днищ стабилизацией температуры штамповои оснастки ; регулированием температурными, силовыми и конструктивно-геомет-
рическими параметрами штамповки;
на основе использования результатов теоретических решений разработаны способы и средства технологического оснащения, позволяющие обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость горяче-штампованных днищ в условиях производства;
установлены оптимальные значения конусности отбортовочной части пуансона для производства днищ повышенной точности различных типоразмеров и получен криволинейный профиль отбортовочной части пуансона, обеспечивающий точность днищ с различной толщиной стенки;
разработано новое устройство, позволяющее уменьшить утонение стенки и ликвидировать гофры и выпучины, обеспечением устойчивости заготовки за счет регулирования усилия прижима фланцевой части заготовки в процессе горячей вытяжки.
Практическая ценность. Разработаны технологические способы изготовления высокоточных взаимозаменяемых днищ.
Достижение взаимозаменяемости днищ позволило обеспечить качество и снизить трудоемкость изготовления, повысить технический уровень и культуру производства нефтегазохимической аппаратуры за счет:
организаций производства и ремонта аппаратуры на принципах полной взаимозаменяемости, осуществлением беспригонной сборки в соединениях днищ и сокращением трудоемкости сборочно-сварочных работ;
обеспечения ритмичности работы аппаратостроительных (сборочно-сварочных) цехов и предприятий, поставкой взаимозаменяемых днищ гарантированной точности;
повышения уровня метрологического обеспечения путем при-
менения специальных устройств (профилографов) для измерения и контроля нормируемых параметров днищ и его соединений;
- ликвидации метода селективного подбора днищ при ремонте
аппаратуры.
Способы и разработки в виде запатентованных материализованных средств технологического оснащения утверждены руководящей технической документацией, стандартами предприятий и внедрены: -
в отрасли: РД 24.202.05-92 "Обеспечение принципов полной взаимозаменяемости при сборке кожухотрубчатых теплообменников повышенной тепловой эффективности (1992г.); технологическая инструкция "Способ замера диаметров поперечных сечений кольцевых деталей нефтехимаппаратуры (1992г.)";
в НПО "Салаватнефтемаш": стандарты предприятий - С-ТП 0387 -258-86 - "Технологический процесс изготовления взаимозаменяемых днщ с применением водоохлаждаемого пуансона (1986г.}"; СТП 0387-305-87 - "Конструкции и определение размеров водоохлаждаемой штам-посварной оснастки для изготовления эллиптических днищ повышенной точности (1987г.)"; СТП 0387-346-91 - "Конструкции и основные размеры штамповои оснастки для производства днищ повышенной точности из различных сталей (1991г)"; СТП 0387-529-94 - "Контрольно-измерительная управляющая система процесса сборки соединений днищ с базовыми деталями аппаратуры (1994г.)"; СТП 0387-530-94 - "Технологическое -обеспечение точности и взаимозаменяемости при сборке кожухотрубчатых теплообменников повышенной тепловой эффективности (1994г.)"; технологическая инструкция N 0262.012.000.000.70 "Технологический процесс изготовления высокоточных днищ диаметром 3000мм" (1995г.); опробированы и внедрены технологические процессы хроизводства высокоточных днищ с применением водоохлаждаемой штам-
- 8 -повой оснастки диаметром 1200, 1400, 2000 и 3000мм с применением универсальной водоохлаждаемой оснастки металлосварного исполнения.
На Октябрьском заводе нефтеаппаратуры внедрен технологический процесс изготовления бысокоточньк днищ диаметром 377 и 720 мм с отбортованными горловинами.
Применение конструкций водоохлаждаемых пуансонов штампосва-рного исполнения позволяет уменьшить их металлоемкость, повысить долговечность и ремонтопригодность.
Унификация штамповой оснастки за счет использования универсальных конструкций пуансонов с регулируемыми, конструктивными размерами позволяет повысить долю полезных площадей за счет сокращения складских помещений.
Разработанная методика расчета конструктивных размеров во-доохлаждаемой штампосварной оснастки с учетом функциональных допусков на точность диаметров и интенсивности охлаждения заготової днищ различных типоразмеров позволила модернизировать существушш линии горячей штамповки днищ.
Разработанные устройства механизации трудоемких операциі технологического процесса штамповки позволили повысить технически] Уровень и культуру производства днищ.
Применение универсальных конструкций водоохлаждаемых пуан сонов с регулируемыми размерами формообразующих поверхностей поз волило унифицировать штамповую оснастку и обеспечить:
уменьшение металлоемкости штамповой оснастки за счет со кращения сменных деталей на 50-60%;
увеличение коэффициента использования производственны площадей за счет сокращения площадей для хранения штамповой оснас тки на 10-15%;
- повышение долговечности штамповой оснастки из-за высокой ремонтопригодности конструкций штампосварного исполнения по сравнению с литыми.
Предложенная методика расчета конструктивных размеров штамповой оснастки с регулируемыми размерами формообразующей поверхности позволяет уменьшить номенклатуру оснастки ее унификацией и может быть использована при проектировании новых и модернизации существующих конструкций штамповой оснастки.
Разработанная контрольно-измерительная система со средствами измерения уменьшает трудоемкость измерения, позволяет оперативно оценивать погрешности размеров и взаимного расположения кольцевых деталей и соединений и повышает технический уровень метрологического обеспечения производства аппаратуры.
Фактический экономический эффект от организации производства высокоточных взаимозаменяемых днищ составил до 1990 г. 1512319 эублей. в масштабах цен 1990г. и до 1994г. 1099122 тыс.рублей, в масштабе цен 19Я4г.
На защиту выносится совокупность установленных закономерностей, технологических способов и средств технологического оснаще-шя повышения точности и уровня взаимозаменяемости днищ нефтёхим-шпаратуры.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось і обсуждалось на Всесоюзном научно-техническом совещании Главного ехшческого управления Министерства химического и нефтяного маши-:остроения "Прогрессивная технология изготовления высокоточных [тампованных днищ" (г. Салават. 1986г.), Всесоюзной научно-техниче-кой конференции "Экономия материальных, энергетических и трудовых есурсов в сварочном производстве (г.Челябинск, 1986г.), Всесоюз-
- 10 -ной научно-технической конференции "Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии (г.Сумы, 1986г.). 1-й Всесоюзной научно-технической конференции "Надежность оборудования, производств и автоматизированных систем в химических отраслях промышленности" (г.Уфа, 1987г.}, на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Повышение качества базовых деталей, машин и аппаратов методами пластического деформирования" (г.Курган, 1989г.). Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" (г.Уфа, 1995 г.), на республиканских научно-технических конференциях - Резервь: повышения надежности оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (г.Уфа, 1982г.); Наука в борьбе за рациональное использование' сырьевых ресурсов (г.Уфа, 1983г.); Проблемы нефтей и сернистых конденсатов (г. Уфа, 1984г.); Научно-техническое творчество ВУЗа в помощь производству (г.Уфа, 1986г.), Вузовская наука научно-техническому прогрессу (г.Уфа, 1986г.), республиканских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, заседаниях, научно-технических семинарах кафедры "Технология нефтяного аппаратостроения" Уфимского государственного нефтяного технического университета (1982-1995г.г.).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 5с печатных работах, в том числе 4 монографиях и брошюрах. 1 учебно? пособии, 5 авторских свидетельствах и 1 патенте на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, б глав, выводов, приложений и содержит 280 страниц машино писного текста, 139 рисунков, 33 таблицы, список литературы из 18 наименований.
