Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

в зависимости от размера зоны, в которой выделяется теплота, различают источники сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенные источники могут быть точечными (теплота выделяется в очень малом объеме), линейными (теплота выделяется по линии) и плоскими (теплота выделяется в плоскости).

В случае сварки углового шва на массивной детали или наплавки на нее для тепловых расчетов применяется схема точечного источника на поверхности полубесконечного тела или плоского слоя. Если пластина сваривается стыковым или угловым швом с полным или почти полным проплавлением, применяют схему линейного источника в пластине (теплота вводится равномерно по всей толщине вдоль условной линии). Для стыковой сварки стержней используют схему плоского источника (теплота выделяется в плоскости стыка).

Распределенные источники выделяют теплоту по какой-то поверхности (в пятне нагрева).или в некотором объеме детали, причем интенсивность ввода теплоты (удельный тепловой поток) в разных точках пятна нагрева неодинакова. В зависимости от закона распределения удельного теплового потока по пятну нагрева распределенные источники могут быть различными. Для лазерной, дуговой, плазменной или газовой сварки этот закон близок к закону нормального распределения, и источники теплоты называются нормальными. Если пятно нагрева имеет форму круга, то источник будет нормально круговым (лазерная, дуговая, плазменная и газовая сварка); если же пятно нагрева имеет форму полосы, источник нормально полосовой (нагрев листа газовыми гребенками).

Эффективная тепловая мощность сварочного источника теплоты, т. е. количество теплоты, вводимой при сварке источником в деталь в единицу времени, если известны параметры режима сварки, определяется по формуле

q = r\IU, (2.1)

где / - сварочный ток; U-напряжение на дуге; т] - эффективный к. п. д. процесса нагрева.

Значения эффективного к. п. д. процесса нагрева для разных способов сварки приведены ниже:

Способ сварки г\

Ручная, электродами:

плавящимися .... 0,7-0,85

угольными 0,5-0,7

Под флюсом ..... 0,8-0,95

В защитном газе:

Углекислом ..... 0,7-0,8

Аргоне, электродом:

вольфрамовым .... 0,65-0,75

плавящимся..... 0,7-0,8

Порошковой проволокой 0,8-0,9

Газовым пламенем . . . 0,3-0,8

Способ сварки

Электрошлаковая: обычная при толщине листов, мм;

50........

100........

С порошкообразным присадочным металлом при толщине листов, мм:

50.......

100.......

0,55

0,75-0,8 0,9

Погонная энергия сварки, т. е. количество теплоты, вводимой на единицу длины шва, в этом случае находится из выражения

Чп = ff/y- (2.2)

где V - скорость сварки.

Если режим сварки не известен, но задано поперечное сечение наплавляемого за проход металла шва (стыкового или углового), погонную энергию можно получить из уравнения

<7п = QvFni, (2.3)

где Рш - площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, мм; Qv - коэффициент, определяемый по табл. 2.1.

При сварке угловых соединений (тавровых, нахлесточных) часть погонной энергии, вводимая в свариваемый элемент, определяется в зависимости от соотношения толщин. Так, в случае приварки угловым швом к пластине толщиной б конструктивного элемента толщиной бк погонная энергия, вводимая в пластину 9п. п и в конструктивный элемент (ребро, стенку, накладку) п. к, может быть вычислена по формулам: 26

(2.4)

17п. п = 17п •

Чп. к = ffn

264-бк

26-f бк

Эффективная тепловая мощность в этих случаях определяется по аналогичным формулам:

26-f бк

(2.7)

ТАБЛИЦА 2.1

ЗНАЧЕНИЯ Q„ для РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ

Формулы (2.4) -(2.7) дают наиболее точные результаты при б/бк1,7. Они справедливы для низкоуглеродистых, низколегированных и аустенитных сталей, а также для титановых и алюминиевых сплавов толщиной примерно до 16 мм.

2.4. Тепловые процессы при дуговой сварке

2.4.1. Расчет температурного поля при однопроходной сварке и наплавке

При ручной сварке пластины с полным (или близким к полному) проплавлением применяют расчетную схему подвижного линейного источника теплоты в пластине.

Температура в точке на расстоянии г от источника равна

где q - эффективная тепловая мощнрсть, определяемая по формуле (2.1) для стыкового шва и по формуле (2.6) для углового шва; Я-коэффициент теплопроводности; а - коэффициент температуропроводности; b - коэффициент поверхностной тем-пературоотдачи; Ко{и) -функция Бесселя нулевого порядка, берется по таблице в зависимости от величины аргумента и =

= 4-; X - расстояние вдоль оси Ох от источника

2а v

до точки, берется со знаком плюс, если точка находится впереди источника, и со знаком минус, если точка - позади источника: x=±vt; здесь t - время, за которое источник проходит расстояние X.

Коэффициент поверхностной температуроотдачи для пластины

где ср - удельная объемная теплоемкость; а - коэффициент теплоотдачи.

•Для ручной наплавки или сварки углового шва на массивной детали применяется расчетная схема подвижного точечного источника теплоты на поверхности полубесконечного тела или плоского слоя.

Для схемы полубесконечного тела

Т =-i-е-" , (2.10)

2n%R

где q - часть эффективной мощности, вводимая в деталь; R - расстояние от источника до точки, в которой определяется температура (;?2 = x2 + y2-f 22).