Дослідження технології зварювання горизонтального паливного резервуару об’ємом 75 м3
Автор: Горбатюк Олег Федорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та устаткування зварювання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В Україні через останні події відбувається постійне оновлення існуючих паливо заправних мереж та створення нових. При цьому використання резервуарів горизонтального типу має широке впровадження на таких об’єктах через зручність транспортування та переміщення, можливість легкого створення резервуарних парків, будівництво типових об’єктів. Горизонтальні резервуари можна створювати в заводських умовах та доставляти в готовому вигляді на будівельні майданчики. Це зменшує обсяги робіт в польових умовах та дає змогу збільшити продуктивність праці. Такий тип резервуарів широко використовується різноманітними фермерськими господарствами для створення тимчасових паливозаправних об’єктів [1]. В магістерській кваліфікаційній роботі досліджуються технологічні особливості зварювання горизонтального паливного резервуару із корисним об’ємом 75 м3. Резервуар конструктивно має одно стінне виконання та призначений для наземного зберігання рідких нафтопродуктів. Проведений аналіз конструкції резервуару показав, що вона має значні габаритні розміри: загальна довжина 12381 мм, діаметр оболонки 2864 мм, висота із опорами та мірним інструментом 4674 мм. Товщина оболонкових елементів корпусу резервуару складає 5,0 мм. Резервуар експлуатується на відкритому повітрі, а тому зазнає негативних впливів від навколишнього середовища. Робочий тиск резервуару не перевищує 0,04 МПа. Для резервуару характерним поєднання двох типів зварних швів. Перш за все це протяжні прямолінійні зварні шви, які використовуються для виготовлення обичайок, а також кільцеві шви для стикування обичайок. Також присутні короткі шви для встановлення прихоплень, приварювання арматури резервуару, оглядового люку тощо. Резервуар виконано із сталі звичайної якості марки ВСт3сп4. Проаналізовано її механічні та хімічні характеристики. Вивчено зварність сталі та встановлено, що вона добре зварюється існуючими дуговими способами [2]. Однак при постачанні даної сталі слід зважати на можливий вміст вуглецю по верхній межі, що може потенційно впливати на тріщиностійкість зварних з’єднань. Вивчено існуючу технологію зварювання резервуару та запропоновано її модернізувати. Зокрема для зварювання повздовжніх швів доцільно використовувати автоматичне зварювання під шаром флюсу, а для коротких – півавтоматичне в середовищі захисних газів. Визначено основні технічні вимоги [1] до виготовлення горизонтального паливного резервуару. Виконано металографічний аналіз зразків зварних з’єднань даної сталі, наведено різні ділянки зони термічного впливу. Проведено дослідження особливостей структурно-фазового складу навколошовних ділянок [3]. Визначено діапазон оптимальних швидкостей охолодження зварного з’єднання для формування відповідних якісних властивостей навколошовних ділянок: від 1,3 до 14 град/сек [3]. Використовуючи ці дані та спеціальні номограми, для заданої товщини оболонкових елементів резервуару визначено рекомендовані межі погонних енергій зварювання. Вивчено залежність властивостей металу навколошовних ділянок сталі ВСт3сп від погонної енергії зварювання [3]. Проаналізовано особливості утворення залишкових зварювальних напружень. Показано, що при зварюванні оболонкових конструкцій залишкові зварювальні напруження мають складний характер та різну величину [4]. Розглянуто особливості використання математичної моделі методу умовних пластичних деформацій для обчислення зварювальних напружень [5]. Показано, що обчислювальні вирази дають змогу отримати необхідну інформацію за відомих параметрів поля пластичних деформацій [4, 5]. Досліджено вплив ширини поля пластичних деформацій та його градієнтності на величину та розподіл залишкових напружень в зварному з’єднанні. Проаналізовано характеристики пластичних деформацій, які виникають при використанні застосовуваних способів зварювання горизонтального паливного резервуару об’ємом 75 м3. Визначено орієнтовні межі зміни ширини та градієнтності поля пластичних деформацій для застосовуваних способів зварювання паливного резервуару. Виконано тривимірне моделювання корпусу горизонтального паливного резервуару. Отримано комп’ютерну модель відповідно до дійсних геометричних розмірів. Визначено, що маса циліндричної частини корпусу, площа поверхонь та координати центру мас, головних осей інерції, а також осьові моменти інерції. Для визначених способів зварювання резервуару визначено параметри режиму зварювання [6]. При цьому враховувалися рекомендовані межі погонних енергій зварювання та ймовірні характеристики залишкових зварювальних напружень. Визначено зварювальні матеріали, які забезпечують отримання якісних зварних з’єднань для застосовуваних способів зварювання: дріт марки Св-08А у поєднанні із флюсом АН-348-ВМ; дріт марки Св-08Г2С у поєднанні із захисною сумішшю газів (82 % Ar + 18 %CO2). Вибрано необхідне зварювальне та технологічне устаткування [7]. Рекомендовано вітчизняне обладнання, що забезпечує добру систему обслуговування та післягарантійного ремонту. Об’єкт досліджень – горизонтальний паливний резервуар об’ємом 75 м3. Предмет досліджень – зварні з’єднання оболонкових елементів корпусу резервуару. Мета досліджень – вивчення технологічних особливостей зварювання горизонтального паливного резервуару об’ємом 75 м3. Ключові слова – паливний резервуар; горизонтальний резервуар; зварювання оболонкових елементів; кільцеві зварні шви стиків оболонок; елементи горизонтального резервуару. Перелік використаних літературних джерел. 1. Ширін Л. Н., Денищенко О.В. (2019) Зберігання та дистрибуція нафти, нафтопродуктів і газу: Навчальний посібник. Д.: НТУ«ДП». 2. Дзюбик А. Р., Хомич І. Б. (2018) Метали та зварювання в будівництві: навч. посібник. Львів, Дрогобич: Посвіт. 3. Шоршоров, М. Х., Белов, В. В. (1972) Фазовые превращения и измерения свойств стали при сварке. Москва: Наука. 4. А.Р.Дзюбик, І.Б.Назар, Р.В.Палаш (2013) Підвищення ефективності зварювання магістральних трубопроводів при їх експлуатації та ремонті: монографія. Львів: Сполом. 5. Palash V.M., Yus’kiv V.M. & Dzyubyk A.R. (2000) Stresses in Pipes Joined by a Circular Weld. Materials Science. 36: https://doi.org/10.1023/A:1011378508847 6. Лебедев Б.Д., Перемитько В.В. (1998) Расчетные методы в сварке плавлением. Учебное пособие. Днепродзержинск: изд-во ДГТУ 7. Карпенко А.С (2005) Технологічна оснастка у зварювальному виробництві: навч. посібник. К.: Арістей