Совершенствование технологии изготовления замыкающих кольцевых соединений нефтеперерабатывающей аппаратуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Абдюков, Азамат Рамилевич

• Абдюков, Азамат Рамилевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Абдюков, Азамат Рамилевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОСТАНОВКА ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор технологических процессов и способов изготовления кольцевых соединений корпусов аппаратов

1.2 Средства технологического оснащения механизированной сборки и сварки кольцевых соединений аппаратуры

1.3 Анализ отклонений геометрических параметров поперечных сечений кольцевых соединений, оказывающих влияние на качество нефтеперерабатывающей аппаратуры

1.4 Постановка задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ ФАКТОРОВ КОНСТРУКТИВНОГО И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЙ НА КАЧЕСТВЕННОЕ

ФОРМИРОВАНИЕ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАМЫКАЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1 Квалиметрический анализ технического состояния аппаратов для переработки нефти и газа на современном этапе производства

2.2 Анализ собираемости кольцевых стыковых соединений аппаратуры

2.3 Системный подход при обеспечении качества изготовления и повышения технологичности производства аппаратуры

2.4 Влияние конструктивных и технологических параметров на качественное формирование замыкающих кольцевых соединений 2.5 Выводы по 2 главе 3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОТКЛОНЕНИЙ СВАРОЧНОГО ТРАКТОРА ОТ ОСИ СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

3.1 Определение значений отклонений сварочного трактора от оси кольцевых стыковых соединений аппаратов

3.2 Математическая модель для определения допустимых значений отклонений сварочного трактора от оси кольцевого стыкового соединения с учетом возмущающих факторов

3.3 Выводы по 3 главе

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАМЫКАЮЩИХ КОЛЬЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АППАРАТОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

4.1 Оптимизация технологической системы изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратов для переработки нефти и газа

4.2 Основные принципы проектирования технологической системы изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратов

4.3 Технологическая система изготовления замыкающих кольцевых соединений нефтеперерабатывающих аппаратов

4.4 Выводы по 4 главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии изготовления замыкающих кольцевых соединений нефтеперерабатывающей аппаратуры»

Производство химической и нефтяной аппаратуры играет крупную роль в увеличении выпуска химических волокон, пластмасс, продуктов переработки нефти, изделий бытовой химии.

Химическая и нефтяная аппаратура характеризуется большим разнообразием ее типов, различающихся и по конструктивным признакам, и по видам применяемых материалов, что приводит к необходимости применения многочисленных и значительно различающихся по характеру методов обработки деталей и сборки аппаратов.

К основным технологическим операциям изготовления аппаратуры относятся формоизменяющие, сборочно-сварочные и термической обработки. Специфическими являются операции первичной обработки заготовок.

Изготовление сварных соединений является наиболее трудоемким i процессом в аппаратостроении, и требует высокого качества при выполнении.

В настоящее время особое внимание уделяется ускорению замены и модернизации, морально устаревших машин и агрегатов, наращиванию объемов выпуска специализированного сварочного и вспомогательного оборудования общего назначения, в том числе оснащенного системами программного управления, созданию новых технологических процессов и прогрессивных средств малой механизации, которые бы в сочетании с основным сварочным оборудованием обеспечили комплексную механизацию производственного процесса, повышение производительности и улучшение условий труда.

На качество изготовления нефтехимических аппаратов большое влияние оказывает операция сборки корпусов. При сборке корпусов выполняют взаимную стыковку базовых деталей (обечайки и днища) аппаратов. Применяемые для сборки обечайки и днища могут иметь различного рода отклонения формы и размеров. При взаимной стыковке таких базовых деталей возникают смещения кромок, которые приводят к снижению несущей способности аппаратов.

Смещения кромок, возникающие вследствие отклонений формы поперечных сечений деталей от круглости, ликвидируют за счет пригоночно-доделочных работ, что значительно повышает трудоемкость сборочных операций. При этом пригонка может осуществляться как за счет местных деформаций кромок, так и общей деформации обечаек в радиальном направлении. Пригоночные деформации вызывают появление остаточных напряжений, которые могут отрицательно сказаться на прочности сварных соединений.

Смещения кромок в сварных соединениях базовых деталей можно уменьшить оптимизацией взаимного расположения стыкуемых сечений путем учета реальных форм и размеров деталей при сборке корпусов аппаратов. Применяемые в настоящее время на аппаратостроительных предприятиях методы и средства контроля не позволяют оперативно и в полном объеме получить геометрические характеристики сечений базовых деталей.

Поэтому актуальной является проблема контроля формы и диаметров поперечных сечений базовых деталей корпусов аппаратов с целью оптимизации сборки сопрягаемых поверхностей. Данная проблема решается разработкой методов и средств контроля поперечных сечений базовых деталей по нормируемым параметрам и приведением их сечений в соответствие с требованиями нормативно-технической документации по точности.

Кроме того, одним из перспективных направлений в экономии материальных и энергетических ресурсов при изготовлении крупногабаритной нефтеперерабатывающей аппаратуры оболочкового типа является создание менее трудоемких технологических процессов организацией механизированной сборки и сварки замыкающих кольцевых соединений.

Целью работы является обеспечение качества изготовления замыкающих кольцевых соединений повышением технологичности производства за счет механизации сборочно-сварочных операций.

Объектом исследований являются замыкающие кольцевые соединения нефтеперерабатывающей аппаратуры.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи: функциональный анализ точности геометрических размеров поперечных сечений кольцевых соединений аппаратуры;

- исследование влияния возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождения на качество формирования замыкающих кольцевых соединений;

- разработка научно-методического подхода качественного изготовления замыкающих кольцевых соединений корпусов аппаратов;

- создание технологической системы изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратов в блочно-модульном исполнении;

- создание средств технологического оснащения механизированной сборки, сварки и контроля кольцевых соединений в процессе изготовления.

Работа выполнена на кафедре «Технология нефтяного аппаратостроения» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Абдюков, Азамат Рамилевич

5 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Функциональный анализ точности геометрических размеров поперечных сечений кольцевых соединений аппаратуры показал, что технологические допуски корпусов и днищ, изготавливаемых различными технологическими процессами, превышают функциональные, установленные нормативно-технической документацией, в 1-1,5 раза. Это способствует появлению смещения кромок и зазора, которые снижают качество изготовления замыкающих кольцевых соединений, и приводят к нерациональной организации сборочно-сварочных операций с большим объемом пригоночно-доделочных работ, достигающих 30-40% трудоемкости производства аппаратуры.

2. Проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями установлены закономерности влияния возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождений на отклонение сварочного трактора от оси стыкового соединения, характеризующего качество формирования кольцевых соединений корпусов аппаратов.

3. Разработана математическая модель для определения допустимых значений отклонения сварочного трактора от оси стыкового соединения, обеспечивающих качественное формирование кольцевого соединения с учетом отрицательного влияния смещения кромок, зазора и кривизны поверхности замыкающего днища аппарата.

4. На основе полученных результатов предложен научно-методический подход качественного изготовления замыкающих кольцевых соединений корпусов аппаратов, заключающийся в регулировании отклонения сварочного трактора от оси стыка в поперечном направлении и корректировке его хода в продольном направлении стыкового соединения в зависимости от угла базирования относительно горизонтальной плоскости.

5. Разработана технологическая система изготовления стыковых соединений, позволяющая обеспечить качественное формирование замыкающих кольцевых соединений, повысить технологичность производства аппаратуры за счет механизации и автоматизации сборочно-сварочных операций и вывода из производственной зоны операторов. Создан алгоритм реализации технологического процесса изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратуры. Внедрение данной технологической системы позволяет уменьшить трудоемкость сборочно-сварочных работ на 30-40%.

6. По результатам исследований совместно с ВНИИНЕФТЕМАШ (г. Москва) разработана технологическая инструкция по блочно-модульной технологической системе изготовления и ремонта кольцевых соединений корпусов аппаратов для переработки нефти и газа.

7. Созданные средства технологического оснащения в виде сборочно-сварочных и контрольно-измерительных блоков, модулей регулирования отклонения сварочного трактора в поперечном и продольном направлениях кольцевого соединения прошли апробирование на производстве и приняты к внедрению в ОАО "Туймазыхиммаш" и Бугульминском механическом заводе ОАО «Татнефть».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Абдюков, Азамат Рамилевич, 2004 год

1. Абдеев Р.Г., Инсафутдинов А.Ф., Абдюков А.Р., Теляев Р.Ф., Гарифуллин Р.Х. Технологическое оборудование машиностроительных заводов, изготавливающих аппаратуру для предприятий повышенной опасности: Учебное пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 201. - 48с.

2. Абдеев Р.Г. Технологическое обеспечение качества функционирования нефтегазохимической аппаратуры достижением принципов взаимозаменяемости в соединениях днищ: Дис. д-ра техн. наук: 05.04.09 / Уфим. гос. нефт. техн. унив-т. Уфа, 1996. 444 с.

3. Абдеев Р.Г., Шенкнехт А.И., Воронин А.И. Процесс производства высокоточных днищ // Каталог науч.-техн. разработок. Уфа: Из-во УГНТУ, 1995-с. 83.

4. Абдюков А.Р., Абдеев Р.Г., Ризванов Р.Г. Автоматизация процесса сварки кольцевых швов нефтехимических аппаратов. Республиканский конкурс научных работ студентов вузов 200 г. Сборник материалов. — Уфа 2000 г. С. 45.

5. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. «Контроль качества сварочных работ». — М.: Высшая школа, 1986.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. М: Машиностроение, 1970г. - 560 с.

7. А. с. 276287 СССР, МКИ3 21 h 30/17. Установка для сборки обечайки с днищем и обечайки с обечайкой.

8. A.c. 510341, 513822 СССР, МКИ3 в 23 К 37/04 Установка для стыковки толстостенных обечаек.

9. A.c. 306922 СССР, МКИ3 В 23 К5/24. Установка для сварки внутренних кольцевых швов аппаратов.

10. A.c. 421463 СССР, МКИ3 В 23 К 37/02. Установка для сварки внутренних кольцевых швов аппаратов.

11. А. с. 306922 СССР, МКИ3 В 23 К 5/24; 421463 СССР, МКИ В 23 К 37/02 Установка для сварки внутреннего кольцевого шва замыкающего днища

12. Бакиев А. В. Технология аппаратостроения. Уфа: УГНТУ, 1995 Г.-297с.

13. Бакиев A.B. Обеспечение точности периметра обечаек нефтегазовой аппаратуры на основе учета закономерностей деформирования при пластическом изгибе // Нефть и газ, 1984-№ 4 с. 78-80.

14. Бакиев A.B. Технологическое обеспечение качества функционирования нефтегазопромыслового оборудования оболочкового типа: Дис. док-ра техн. наук. М., 1985 с. 594.

15. Бакиев A.B. Конструктивная прочность сварной нефтехимической аппаратуры со смещенными кромками Нефть и газ, 1981, № 8, с. 84-88.

16. Бакиев A.B., Арсланова Ф.К. Напряженное состояние продольных стыков со смещенными кромками в цилиндрических конструкциях. Нефть и газ, 1976, № 1, с. 95-98.

17. Бельчук Г.А. Приближенный расчет геометрической формы и коэффициента концентрации напряжений сварных стыковых соединений по режиму сварки. ЛДНТП, выпуск 2,1964. -32 с.

18. Бельфор М.Г., Патон В.Е. Оборудование для дуговой и шлаковой сварки и наплавки. Учебн. пособие для курсов инструкторов по внедрению в народное хозяйство передовых методов сварки и наплавки. М., «Высшая школа», 1974. 256 с. с ил.

19. Берлинер Ю.И., Балашов Ю.А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение, 1976, с. 256.

20. Березин В.Л., Суворов А.Ф. Сварка трубопроводов и конструкций. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, 328 с.

21. Вихман Г.Л. Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. М.: Машиностроение, 1978. — 328 с.

22. Волченко В.Н. Оценка и контроль сварных соединений с применением статических методов. — М.: Издательство стандартов, 19743 160 с.

23. Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций. — М.: Машиностроение, 1986.

24. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике — М., 1969 г., 872 стр. с илл.

25. Гафаров Р.Х., Шарафиев Р.Г., Ризванов Р.Г. Краткий справочник инженера-механика Основные формулы и справочные данные по расчетам на прочность. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995. - 112 с. с ил.

26. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела — М.: Высш. школа, 1979. — 207е., ил.

27. Гитлевич А.Д., Этингоф A.A. Механизация и автоматизация сварочного произаодства. М.: Машиностроение, 1972г.-280 с.

28. Гитлевич А. Д., Животинский JI.A., Клейнер А.И., Альбом механического оборудования сварочного производства М.: Высшая школа,1974.

29. Голуб М.В. Газопромысловое оборудование. Уфа: Изд. Уфимск. нефт. ин-та, 1981. - 107 с.

30. ГОСТ 15467-79. Управлением качеством продукции. Основные понятия, термины и определения. Изд-во стандартов, 1979.

31. ГОСТ 6533-78. Днища эллиптические отбортовочные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры. М.: Изд-во стандартов, 1985 — с. 36.

32. ГОСТ 8713-70. Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Основные типы и конструктивные элементы. М.: Изд-во стандартов, 1976 .

33. ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. М.: Изд-во стандартов, 1980 -с. 64.

34. ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. М.: Изд-во стандартов, 1984 с. 64.

35. Гуляев А.П. Металловедение, 5 изд. М.: Металлургия, 1977 -с. 647.

36. Гуревич И.JI. Технология переработки нефти и газа. Часть первая. —, М.: Изд. «Химия» 1972 г.

37. Демянцевич В.П., Думов С.И., Технология электрической дуговой сварки. -М.: МАШГИЗ, 1959.

38. Донченко В.Ф. Влияние зазора в стыке на размеры поперечного сечения стыкового шва при автоматической сварке под флюсом. «Сварочное производство», № 9,1964.

39. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов A.B. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена: Уч. пособие для теплофиз. теплоэнерг. Спец. ВУЗов. М.: Высшая школа, 1990 -с. 207.

40. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. — М.: Высшая школа, 1984. -336 с.

41. Егоров М.Ф., Акулов А.И., Кузьмак Ю.С., Шульцов Д.Н. Напряженное состояние цилиндрических оболочек при смещении торцов в месте стыка. — Энергомашиностроение, 1976, № 7. С. 25-26.

42. Ермаков С.М. Математическая теория планирования эксперимента — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. — 392с.

43. Зайнуллин P.C. Ресурсосберегающие технологии в нефтехимическом аппаратостроении. ТРАНСТЭК. Уфа, 2000. -348 с.

44. Изготовление днищ аппаратов повышенной точности // Химическое и нефтяное машиностроение. 1972. № 1. — С. 23-24.

45. Каталог выпускаемого оборудования ОАО «УТС-Туймазыхиммаш», Туймазы 2003.-290 с.

46. Контроль качества сварных и паяных соединений. Учебное пособие/ С.А. Федоров, МАТИ, М, 1989.

47. Коротаев Ю.П., Маргулов Р.Д. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата: Справочник -М.: Недра, 1984. 288 с.

48. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1977. -831 с.

49. Конторович З.Б. Основы расчеты химических машин и аппаратов. — М.: Машгиз, 1960.-743 с.

50. Козлов Ю.И., Лин С.Т., Изготовление днищ и обечаек для сосудов и аппаратов в условиях мелкосерийного производства // Обзорная информ. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, сер. ХМ-9,1980.-48 с.

51. Кульбак С. Теория информации и статистика. -М.: Стандарты, 1967.

52. Куркин С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением. М., «Машиностроение», 1976. 184 с. с ил.

53. Кучерюк В.И., Сысоев Ю.Г., Иванов В.А., и др. Расчет тонкостенных конструкций объектов нефтяной и газовой промышленности — М.: Недра, 1996. -279 е.: ил.

54. Кузмак Е.М. Основы технологии аппаратостроения. М., Недра, 1967 г.

55. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1981. - 382с.

56. Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов.-М: Мшиностроение, 1989 г.-302 с.

57. Макаров И.И. Работоспособность сварных соединений с технологическими отклонениями.: Дис. докт. техн. наук, МВТУ им. Баумана. -М.: 1977.-384 с.

58. Мяченков В.И., Мальцев В.П., и др. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник М.: Машиностроение, 1989. - 520 с.:ил.

59. Наумов А.С. и Яковлев А.П. Автоматическая и полуавтоматическая сварка. М.,стройиздат,1972 г.-128 е., ил.

60. Навроцкий Д.И. Расчет сварных соединений с учетом концентрации напряжений. — JL: Машиностроение, 1968. 171с.

61. Нейбер Г. Концентрация напряжений. М.: ГИТЛ, 1947. — 204с.

62. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие. — М.: Высшая школа, 1982. 272 е., ил.

63. Никифоров А.Д., Бойцов В.В. Инженерные методы обеспечения качества в машиностроении. М.: Изд-во стандартов, 1987 -с. 384.

64. Никифоров А.Д. Точность в химическом машиностроении. М.: Машиностроение, 1969 с. 216.

65. Никифоров А.Д. Основы взаимозаменяемости в химическом аппаратостроении. М.: Машиностроение, 1979 с. 157.

66. Никифоров А.Д. Обеспечение качества нефтехимического оборудования. М.: Машиностроение, 1984 с. 176.

67. Никифоров А.Д., Беленький В.А., Поплавский Ю.А. Типовые технологические процессы изготовления химических машин и аппаратов. М.: Машиностроение, 1979 с. 277.

68. Никифоров А.Д., Бакиев Т.А. Метрология, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие. -М.: Высш. Школа, 2002. 422 с.:ил.

69. ОСТ 26-291-79. Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш.

70. ОСТ 26-291-87. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия. Введ. 01.01.89. -М.: МИНХИММАШ, 1987. -294 с.

71. ОСТ 26-291-94. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия. -М.: НПО ОБТ, 1994.-336 с.

72. Пат. № 2224629 РФ. Сварочный трактор и способ сварки кольцевых швов изделий сварочным трактором / Р.Г. Ризванов, Р.Г. Абдеев, А.Р. Абдюков, Р.Ф. Теляев // О.И. № 12. 2004.

73. Патон Б.Е. Технология электрической сварки плавлением М.: Машгиз, 1962.

74. Патон Е.О. Автоматическая электродуговая сварка М.: Машгиз,1953.

75. Петропавловский Ю.К. Механизация котельно — заготовительного и сборочно сварочного производств.-М: Машиностроение, 1989 Г.-120 с.

76. Прох Л.Ц., Шпаков Б.М., Яворская Н.М. Справочник по сварочному оборудованию. Киев, «Техшка», 1978. 152 с.

77. Прохоров Н.Н. Механические свойства сварных стыковых соединений АМГ-6 толщиной до 33 мм с технологическими отклонениями при нормальной и криогенной температурах. Дис. канд. техн. наук. М.: 1974. - 200с.

78. Рахмилевич 3.3., Радзин И.М., Фарамазов С.А. Справочник механика химических и нефтехимических производств. М.: Химия, 1985. - 383 с.

79. РД 26-6-87. Методические указания. Сосуды и аппараты стальные. Методы расчета на прочность с учетом смещения кромок сварных соединений., угловатости и некруглости обечаек. М.: НИИХИММАШД987. - 27 с.

80. Справочное пособие. Оборудование для дуговой сварки.-Л: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1986. 656 е.: ил.

81. Сулейманов A.C., Хитин Д.Ф., Щеглов Э.А. Расчет зубчатых передач на прочность. Методические указания. Уфа: УГНТУ, 1995. - 30с.

82. Управление качеством продукции. ГОСТ 15467-79. — М.: Стандарты,1985.

83. Файрушин A.M., Абдюков А.Р., Блочно-модульная система обслуживания и ремонта корпуса содовых печей / Сборник материалов научных работ студентов вузов Республики Башкортостан. Уфа 1999. — С. 8283.

84. Файрушин A.M., Абдюков А.Р., Абдеев Р.Г., Ризванов Р.Г. Блочно-модульная система обслуживания и ремонта корпуса содовых печей. Материалы 50-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа 12-20 апреля 1999. - С. 181.

85. Чвертко А.И., Патон Б.Е., Тимченко В.А. Оборудование для механизированной дуговой сварки и наплавки.- М: Машиностроение, 1981.-264 е., ил.

86. Чупырин В.Н., Никифоров А.Д. Технический контроль в машиностроении. Справочник проектировщика. — М.: Машиностроение, 1987. — 512 с. ил.

87. Шахматов М.В., Ерофеев В.В., Коваленко В.В. Работоспособность и неразрушающий контроль сварных соединений с дефектами. — Челябинск: ЦНТИ, 2000.-227 с.

88. Шербенко Л.П. Оборудование и технология автоматической сварки.-Минск: Высшая школа, 1970.-243 с.