Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ причин возникновения остаточных напряже ний, их влияния на работоспособность аппаратов и путей их снижения 8
1.1 Причины возникновения остаточных напряжений при заготовительных технологических операциях 9
1.2 Влияние остаточных напряжений на эксплуатационные параметры конструкций 13
1.2.1 Влияние остаточных напряжений и деформаций на качество изготовления базовых элементов нефтехимических аппаратов 15
1.2.2 Влияние остаточных напряжений на работоспособность аппаратов, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности 16
1.3 Методы снижения остаточных напряжений в сварных конструкциях 17
1.3.1 Методы предупреждения остаточных напряжений и деформаций в сборочно-сварочных процессах 18
1.3.2 Методы снижения остаточных напряжений в конструкциях 20
1.4 Постановка цели и задач исследования 30
2 Анализ напряженно-деформированного состояния в узле «штуцер-корпус» 33
2.1 Обзор существующих конструктивных исполнений узлов приварки штуцеров 33
2.2 Напряженно-деформированное состояние возникающие в узле «штуцер-корпус» аппарата нефтеперерабатывающих предприятий 35
2.2.1 Напряженно-деформированное состояние возникающие в узле «штуцер-корпус» в процессе эксплуатации 36
2.2.2 Напряженно-деформированное состояние возникающие в узле «штуцер-корпус» в процессе изготовления 42
2.3 Исследование формирование погрешностей формы и размеров корпусов аппаратов 49
2.4. Выводы 55
3 Исследование влияния виброобработки в процессе сварки в среде защитных газов на свойства сварного шва. 57
3.1 Выбор материала и метода исследований 57
3.2 Исследование влияния локальной вибрационной обработки при сварке на точность изготовления формы узла «штуцер-корпус» 60
3.3 Исследование влияния параметров вибрационной нагрузки в процессе сварки на уровень микронапряжений в зоне сварного шва из стали 09Г2С... 63
3.4 Исследование влияния виброобработки на микроструктуру сварного шваиЗТВ 66
3.5 Испытания металла различных участков сварного соединения на ударный изгиб (на образцах тип VI ГОСТ 6996) 70
3.6 Измерение твердости металла различных участков сварного соединения. 71
3.7 Измерение твердости металла различных участков сварного соединения полученных при малоцикловой нагрузке 72
3.8 Исследование влияния вибрационной обработки в процессе сварки на коррозионную стойкость сталей типа 09Г2С 73
3.9 Влияние вибрационной обработки в процессе сварки на коэффициент концентрации механических напряжений и другие характеристики мест ных напряжений 76
ЗЛО Влияние различных режимов вибрационной обработки на малоцик ловую усталостную выносливость сварных соединений из низколегиро ванной стали 09Г2С 93
3.11 Выводы 95
4 Разработка технологии изготовления исполнения узла «штуцер-корпус» с применением вибрационной обработки . 97
4.1 Выбор режима вибрационной обработки 97
4.2 Аппаратное обеспечение процесса 98
4.3 Разработка технологии виброобработки в процессе сварки 100
4.4 Выводы 101
5. Основные выводы и рекомендации 103
Список использованной литературы
- Влияние остаточных напряжений и деформаций на качество изготовления базовых элементов нефтехимических аппаратов
- Напряженно-деформированное состояние возникающие в узле «штуцер-корпус» аппарата нефтеперерабатывающих предприятий
- Исследование влияния локальной вибрационной обработки при сварке на точность изготовления формы узла «штуцер-корпус»
- Разработка технологии виброобработки в процессе сварки
Введение к работе
В настоящее время одной из наиболее важных проблем в развитии нефтяного машиностроения являются повышение работоспособности машин и аппаратов, а также экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов. При эксплуатации нефтеперерабатывающего оборудования с течением времени часто происходит разрушение элементов по сварным соединениям вследствие воздействия температурных и силовых нагрузок, коррозии и других факторов. Причину этих разрушений в сварных соединениях базовых деталей можно объяснить наличием в них структурной неоднородности и остаточных напряжений. Одной из острых задач, касающихся повышения качества аппаратов, является совершенствование технологии изготовления конструктивных элементов, в частности узла приварки штуцера к корпусу аппарата. Многие конструктивные элементы выполняются с применением сварочных операций. Высококонцентрированный источник тепловой энергии и различная деформационная способность деталей являются причиной возникновения значительных остаточных напряжений, которые влияют на точность изготовления и работоспособность элементов.
Термическая обработка является известным и наиболее используемым методом снятия остаточных напряжений в корпусах аппаратов, однако при этом является энергоемким и трудоемким технологическим процессом.
Одним из методов снижения остаточных напряжений в сварном нефтеперерабатывающем оборудовании является вибрационная обработка, позволяющая уменьшить энергозатраты, повысить производительность работ, улучшить механические свойства сварных соединений. Несмотря на обширные исследования в данной области, на сегодняшний день отсутствуют сведения по практическому применению вибрационной обработки в процессе сварки конструкций из низколегированных сталей. Во многом это связано с тем, что исследователи рассматривают общую вибрационную обработку аппарата в целом, которую сложно осуществить в реальном производстве из-за габаритов и конструктивных особенностей большинства аппаратов.
5 Создание мало энергоемких технологических процессов за счет создания
различных методов обработки металлов и сварных соединений направлены на повышение точности изготовления деталей аппаратов в процессе их изготовления.
В различных отраслях машиностроения большое распространение имеет класс кольцевых деталей и узлов: обечайки, бандажи, диски, кольца жесткости, фланцы, днища. Так, в химическом, нефтяном и атомном машиностроении металлоемкость базовых элементов машин и аппаратов (обечаек, днищ и фланцев) составляет от 40% до 70%, а иногда доходит до 80% от всей металлоемкости изделия [1,17,28].
Одной из острых задач касающихся повышения точности изготовления аппаратов является совершенствование процесса создания узла «штуцер-корпус». Анализ природы и механизма возникновения остаточных напряжений в узлах приварки штуцеров химического и нефтяного оборудования и методов снятия этих напряжений говорит о том, что остаточные напряжения могут достигать значительных величин и оказывать существенное влияние как на точность изготовления так и на работоспособность конструкций. Особенностью процесса изготовления штуцеров изготовляемых сваркой является необходимость проведения термической обработки с целью снятия остаточных напряжений.
Термическая обработка является известным и наиболее используемым методом снятия остаточных напряжений Проблема обработки соединений из низколегированных сталей широко представлена в большом количестве научных исследований, а их результаты нашли широкое применение на практике. Термическая обработка, как основной метод снятия остаточных напряжений в соединениях базовых деталей аппаратов, является энергоемким технологическим процессом, требует больших производственных площадей а также является экологически вредным процессом.
Перспективным направлением производства базовых элементов нефтеперерабатывающей аппаратуры является процесс изготовления этих конструкций
с применением менее энергоёмких методов холодного пластического деформирования, улучшающих их качество (калибровки, вибрационной обработки и т. д.) [17-19,28-32,37,43,92,96-98,102,107, ПО, 113-118,122,130,136,142-149].
В последнее время с особым интересом представляется исследование возможности снятия остаточных напряжений в конструкциях аппаратов циклическим нагружением (вибрационной обработкой), и осуществление виброобработки таким образом, чтобы она способствовала повышению несущей способности этих конструкций. Задача состоит в том, чтобы найти пути управления характером и уровнем остаточных напряжений, что впоследствии поможет управлять качеством изготовления аппаратов, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности. На основе работ В.М. Сагалевича, В.А. Винокурова, И.П. Байковой, А.Я., Недосека, В.А. Бубнова, К.М. Рагульскиса, В.Г. Пол-нова, М.Н. Могильнера, Е.П. Оленина, Г.В. Сутырина, В.А. Судника, B.C. Писаренко, В.М. Семенова, О.И. Зубченко, В.А. Колота, Ф.З. Шпеера и др. было высказано и сформулировано предположение о возможности изменения характера и снижения уровня остаточных изгибных и сварочных напряжений в балочных конструкциях, кольцевых заготовках и деталях с помощью холодного пластического деформирования или вибрационной обработки. По снижению остаточных напряжений вибрационной обработкой различных конструкций выполнен значительный объем экспериментальных исследований и опытных работ. Те и другие исследования подтвердили правильность выдвинутого предположения о возможности управления остаточными напряжениями в металлических конструкциях и замены в целом ряде случаев дорогостоящей термической обработки вибрационной обработкой. Значительный интерес и перспективу в дальнейшем представляет развитие методов снижения остаточных напряжений в базовых деталях нефтеперерабатывающих аппаратов вибрационной обработкой в процессе их изготовления и расширения области применения этого метода.
Выполненная работа посвящена решению проблемы по повышению точности изготовления узла «штуцер-корпус» путем снижения уровня остаточных
7 напряжений и деформаций, а также экономии энергоресурсов при их изготовлении. Также результаты рассматриваемой работы позволяют создавать и разрабатывать более чистые в экологическом отношении технологические процессы.
На основании комплекса выполненных исследований и полученных результатов автор защищает:
Совокупность установленных в результате теоретических и экспериментальных исследований закономерностей и полученных аналитических зависимостей для выполнения расчетных работ.
Технологию изготовления узлов «штуцер-корпус» аппаратов нефтеперерабатывающих предприятий с применением метода вибрационной обработки и методы снижения остаточных напряжений при их изготовлении.
3. Экспериментально обоснованные решения по повышению точности
формы и размеров узлов «штуцер-корпус» при их изготовлении с применением
методов вибрационной обработки.
Теоретические и экспериментальные исследования выполнены на кафедре "Технология нефтяного аппаратостроения", в связи с этим автор выражает благодарность за содействие в проведении исследований заведующему кафедрой, профессору Ибрагимову И.Г, своему научному руководителю доктору технических наук, доценту Ризванову Р.Г. за постановку задач исследований и помощь в работе, кандидату технических наук, доценту Файрушину A.M. за постоянную помощь и поддержку при создании данной работы, заместителю главного сварщика ОАО «ГАЗПРОМ» ООО «Баштрансгаз» Зарипову М.З. за помощь при проведении экспериментальной части.
Влияние остаточных напряжений и деформаций на качество изготовления базовых элементов нефтехимических аппаратов
Отрицательное влияние сварочных перемещений может обнаруживаться непосредственно в процессе изготовления сварной конструкции [10, 22]: - перемещения свариваемых деталей создают деформации в зоне кристаллизующегося металла и могут привести к образованию горячих трещин; - перемещение элементов при сварке и горячей штамповке затрудняет последующий процесс сборки деталей между собой, а иногда делают ее невозможной без проведения дополнительной правки [1,17, 28, 29]; - из-за возникающих от сварки перемещений приходится назначать завышенные припуски на механическую обработку, чтобы иметь возможность обработать все предусмотренные чертежом поверхности; - некоторые виды перемещений изменяют геометрические характеристики сечений; - начальные перемещения могут вызвать уменьшение устойчивости, в особенности местной; - перераспределение сил и напряжений в деталях в процессе механической обработки вызывает изменение их размеров и форм; - остаточные растягивающие напряжения являются причиной появления так называемых холодных трещин в закаливающихся сталях. Они возникают непосредственно после сварки в процессе вылеживания сварных конструкций; - с течением времени происходит небольшая релаксация напряжений и превращения нестабильных составляющих структуры металла, если они имеются. Возникают дополнительные перемещения; - в процессе изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации сварных конструкций с остаточными напряжениями собственные напряжения складываются с напряжениями от различных внешних нагрузок. Из-за этого происходят пластические деформации, которые дополнительно возрастают при неблагоприятных температурных условиях и изменяют размеры конструкций.
Остаточные напряжения и деформации могут влиять не только на получение и сохранение точных размеров и форм сварных конструкций, а также на их прочность и работоспособность: - растягивающие остаточные напряжения снижают вибрационную прочность сварных конструкций. Если они действуют в зонах, где есть концентрация напряжений и неоднородность механических свойств, то там в первую очередь возникают разрушения от усталости. Степень отрицательного влияния растягивающих напряжений зависит от уровня эксплуатационных напряжений и коэффициента концентрации напряжений [69, 82]; - остаточные растягивающие напряжения могут понижать статическую прочность сварных соединений. Степень влияния зависит от свойств металла, его деформационной способности, уровня концентрации напряжений, предварительной пластической деформации металла [33, 73]; - сжимающие остаточные напряжения понижают местную устойчивость тонкостенных элементов сварных конструкций. При суммировании рабочих и остаточных напряжений потеря устойчивости может возникнуть при нагрузках меньше расчетных, а в некоторых случаях - даже от остаточных напряжений [51,52]; - влияние остаточных напряжений на коррозионное растрескивание и ме-ханокоррозионную прочность при переменных нагрузках. На основании анализа результатов исследований образцов из углеродистых и коррозионно-стойких сталей О. И. Стекловым были сделаны следующие выводы: коррозионное растрескивание, а иногда и процессы коррозии усиливаются под влиянием остаточных растягивающих напряжений. В вершине трещины, даже в тех зонах, где в исходном состоянии действовали напряжения сжатия, начинают действовать напряжения растяжения; это обстоятельство обуславливает развитие коррозионных трещин и в зонах действия начальных напряжений сжатия [40, 126-127]; - остаточные напряжения могут изменять предел выносливости в несколько раз, как понижая его (остаточные напряжения растяжения), так и повышая (остаточные напряжения сжатия). Степень влияния остаточных напряжений зависит от асимметрии цикла, концентрации напряжений в сварном соединении и уровня рабочих напряжений. Остаточные напряжения растяжения наибольшее влияние оказывают при симметричном цикле. Предел выносливости может снизиться при этом на 30 - 35%. Роль остаточных напряжений резко возрастает с повышением концентрации напряжений [8, 12, 135];
- остаточные напряжения являются носителями энергии упругой деформации. Так как напряжения максимальны в зоне сварных соединений, то значительная часть энергии сосредоточена там. Начавшееся по каким-либо причинам разрушение в дальнейшем поддерживается энергией остаточных напряжений. Трещина может распространиться на значительную длину, сделав невозможным последующий ремонт разрушившейся детали. Энергия остаточных напряжений усиливает динамику процесса разрушения, увеличивает скорость движения трещин и способствует переходу от вязкого разрушения к хрупкому [27, 42, 49,139].
Напряженно-деформированное состояние возникающие в узле «штуцер-корпус» аппарата нефтеперерабатывающих предприятий
В разработке теории сварочных деформаций и напряжений существуют два основных направления [22, 129]. Первое направление в литературе известно как метод фиктивных сил, впервые в наиболее законченном виде это направление представлено в работах Г.А. Николаева и Н.Н. Рыкалина (1943 г.).
В работах второго направления задача определения сварочных деформаций и напряжений рассматривается как обычная температурная задача деформируемого тела, впервые это направление представлено в работах А.Д. Бондаренко (1933 г.).
Опубликованные позднее теоретические работы по этой проблеме [15, 42, 44-46, 63, 77, 101, 138] примыкают в какой-либо степени к этим двум направлениям.
Метод фиктивных сил подразумевает, что в процессе остывания в металле шва появляются усадочные растягивающие напряжения, которые рассматриваются как активная нагрузка приложенная к свариваемой детали. Задаваясь законом распределения этих усадочных напряжений и применяя гипотезу плоских сечений, из условий равновесия внутренних сил в данном поперечном сечении детали можно найти основные параметры, определяющие принятый закон распределения усадочных напряжений. По своему содержанию метод фиктивных сил применим лишь к одномерным задачам и в тех случаях, когда имеет силу гипотеза плоских сечений, так как он требует задания направлений и законов распределения усадочных усилий. Однако этот метод, как впервые показа но в работах Г.А. Николаева, в некоторых простейших случаях двумерной задачи позволяет получить качественную картину распределения деформаций и напряжений.
Основной задачей при решении данным методом является определение ширины зоны пластических деформаций вп и величины усадочной силы Рус при сварке. Зная решение этой задачи, можно определить распределение остаточных напряжений, а используя понятие об усадочной силе, можно перейти к определению деформаций сварных конструкций.
Рассматривая существующие зависимости величины усадочной силы от условий сварки, предложенные различными авторами [22, 77, 129], можно сделать вывод, что для низколегированных сталей величина усадочной силы Рус определяется как Рус=П , (2-2) где vc - скорость перемещения источника тепла, см/с. q - эффективная тепловая мощность источника нагрева, определяется по формуле [126] q=IUdt]u„ (2.3) где 7-величина сварочного тока; Ud - падение напряжения на дуге; т]и - коэффициент полезного действия процесса нагрева.
На величину зоны пластических деформаций оказывают влияние режим сварки, свойства металла и жесткость свариваемого элемента. Влияние свойств металла проявляется главным образом через предел текучести металла, модуль упругости и коэффициент линейного расширения. Чем выше предел текучести металла, тем уже зона пластических деформаций. Чем выше модуль упругости и коэффициент линейного расширения металла, тем шире зона пластических деформаций. При дуговых способах однопроходной сварки встык ширина зоны пластических деформаций в низколегированных сталях может приближенно определяться путем деления величины усадочной силы на произведение dGT [22] вп=\,7- -, (2.4) oaTvc где 8- толщина свариваемой детали, см; От- предел текучести металла, МПа.
Решение указанной задачи возможно только при больших допущениях, что может привести к значительным отклонениям полученных результатов от действительных значений. Поэтому для решения задачи по определению остаточных сварочных напряжений нами была рассмотрена температурная задача деформируемого тела.
Второй метод основанный на применении аппарата температурной задачи деформируемой среды исследует сварочные деформации и напряжения возникающие в свариваемых деталях, устанавливая, в зависимости от мощности источника и скорости его перемещения, закон распределения температуры свариваемой детали для любого момента времени. Затем, используя температурную кривую в данном поперечном сечении свариваемой детали в данный момент времени и гипотезу плоских сечений, находят как временные так и остаточные деформации и напряжения в том же поперечном сечении.
Метод основанный на применении температурных деформаций при охлаждении сварной конструкции, моделирует процесс остывания сварного соединения, поэтому по сравнению с методом фиктивных сил позволяет получать более точные результаты.
Исследование влияния локальной вибрационной обработки при сварке на точность изготовления формы узла «штуцер-корпус»
Исследование влияния виброударной обработки при сварке на точность изготовления формы узла «штуцер-корпус» заключалось в определении величины отклонения внутреннего диаметра патрубка после приварки его к листовой заготовки с отверстием под штуцер. Листовая заготовка в данном случае моделировала корпус аппарата. По внутренней окружности патрубка наносили 8 меток, по которым предварительно замеряли диаметры (рисунок 3.2). После приварки штуцера к корпусу на различных режимах вибрационной обработки проводили повторные замеры диаметров.
Как видно из рисунка 3.4, локальная вибрационная обработка позволяет значительно снизить величину отклонения диаметра штуцера с увеличением её частоты до 200 Гц. На частотах от 150 до 200 Гц эти отклонения в 2 раза меньше, чем у образца, приваренного без виброобработки.
Оценка действующих, поверхностных микронапряжений производилась методом рентгеноструктурного анализа, на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4.
Сущность метода состоит в следующем. С поверхности детали, образца в котором предполагается наличие остаточных напряжений, получают два семейства дифрактограмм при двух различных углах падения первичного рентгеновского луча по отношению к плоскости образца. При этом получают дифракто-граммы от двух одноименных кристаллографических систем плоскостей (hkl) в различных кристаллах, по разному повернутых относительно действующих напряжений и потому различно деформированных.
Зная угол съемки а, индексы отражающих плоскостей (hkl) и соответствующий им угол Вульфа-Брегга, можно, используя известные соотношения теории упругости, составить уравнения для определения нормального напряжения аа, действующего по направлению ф параллельно поверхности (уравнение Тлокера, Гесса и Шаабера):.
При съемке на рентгеновском дифрактометре удобно использовать углы: i/ = 0, (р2 = +45, что соответствует падению первичного луча на поверхности образца под углом Брегга 9 для данного семейства плоскостей (hkl) и а2 = 9 - 45.
Для данной марки стали (09Г2С) использовалось отражение плоскостей (220) а железа с соответствующим углом 9 = 146.
Угол Вульфа - Брегга кристаллической плоскости (hkl) должен быть максимально возможным (т.е. 70), что обеспечивает максимальную точность определения периода решетки.
Характеристическое рентгеновское излучение выбирается так чтобы оно не вызывало вторичного излучения исследуемого металла (в данном случае выбрано Fe KQ излучение).
Для проведения исследования по определению микронапряжений зон сварных соединений были изготовлены образцы (шлифы размерами 10x15 мм) вырезанные методом электроэрозии из сваренных плоских заготовок (рисунок 3.5).
После исследования влияния параметров вибрационной нагрузки в процессе сварки на уровень микронапряжений в зоне сварного шва были выполнены исследования по влиянию локальной виброобработки в процессе сварки на микроструктуру и механические свойства получаемых сварных соединений из стали 09Г2С. Для этого предварительно были изготовлены опытные заготовки, каждая из которых получена сваркой встык двух пластин при определенной частоте локальной виброобработки. Толщина пластин 6 мм, частота вибрации для различных заготовок была 0, 50, 100, 150, 200 Гц, амплитуда 0,8 мм. Режим сварки применялся такой же, как в выше упомянутых экспериментах. С целью изучения поведения структуры металла в сварном шве и околошовной зоне в зависимости от вибрации при сварке было проведено металлографическое исследование образцов. Образцы для исследования микроструктуры подготавливали по методике изложенной в [53].
Выявление микроструктуры осуществлялось следующим образом: - заготовки под микрошлиф подвергали механической шлифовке на шлифовальных кругах в несколько этапов путем перехода от бумаги с крупным к бумаге с мелким абразивным зерном. Полученные шлифы полировались пастой Гои вручную; - после шлифования образцы протирали ватой, смоченной спиртом и подвергали травлению реактивом состоящим из 5%-ного раствора азотной кислоты в этилом спирте согласно ГОСТ 5639-82; - микроструктурные исследования проводились на оптическом микроскопе ЕС МЕТАМ РВ-21 с увеличением хЗОО; - с помощью цифровой фотокамеры, полученные фотографии обрабатывались на компьютере.
Результаты микроструктурного анализа сварных швов в поперечном сечении, полученных при различных режимах сварки, представлены на рисунке 3.7 (увеличение хЗОО). Результаты микроструктурного анализа металла в околошовной зоне представлены на рисунке 3.8 (увеличение хЗОО).
При изучении полученных снимков видно, что применение локальной виброобработки способствует измельчению дендритных структур в зоне шва. На частотах 150 Гц и выше наблюдается значительное снижение структурной неоднородности. В зоне термического влияния (ЗТВ) также наблюдается улучшение микроструктуры металла. Структура металла ЗТВ, полученная при применении виброобработки на частоте от 150 до 200 Гц, более однородная.
Разработка технологии виброобработки в процессе сварки
При проведении экспериментальных работ были получены результаты, из которых выявлены данные об эффективности снятия остаточных напряжений в узлах приварки штуцеров аппаратов с помощью приложения нагрузок при создании сварного соединения. Для создания нагрузок рационально применять виброударное устройство, способное создавать н изкочастотные колебания изделия.
В ходе исследований было выявлено, что наиболее эффективно размещать возбудитель колебаний непосредственно вблизи сварочного процесса.
С учётом вышесказанного разработана технология виброударной обработки в процессе создания сварного соединения создаваемого посредством полуавтоматической сварки в среде защитных газов, включающая в себя следующие этапы: 1. Подготовка детали к сварочному процессу и расположение виброударного устройства непосредственно вблизи детали. 2. Сканирование всего частотного диапазона колебаний детали в диапазоне О...200 Гц, запись амплитудно-частотной характеристики. 3. Изменение частоты от минимальной до максимальной (0...200 Гц) с параллельной вибрационной обработкой в процессе сварки. 4. Для создания различных амплитудно-частотных характеристик используется отличающиеся друг от друга возбудители колебаний. 5. Сканирование и сравнение характеристик.
Для создания низкочастотных характеристик сконструирован возбудитель колебаний. Схема конструкции показана на рисунке 3.1. В процессе сварки возбудитель колебаний перемещается непосредственно вместе со сварочной горелкой, находясь вблизи от сварочной ванны, что способствует эффективно му распределению колебаний внутри структурно-фазовых превращений, происходящих в металле сварного шва.
Технологические режимы ведения процесса сварки с вибрацией выбраны в соответствии с результатами вышеописанных экспериментальных исследований (п. 3.1-3.11), из которых видно, что структура металла и механические свойства имеют наилучшие показатели при локальной виброобработке с частотой вибрации 150.. .200 Гц и амплитудой 0,8 мм.
Отрицательное влияние остаточных напряжений и деформаций на качество изготовления узла «штуцер-корпус» нефтехимических аппаратов обнаруживается непосредственно в процессе изготовления сварной конструкции [10, 22]: - перемещения свариваемых деталей создают деформации в зоне кристаллизующегося металла и могут привести к образованию горячих трещин; - перемещение элементов при сварке затрудняют последующий процесс сборки деталей между собой, а иногда делают ее невозможной без проведения дополнительной правки; - из-за возникающих от сварки перемещений приходится назначать завышенные припуски на механическую обработку, чтобы иметь возможность обработать все предусмотренные чертежом поверхности; - начальные перемещения могут вызвать уменьшение устойчивости, в особенности местной; - остаточные растягивающие напряжения являются причиной появления так называемых холодных трещин в закаливающихся сталях. Они возникают непосредственно после сварки в процессе вылеживания сварных конструкций; - в процессе изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации сварных конструкций с остаточными напряжениями собственные напряжения складываются с напряжениями от различных внешних нагрузок. Из-за этого происходят пластические деформации, которые дополнительно возрастают при неблагоприятных температурных условиях и изменяют размеры конструкций.
В ходе исследований, была разработана опытная конструкция устройства для приварки штуцеров к корпусам аппаратов, позволяющие выполнять сварку с вибрационной обработкой вблизи сварочной ванны (рисунок 4.1).
