Усовершенствование технологического процесса сварки емкости пробкоуловителя

Рисунок 2.23 - Образец для испытаний на статический изгиб

2.10.5 Испытания сварного соединения на ударный изгиб

При испытании на ударный изгиб определяют ударную вязкость или работу удара, или процентное соотношение хрупкой и вязкой составляющих поверхности излома для металла шва, наплавленного металла, зоны сплавления и различных участков околошовной зоны.

Испытания на ударный изгиб проводить при комнатной температуре. Допускается снижение ударной вязкости по сравнению с металлом листа на 50%, т. е. норма составляет 30 Дж/см².

Согласно ОСТ 26-291-94, для испытания на ударную вязкость KCU необходимо подготовить 3 образца типа XVI по ГОСТ 6996-66 с надрезом по оси шва (рисунок 2.24).

Рисунок 2.24 - Образец для испытаний на ударную вязкость



2.10.6 Металлографические исследования

Металлографическим исследованиям должны подвергаться стыковые сварные соединения, определяющие прочность сосуда (продольные стыки обечаек).

Металлографические макро- и микроисследования должны проводиться в соответствии с РД 24.200.04 на одном образце от каждого контрольного сварного соединения.

При получении неудовлетворительных результатов допускается повторное испытание на удвоенном количестве образцов, вырезанных из того же контрольного сварного соединения.

Если при повторном испытании получены неудовлетворительные результаты хотя бы на одном образце, сварное соединение считается непригодным. Для металлографических исследований используется металлографический микроскоп Метам ЛВ-31, технические характеристики которого приведены в таблице 2.15.

Таблица 2.15

Технические характеристики микроскопа Метам ЛВ-31

Увеличение	40х-1600х
Насадка	тринокулярная с наклоном 30°, с диоптрийной подстройкой (±5 диоптрий) и изменяемым межзрачковым расстоянием 55-75 мм
Окуляры	-WF10х/20 мм; -WF20x/10 мм; - WF10x/18 мм со шкалой + микрометр (1/0,01 мм) (опционально)
Револьверное устройство	5-ти позиционное
Набор объективов	План ахроматические объективы скорректированные «на бесконечность» (ICCOS): 4х/0.10, 10х/0.25, 20x/0.40, 40х/0.60, 80х/0.9
Предметный столик	- прямоугольный 160х250 мм, диапазон перемещений 120х78 мм - 6 сменных вставок
Поляризация	в комплекте поляризатор, анализатор
Фокусировка	коаксиальные винты грубой и точной фокусировки с регулировкой жесткости хода
Освещение	-галогенная лампа 30 Вт 6В; - плавная регулировка яркости
Система визуализации на выбор	- цифровой фотоаппарат Canon 12 MPix + оптический адаптер + ПО для управления фотоаппаратом с компьютера; - цифровая USB камера 5 MPix + ПО для управления камерой с компьютера

2.10.7 Радиографический и ультразвуковой контроль

Согласно ОСТ 26-291-94, метод контроля (ультразвуковой, радиографический или их сочетание) должен выбираться исходя из возможностей более полного и точного выявления недопустимых дефектов с учетом особенностей физических свойств металла, а также особенностей методики контроля для данного вида сварных соединений сосуда.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений должна проводиться в соответствии с ГОСТ 14782, ОСТ 26-2044. Для сосуда первой группы контролю подлежат 100% сварных швов.

Перед контролем соответствующие участки сварных соединений должны быть так замаркированы, чтобы их можно было легко обнаружить на картах контроля и радиографических снимках. Используется дефектоскоп EPOCH 4, технические характеристики которого приведены в таблице 2.16.

Таблица 2.16

Технические характеристики дефектоскопа EPOCH 4

Разрешающая способность измерения расстояний	0.025 мм (не зависит от диапазона развертки)
Частотный диапазон	0.05-25 МГц при -3 дБ
Усиление	110 дБ
Диапазон развертки	От 1 мм до 10000 мм
Задержка	От 0 до 350 мкс
Скорость звука в материале	От 635 до 15420 м/сек
Самонастройка ПЭП по 2 отражателям	Стандарт
Показания	Координаты, Амплитуда, Время
Электрическое демпфирование	50, 63, 150, 400 Ом
Амплитуда зондирующего импульса	100, 200, 300, 400 В
Размеры	ЖКИ 283х166х61 мм, ЭЛД 283х166х66 мм
Вес	2,6 Кг
Экран	120х90 мм (320х240 точек)



2.10.8 Цветная и магнитопорошковая дефектоскопия

Цветной или магнитопорошковой дефектоскопии следует подвергать сварные швы, не доступные для осуществления контроля радиографическим или ультразвуковым методом, а также сварные швы сталей, склонных к образованию трещин при сварке. Согласно проведенному выше расчету, сталь 10Х17Н15М3Т не склонна к образованию горячих трещин при сварке, поэтому цветной и магнитопорошковой дефектоскопией следует контролировать только труднодоступные швы (нестандартный шов приварки опоры к корпусу).

Магнитопорошковая и цветная дефектоскопия сварных соединений должна проводиться в соответствии с ОСТ 26-01-84, ОСТ 26-5.

2.10.9 Гидравлические испытания на прочность и герметичность

При гидроиспытаниях определяется прочность и герметичность сосуда. Гидроиспытаниям подлежат сосуды после их полного изготовления, давлением равным 7,9±0,4 МПа.

Для гидроиспытаний используют воду. Температура воды должна быть в пределах от +5 до +40°С. Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать конденсацию влаги на поверхности стенки сосуда.

Скорость подъема давления не должна превышать 0,5 МПа/мин.

При заполнении сосуда водой из внутреннего объема корпуса должен быть полностью удален воздух.

После выдержки под испытательным давлением, давление снижается до расчетного (6,3 МПа) и производится визуальный осмотр наружной поверхности сосуда и сварных соединений. После испытания вода полностью удаляется. Результаты гидроиспытаний считаются удовлетворительными, если отсутствуют падение давления по манометру, пропуски испытательной среды, запотевание, пропуски пузырьков, признаки разрывов, остаточные деформации.

Таблица 2.17

Контроль качества сварных швов

Обозначение	Внешний осмотр	Металлография	УЗД	Мех. испытания	Гидростат. испытания
1. ГОСТ 8713-79-С18-АФм	+	+	+	+	+
2. ГОСТ 14771-76 -У7	+	+	+	-	+
3. ГОСТ 14771-76- Н2	+	-	+	-	-
4. ГОСТ 14771-76-Т3-ИНп	+	-	-	-	-

2.11 Конструкторская проработка

Конструкторская проработка выполнялась для совершенствования технологии сборочно-сварочных операций, с целью повышения их качества и производительности, за счет разработки оснастки позволяющей быстро и качественно выполнить сборочные операции.

В данном проекте предполагается конструкторская проработка установки для сборочно-сварочных операций продольных и кольцевых швов. Заключается она в увеличении количества роликоопор и увеличение нагрузки на один ролик, необходимых для вращения сборочных единиц.

Данная установка позволяет осуществлять сварку продольных швов обечаек и кольцевых швов обечаек.

Рисунок 2.24 - Установка для сборки и автоматической сварки под флюсом продольных и кольцевых швов:

1 - балкон; 2 - каретка; 3 - колонна; 4 - тележка; 5 - привод; 6 - приводная роликоопора; 7 - промежуточная роликоопора; 8 - перекидная холостая роликоопора; 9 - рама; 10 - сварочный трактор

Техническая характеристика велотележки представлена в таблице 2.18, роликового стенда - в таблице 2.19.

Таблица 2.18

Техническая характеристика велотележки ВТ-2Б

Вылет балкона от оси колонны до оси сварочного аппарата, мм	2300
Высота подъема балкона, мм максимальная минимальная	4000 2000
Маршевая скорость, м/мин.	13
Скорость подъема балкона, м/мин.	2
Габаритные размеры велотележки, мм и вес ее, кг: длина ширина высота вес	2520 3150 4900 1860

Таблица 2.19

Техническая характеристика роликового стенда HGK-10

Максимальная грузоподъемность, кг	10000
Полиуретановый ролик Диаметр, мм	300
Полиуретановый ролик Ширина, мм	130
Диаметр обечайки минимальный, мм	300
Диаметр обечайки максимальный, мм	3200
Мощность двигателя, кВт	2х0,55
Линейная скорость ролика, м/час	6-60

Рассчитаем минимальное количество роликоопор, необходимых для вращения сборочных единиц:

(2.39)



где: G - вес корпуса;

Q - допустимая нагрузка на один ролик.

Принимаем 4, поскольку необходимое количество роликоопор должно быть четным.

Расстояние между роликами:

(2.40)

где: L - длина цилиндрической части корпуса вместе с днищем

мм

Таким образом, мы определили необходимое количество роликов (4 шт.) для роликового стенда, а также расстояние между роликами для равномерного распределения нагрузки.

2.12 Описание усовершенствованного технологического процесса сварки изделия

В данном проекте технологический процесс сварки изделия предполагается усовершенствовать следующими процессами:

1. Предлагается заменить РДС на полуавтоматическую сварку под флюсом в среде защитных газов, так как это повышает производительность изготовления аппарат, увеличивает скорость сварки и получает более качественные сварные швы.

Для полуавтоматической сварки предполагается применение сварочной проволоки Св-07Х25Н12Г2Т, которая почти близка по химическому составу с основной коррозионно-стойкой сталью 10Х17Н15М3Т, тем самым предупредит развитие диффузионных процессов на границе сплавления основного металла с наплавленным. Данная проволока относительно недорога и имеет пониженное содержание вредных примесей (S и P). Соответственно было применено современное сварочное оборудование.

2. Предлагается заменить морально устаревшее оборудование на современное. Источник питания ПДГ-508 предполагается заменить на ВДУ-508 МТ с падающим механизмом "Урал-5", который имеете ряд преимуществ:

· предварительную плавную настройку напряжения на дуге (в том числе дистанционно с подающего механизма) с высокой точностью без включения подачи проволоки и газа;

· предварительную плавную настройку скорости подачи проволоки с подающего механизма без включения источника и подачи защитного газа;

· автоматическую стабилизацию заданного сварочного напряжения, учитывающую потери в длинных кабелях;

· адаптацию параметров дуги с конструктивными особенностями неповоротных стыков трубопроводов и других ответственных конструкций благодаря изменяемой индуктивности источника;

· мелкокапельный перенос электродного металла (на токах до 160А);

· качественное формирование обратного валика при сварке корневого слоя шва;

Универсальное 4-х роликовое подающее устройство Урал-5:

- обеспечивает "мягкий старт";

- позволяет использовать 2-х и 4-х тактный режимы работы горелки;

- позволяет настраивать длительность продувки газа до и после сварки;

- имеет защиту двигателя от перегрузки;

- защищен от подключения неверной полярности;

- позволяет сохранять выбранные настройки в памяти блока управления;

- прост в использовании.

Крепится к источнику на турель. Возможно исполнение на колесах или на ножках. Температура эксплуатации от -40 до +40°С.

Эти преимущества увеличивают производительность процесса в несколько раз. Технические характеристики представлены в таблице 2.20.

Таблица 2.20

Технические характеристики ВДУ-506 МТ с падающим механизмом "Урал-5"

Номинальный сварочный ток, А (при ПН-100%)	500
Диаметр электродной проволоки, мм	0,8-3,2
Диаметр стальной порошковой электродной проволоки, мм	1,6-3,2
Пределы регулирования сварочного напряжения, В	15-40
Скорость подачи электродной проволоки (интервал настройки), м/мин	1,8-18 (через 0,1)
Напряжение питания, В	3 х 380
Потребляемая мощность, кВт	33
Габаритные размеры, мм
подающего механизма Урал-5	600 x 270 x 410
источника ВДУ-506МТ	840 х 530 х 850
Масса, не более
подающего механизма без проволоки, сварочных кабелей и горелки	11,5 кг
источника	230 кг

Далее предполагается использовать современный источник питания Idealarc DC-1000 для автоматической сварки под флюсом который совместим с сварочным трактором LT-7.

Источник питания DC-1000 - универсальный сварочный трансформатор-выпрямитель, предназначенный для полуавтоматической и автоматической сварки. Он обеспечивает как жесткие, так и падающие вольтамперные характеристики.

Преимущества источника питания:

* Полупроводниковая схема обеспечивает надежность и долговечность при интенсивных режимах эксплуатации.

* Переключатель режимов позволяет настраивать машину на вольтамперную характеристику, соответствующую используемому сварочному процессу.

* Схема стабилизации напряжения, обеспечивающая постоянство сварочных параметров при колебаниях напряжения в сети в пределах ±10%.

* Компактная конструкция позволяет располагать источник без значительных затрат пространства и устанавливать машины одна на одну до двух ярусов.

* Принудительное воздушное охлаждение при защите от перегрузок по току и термостатической защите от перегрева.

* Функциональные лампы-индикаторы, встроенные в печатную плату, облегчают контроль за состоянием машины и диагностику неисправностей.

* Контактный терминал для подключения систем подачи проволоки и резьбовые сварочные терминалы.

* Специальные сварочные терминалы на 500 Ампер обеспечивают повышенную устойчивость режимов при сварке под флюсом и в защитном газе.

* Цепь переменного напряжения 115 В для питания подающего механизма защищена плавкими предохранителями.

* 3 года гарантии на качество комплектующих и сборки.

* Производится в соответствии с требованиями Международного Стандарта ISO 9002.

Таблица 2.21

Техническая характеристика IDEALARC DC-1000

Параметр	Значение
Напряжение	230/460/575 В
Частота	50/60 Гц
Номинальный сварочный ток	1000 А (100%)
Пределы регулирования сварочного тока	140...1250 А
Напряжение холостого хода	75 В
Номинальное рабочее напряжение	44 В
Габаритные размеры	781х567х965 мм
Масса	372 кг

Среди основных преимуществ LT-7 Tractor, можно выделить:

- высокую скорость подачи сплошной проволоки с диаметром сечения от двух до пяти миллиметров;

- высокую скорость перемещения механизма подачи - до двух метров в минуту;

- возможность регулировки вылета проволоки, благодаря вертикальному позиционеру;

- широкие углы сварки и подачи - пятьдесят и тридцать градусов соответственно;

- унифицированное расположение рычагов управления, которое позволяет избежать контакта с источником тока при необходимости изменения параметров;

- возможность образования стыковых, угловых и нахлесточных швов с обеих сторон устройства;

- соответствие оборудования всем международным стандартам и полная трехлетняя гарантия, как на сам сварочный аппарат, так и на все его комплектующие.

Таблица 2.22

Техническая характеристика сварочного трактора LT-7 Tractor

Параметр	Величина
Напряжение питающей сети, В	115
Частота питающей сети, Гц	50/60
Диапазон регулирования скорости подачи проволоки, м/мин	2,5-10,2
Диаметр сплошной проволоки, мм	2,4…4,8
Скорость передвижения при сварке, м/мин	0,15…1,8
Вес, кг	54
Габаритные размеры, мм	698x838x356



2.13 Планировка участка сварки

2.13.1 Общие требования при проектировании сборочно-сварочных участков

Проектирование сборочно-сварочных цехов должно удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к машиностроительным предприятиям:

1) Ширина пролета, высота и длина участка должны соответствовать нормам технологического проектирования.

2) Разрез цеха должен быть в месте расположения самого высокого оборудования, имеющегося в цехе, так же в этом месте должен быть кран.

3) Проект должен удовлетворять ГОСТам, ЕСКД и нормам проектирования.

4) Масштаб цеха и изображения элементов производства (оборудования), рабочих, складочных мест и т.д. должны строго соответствовать требованиям ГОСТов 2.428-84 и 2.002-72.

5) На каждые 30 - 40 метров длины цеха должен быть один мостовой кран. Согласно санитарным нормам для промышленных предприятий объем участка (цеха) должен быть не менее 15 м³ на человека.

6) При планировке цеха необходимо обеспечить прямоточность техпроцесса, отсутствие возвратных перемещений и наиболее полную загрузку оборудования, подъемно-транспортных и рабочих мест.

7) При планировке участков применяют следующее:

- габаритные контуры оборудования в положении покоя (обозначаются толстой сплошной серой линией);

- контуры подвижных частей оборудования (обозначаются тонкой штрихпунктирной линией);

- должны быть обозначены осевые линии;

- место обслуживающего персонала;

- места подвода и отвода сред (вода, воздух, газ и др.).

Согласно ГОСТ 2.002-72 при планировке участка применяют следующие цвета:

- красным цветом обозначаются подвесной путь, подкрановые балки, мостовые балки, краны, консоли;

- розовым цветом обозначаются энергетическое оборудование и трассы;

- оранжевым цветом обозначается оборудование для химических и нефтехимических предприятий;

- голубым цветом обозначается санитарно-технологическое оборудование;

- светло-зеленым цветом обозначаются технологическое оборудование для предприятий металлургической метаталообработки и ремонтно-технологических;

- синим цветом обозначается грузопоток.

8) Допускаемые пределы минимальных расстояний между оборудованием, складочными местами и элементами здания цеха представлены в таблице 2.23.

Таблица 2.23

Допускаемые пределы минимальных расстояний между оборудованием, складочными местами и элементами здания цеха

№ п. п.	Определяемое расстояние	Допускаемые пределы значений, м
1	От колонн или стен здания до боковой стороны оборудования	1-3
2	От колонн или стен здания до тыльной стороны оборудования	1-2,5
3	Между боковыми сторонами оборудования	1-1,4
4	Между складочными местами	1-1,4
5	Между боковой стороной оборудования и складочным местом	1-1,2
6	Между тыльной стороной оборудования и складочным местом	1
7	ширина проезда между рядами	3,0-4,0

2.13.2 Расчет ширины пролета

При проектировании сборочно-сварочного участка планировку оборудования, оснастки, складочных и рабочих мест выполняют рядами. На практике наиболее рациональным является двухрядное расположение оборудования и рабочих мест.

При расположении складочных мест вдоль ряда ширина пролета цеха (участка) В_п определяется следующим образом:

В_п = 2 (В₁ + В_м + В₂ + В_ск) + В_пр (2.41)

где В₁ - расстояние от тыльной стороны рабочего места до оси продольного ряда полости или стены здания цеха, на проектируемом участке принимаем значение равное 1 метру;

В₂ - расстояние между рабочим и складочными местами, на проектируемом участке принимаем значение равное 1 метру;

В_м - ширина рабочего места на проектируемом участке принимаем значение равное 4,5 метрам;

В_ск - ширина складочного места на проектируемом участке принимаем значение равное 3,5 метрам;

В_пр - ширина проезда между двумя линиями рабочих мест на проектируемом участке принимаем значение равное 4 метрам;

При планировке участка необходимо строго соблюдать нормы технологического проектирования, согласно которым расстояние между колоннами принимается равным 12 м (реже 6 м), а ширина пролета равна 18, 24 и 30 м). Ширину пролета более 30 м разрешается использовать только при технико-экономическом обосновании.

При проектировании участка необходимо обеспечить прямоточность технологического процесса, отсутствие возвратных перемещений заготовок, изделий, осуществлять наиболее полную загрузку оборудования и подъемно-транспортных устройств и их рациональное размещение.

Кроме этого, на планировке размеры участка должны быть проверены с точки зрения соблюдения санитарных норм для промышленных предприятий, согласно которым на каждого работающего должно приходиться не менее 15 м³ объема производственного помещения.

Рисунок 2.25 - Схема планировки для расчета ширины пролета участка

Ширина пролета

В_п = 2(1+4,5+1+3,5)+4=24м

2.13.3 Расчет длины участка

Длина участка складывается из последовательной суммы размеров рабочих мест и проходов между ними. Размеры рабочих мест выбираются в зависимости от размеров изготовляемого изделия. Проходы между рабочими местами принимаются от 1,5 до 3 м. Так как здание одноэтажное принимается в проекте, то шаг колонны составляет 12 м длиной. В зависимости от шага колонны, размеров сборочно-сварочных площадок и проходов, длина участка в проекте составит L_ц = 72 м.

Принимаем длину участка 72 м, так как шаг колонны составляет 12 м., колонн 8.

2.13.4 Расчет высоты пролета

Высота пролет проектируемого сборочно-сварочного участка выбирается исходя из подлежащих изготовлению в них изделий, габаритными размерами, применяемого оборудования и наличием или отсутствием использования верхнего транспорта (мостовых кранов, кран-балок, подвесных тележек и так далее).

Рисунок 2.26 - Схема планировки участка для расчета длины полета

Разрез цеха приведен на рисунке 2.27.

Рисунок 2.27 - Схема разреза цеха

При наличии верхнего транспорта высота пролета для сборочно-сварочного участка рассчитывается следующим образом:

Н_р ? h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ (2.42)

Н_п ? Н_р + h₆ + h₇ (2.43)

где Н_р - высота пролета участка от пола до головки рельса подкранового пути;

Н_п - высота пролета участка от полу до нижнего перекрытия;

h₁ - наибольшая высота оборудования (оснастки, стеллажей), применяемого в данном пролете цеха;

h₂ - расстояние между наивысшей точки указательного оборудования и наиболее низкой точки выступающих частей перекрытия (обычно h₂ = 0,5-1м);

h₃ - наибольшая высота грузов, перемещаемая в данном пролете при помощи верхнего транспорта;

h₄ - расстояние между наиболее высокой точкой перемещаемого груза и наиболее низкой точкой подъемного крана (при перемещении груза цепями или тросами h₄ = 0,5 м ширины увязки, но не менее 1 м);

h₅ - расстояние между наиболее низкой точкой подъемного крюка крана до головки рельса подкранового пути;

h₆ - расстояние от головки рельса подкранового пути до высшей точки тележки крана;

h₇ - расстояние между высшей точкой тележки крана и нижним уровнем затяжки стропил перекрытия (обычно = 0,6-1,2м);

б - угол между вертикалью и натянутыми стропами, которые удерживают на крюке крана груз (б = 45є).

Согласно требованиям ГОСТ, на планировке участка контур оборудования и оснастки обозначаются основной линией. Подвижные части оборудования обозначаются тонкой штрихпунктирной линией с двумя точками.

Согласно нормам технологического проектирования допускается расстояние от колонны (или стен здания) до боковой стороны оборудования 1-3 м.

Н_р ? 4,8 + 1,0 + 5,2 + 2,0 + 1,5 = 14,5 м.

Принимаем Н_{р =} 14,5м

Н_п ? 14,5 + 2,0 + 1,5 = 18,00 м.

Принимаем Н_п = 18,0 м.

Согласно требований ОСТ 26-291-94 назначены методы контроля качества сварных соединений. Проведены необходимые механические и гидравлические испытания, позволяющие гарантировать требуемую работоспособность и надежность сварной конструкции.

коррозийностойкость сварной аустенитный сталь



3. Безопасность и экологичность проекта

В данном разделе рассматриваются вопросы безопасности сборочно-сварочного участка, и определяются такие условия эксплуатации участка, которые исключают возможность травматизма, заболеваний, ухудшения самочувствия, аварий, загрязнения окружающей среды.

3.1 Анализ безопасности проектируемого участка

В данном проектированном участке предполагается использование емкости пробкоуловителя предназначенный для улавливания жидкостных пробок, сбора жидкостей и мех. примесей.

Сосудом, работающим под давлением, называется герметически закрывающаяся емкость, предназначенная для ведения химически и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжиженных и растворенных газов и жидкостей, находящихся под давлением.

Изготовление, монтаж, ремонт и обслуживание сосудов, работающих под давлением, должны производиться согласно требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». (ПБ 03-584-03).

Согласно ГОСТ 12.0.003-74 “Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы” опасные и вредные производственные факторы по природе действия подразделяются на следующие группы:

- физические

- химические

- психофизиологические

На проектированном участке возможны возникновение таких факторов как:

- поступление в зону дыхания сварочных аэрозолей, содержащих в составе твердой фазы оксиды различных металлов (марганца, хрома, никеля, железа и др.) и токсичные газы (СО, О3, HF, NO2 и др.); сварочный аэрозоль относится к аэрозолям конденсации и представляет собой дисперсную систему, состоящую из твердой фазы и газа или смеси газов.

- чрезмерная запыленность и загазованность воздуха вследствие попадания пыли флюсов, подгорания масла и т.п.;

- повышенная температура поверхностей оборудования, материалов и воздуха в рабочей зоне (РЗ), особенно при сварке с подогревом изделий; рабочая зона - пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места.

- излишняя яркость сварочной дуги, УФ- и ИК-радиация;

- воздействие переменных магнитных полей при КС и высокочастотных ЭМП - при сварке ТВЧ; - действие ионизирующих излучений при ЭЛС, проведении г- и рентгеноскопии сварных швов, использовании торированных вольфрамовых электродов;

- влияние шума и вибраций имеет место при плазменной и газовой резке, работе пневмопривода (КС), различного оборудования (вакуум-насосов, вентиляторов, сварочных трансформаторов и др.), а также ультразвука и высокочастотного шума - при УЗС.

При ручной и механизированной сварке и резке характерна статическая нагрузка на руки, а при автоматических способах - нервнопсихические перегрузки из-за напряженности труда. Воздействие опасных производственных факторов может привести к травме или внезапному резкому ухудшению здоровья. Это действие электрического тока, искры и брызги расплавленного металла, движущиеся машины, механизмы и т.д. Использование открытого газового пламени, наличие расплавленного металла и шлака и т.п. увеличивают опасность возникновения пожара, а неправильное транспортирование, хранение и использование баллонов со сжатыми газами, нарушение правил эксплуатации газосварочного оборудования и т.п. - взрывов.

При сварке и резке металлов воздушная среда загрязняется сварочным аэрозолем, содержащим пыль, вредные газы и пары, например, газообразные фтористые соединения, окись углерода, окислы азота, озон и другие.

Характеристика сварочных и газопламенных работ по опасным вредным производственным факторам представлена в таблице 3.1.

При сварке и резке металла выделяется большое количество вредных веществ. Токсические свойства применяемых и образующихся веществ представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.1

Характеристика сварочных и газопламенных работ по опасным вредным производственным факторам

Производственные факторы	Виды работ
	Автоматическая сварка под флюсом	Кислородная резка	Механизированная сварка
Вредные	Вредные вещества	++	++	++
	Ультрафиолетовое излучение	-	+	-
	Видимое излучение	-	++	-
	Инфракрасное излучение	+	++	-
	Шум	+	++	-
	Ультразвук	-	+	-
	Статическая нагрузка на руку	-	-	-
Опасные	Электрический ток	++	+	+
	Искры, брызги, расплавленного металла	-	++	-
	Движущиеся механизмы и изделия	++	+	+
	Системы под давлением	-	++	-

Условные обозначения: «+» - наличие фактора; «-» - отсутствие опасного (вредного) фактора.

Уровни опасных и вредных производственных факторов в рабочей зоны не должны превышать установленных значений: содержание вредных веществ (ВВ) - предельно допустимых концентраций (ПДК) по ГОСТ 12.1.005-88 (ПДК ряда веществ для воздуха РЗ и населенных мест приведены в табл. 3.2); уровни шума - по ГОСТ 12.1.003-83^*; уровни локальной и общей вибрации - по ГОСТ 12.1.012-90; напряженность электрических полей токов промышленной частоты по ГОСТ 12.1.002-84; уровни ионизирующих излучений - по нормам радиационной безопасности НРБ-99.

Таблица 3.2

Предельно допустимые концентрации (ПДК) наиболее часто встречающихся вредных веществ (ВВ) в воздухе рабочей зоны (РЗ) сварочных цехов и атмосферном воздухе населенных пунктов

Наименование вещества	Агрегатное состояние	Класс опасности	ПДК, мг\м3	Характер воздействия на организм
Оксид железа двухвалентный FeO	Твердое (пыль)	III	4	Вызывает патологические изменения функции легких
Оксид железа трехвалентный Fe2O3	Твердое (пыль)	III	6
CO	газообразное	IV	20	Связывает гемоглобин крови
CO2	газообразное	IV	30	Вызывает головную боль, кислородное голодание, удушье, способствует развитию атеросклероза
Природныйгаз	газообразное	IV	300
Озон	газообразное	I	0,1	Вызывает нарушение наследственного аппарата человека (мутагенные)
Фтористый водород	газообразное	I I	0,5	Действует на кровь, кроветворные органы, кожный покров.
Окислы азота (в пересчете на NO)	газообразное	I I	5,0	Раздражает слизистую оболочку глаз, носа, гортани и действует на кожные покровы

Потому как сварочные и газопламенные работы характеризуются наличием опасных и вредных производственных факторов, то в дальнейших разделах рассмотрены вопросы, связанные со снижением их влияния на работающий персонал и увеличении производительности труда.

3.2 Техника безопасности

Техника безопасности - система организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на работающих опасных производственных факторов, являющихся причиной травм или внезапного резкого ухудшения здоровья. Тем более является частью охраны труда и включает такие мероприятия, как обучение и инструктаж работающих по вопросам безопасности труда, поддержание в технически безопасном состоянии зданий и сооружений, оснащение вновь создаваемого и эксплуатируемого производственного оборудования защитными и предохранительными устройствами, разработку средств коллективной и индивидуальной защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов, а также организацию обеспечения этими средствами рабочих и служащих.

При разработке технологического процесса и оборудования, должны учесть соответствующие требования в проекте ГОСТ 12.3.002_75 "Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные", ГОСТ 12.2.003-91 "ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности. - Взамен ГОСТ 12.2.003-74", а также санитарным правилам.

При выборе технологического процесса предпочтение следует отдавать тому, при котором будет обеспечена большая безопасность труда.

В проекте предполагается использовать флюсы, проволоку и электроды, защитные газы, свариваемые материалы, которые выделяют вредные вещества в ограниченном количестве. Не допускается использование сварочных материалов, не прошедших гигиеническую оценку.

К работе допускаются лица, достигшие 18 лет и прошедшие инструктаж по технике безопасности.

Электрооборудование и электроустройства сварочных и сборочно-сварочных цехов и участков было оборудовано в соответствие с требованиями "Правила техник безопасности при эксплуатации электротехнических установок промышленных предприятий" составленные Государственной инспекцией по энергетическому надзору (Госэнергонадзор) Министерства энергетики и электрификации.

Электросварщики обеспечиваются спецодеждой, спецобувью, а также средствами индивидуальной защиты (щитки или маски со специальными светофильтрами). В зависимости от условий работы выбирают стекло светофильтра определенного номера. С наружной стороны светофильтр закрывают обычным оконным стеклом, которое меняют по мере его загрязнения. Рабочая одежда должна быть наглухо застегнута, манжеты рукавов должны плотно обхватывать руки около кистей, волосы должны быть закрыты плотно облегающим головным убором. При работе внутри аппарата, сварщик снабжается резиновым ковриком, головным убором или шлемом для защиты головы от случайных соприкосновений с металлическими частями, находящимися под напряжением. При этом напряжение местного освещения должно быть не выше 12 В.

Для защиты окружающих рабочих от действия электрической дуги стационарные рабочие места электросварщиков ограждаются переносными ограждениями (щитами или ширмами), которые должны быть легкими, прочными и изготавливаться из листовой стали, фанеры или брезента. Щиты, ограждающие сварочный пост, устанавливаются с трех сторон (прежде всего со стороны основных проходов).

При эксплуатации контейнера со сжиженным СО₂ рабочее давление автоматически поддерживаться в пределах 0,8…1,2 МПа. Во время отбора газа из контейнера запрещается отогревать трубы и аппараты открытым огнем, резко перегибать подсоединительные шланги.

Требования к оборудованию, работающему под давлением, учитываемые при проектировании и конструировании

1. Оборудование, работающее под давлением, спроектировано, изготовлено, испытано и, если это требуется, оснащено и установлено таким образом, чтобы была обеспечена его безопасность при вводе в эксплуатацию в соответствии с инструкциями изготовителя и в реально прогнозируемых условиях.

2. При выборе наиболее приемлемых решений изготовитель последовательно руководствуется следующими принципами:

- устранить или уменьшить опасности в той степени, в которой это реально осуществить на практике,

- использовать соответствующие эффективные меры защиты от опасностей, которых нельзя избежать,

- при необходимости сообщать потребителям об остаточной опасности и предупреждать о необходимости принятия соответствующих специальных мер, обеспечивающих уменьшение опасности во время установки и/или эксплуатации.

3. При проектировании оборудования, работающего под давлением, учтены все известные или в достаточной мере прогнозируемые последствия его несоответствующего использования, что позволит предотвратить возникновение потенциальных опасностей. Если это конструктивно не представляется возможным, то в этом случае предусмотрено соответствующая информация, предупреждающая о ненадлежащем применении этого оборудования.

4. Оборудование, работающее под давлением, спроектировано на надлежащем техническом уровне с учетом всех существенных для его безопасности факторов, что позволит обеспечить безопасную эксплуатацию в течение всего срока службы.

В конструкции учтены возможные факторы, которые обеспечивают безопасность, использованы все известные универсальные методы, гарантирующие соответствующий запас прочности (надежности) или предусматривающие комплекс предупредительных мер в отношении всех возможных неисправностей.



3.3 Производственная санитария

Производственная санитария -- это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов. К производственной санитарии относятся гигиена труда (область профилактической медицины, изучающая условия сохранения здоровья на производстве, и мероприятия, способствующие этому) и санитарная техника (мероприятия и устройства технического характера).

Санитарно - гигиенические условия и обязательные мероприятия по охране труда в сварочном производстве регламентируются «Системой стандартов безопасности труда», «Строительными нормами и правилами» (СНиП), правилами техники безопасности и производственной санитарии при выполнении отдельных видов работ, правилами устройства и безопасной эксплуатации отдельных видов оборудования, едиными требованиями безопасности к конструкциям оборудования, нормами технологического проектирования, различными инструкциями, указаниями, правилами и другими документами.

3.3.1 Метеорологические условия

Метеорологические условия - состояние атмосферы в определенный момент или промежуток времени, обусловленное происходящими в ней процессами. Метеорологические условия производственных помещений (микроклимат) определяют действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей их тепловым излучением. Параметры микроклимата определяют теплообмен организма человека и оказывают существенное влияние на функциональное состояние различных систем организма, самочувствие, работоспособность и здоровье.

Температура в производственных помещениях является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия производственной среды.

Микроклимат в производственных условиях определяется следующими параметрами:

а) Температура воздуха, t°, C;

б) Относительная влажность, ,%;

в) Скорость движения воздуха на рабочем месте;

г) Интенсивность теплового излучения;

д) Температура поверхности.

Условия в рабочей зоне в проектируемом нами сварочном участке соответствует нормам и требованиям ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". Данные условия, в соответствии с категорией работы на сварочном участке приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Нормы метеорологических условий в рабочей зоне

Характеристика помещения	Категория работы	Период года	Температура воздуха, С	Относительная влажность воздуха,%	Скорость движения воздуха, м/с
			Опт.	Доп.	Опт.	Доп.	Опт	Доп.
Сборочно-сварочный участок	Средней тяжести (2а)	Теплый	20-22	18-27	40-60	Не более 70 (при 25С)	0,3	0,2-0,5
	Тяжелая		18-20	15-26	40-60	Не более 75 (при 24С)	0,4	0,2-0,6
	Средней тяжести (2а)	Холодный и переходный	17-19	15-21	40-60	Не более 75	0,2	Не более 0,4
	Тяжелая		16-18	13-19	40-60	Не более 75	0,3	Не более 0,5

Вызываемое метеорологическими условиями интенсивное тепловое или холодовое воздействие может привести к значительным изменениям жизнедеятельности организма и вследствие этого к снижению производительности труда, повышению общей заболеваемости работающих. Поэтому проблеме создания благоприятных метеорологических условий на производстве уделяется в гигиене труда большое внимание.

3.3.2 Вентиляция

Вентиляция - это комплекс мероприятий и агрегатов, которые применяют для организации воздухообмена для поддержания заданных параметров воздушной среды в помещениях различного назначения, в том числе и на рабочих местах в соответствии со строительными нормами и правилами.

В проектируемом нами цехе предполагается использование следующие виды вентиляции:

- естественная;

- общеобменная;

- местная.

Системы вентиляции обеспечивают на сборочно-сварочных участках и на участках метеорологические условия (температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха), а также содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны в соответствии с «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий» СН 245--71. Сборочно-сварочные участки характеризуются незначительными (менее 20 ккал/м³ч) удельными избытками явного тепла, воздействующего на изменение температуры воздуха. Выполняемые в них технологические операции в основном можно отнести к категории работ средней тяжести (п. 11. 5,6) СН 245--71.

На сварочном участке общеобменную вентиляцию устанавливают в помещениях, где имеет место рассеянное выделение вредностей с целью доведения их количества до предельно допустимых концентраций.

Местная вытяжная вентиляция - вентиляция, предназначенная для удаления воздуха непосредственно от мест образования или выхода вредных выделений.

Местная вентиляция сводится к созданию различного типа укрытий для источника выделения вредностей или создания местных отсосов встроенных в технологическое оборудование. Количество отсасываемого из укрытий под оборудованием, должно быть таким, чтобы на рабочих местах обеспечивалась требуемая степень чистоты.

Наиболее эффективным средством вентиляции сборочно-сварочных цехов, как и всех других производств, являются местные вытяжки, обладающие по сравнению с общеобменной вентиляцией следующими преимуществами:

а) локализуя вредные вещества непосредственно в зоне их образования, они предотвращают распространение их по всему объему производственного помещения;

б) благодаря близкому расположению к источнику вредных выделений местные отсосы могут удалять их с помощью минимальных объемов воздуха, что имеет большое экономическое преимущество по сравнению с общеобменной вентиляцией.

Принципиальное различие между местными и общеобменными вытяжными установками можно показать, введя понятие активной зоны спектра всасывания. Это область пространства, ограниченная поверхностью, внутри которой скорость воздуха направлена в воздухоприемное отверстие и превышает 5% от средней скорости в его сечении. Вытяжные отверстия общеобменной вентиляции удалены от источника вредных выделений на такое расстояние, при котором подвижность воздуха в зоне источника всегда меньше 5% средней скорости в вытяжном отверстии. Взаимное расположение местного отсоса и источника вредных выделений в первую очередь определяет указанные выше преимущества местной вытяжной вентиляции. Наилучшим вариантом для сварочных цехов является сочетание местной вытяжной и общеобменной приточно-вытяжной механической вентиляции. Эффективность местных вытяжек следует принимать не более 75%, остальные 25% вредных выделений следует учитывать в расчете общеобменной вытяжной вентиляции.

При проектировании систем вентиляции необходим всесторонний учет конкретных технологических условий и объемно-планировочных решений.

При сварке в закрытых сосудах применяют местный отсос вблизи сварочной дуги или установки по так называемому общему вентилированию высокого давления и гибких рукавов диаметром 125 мм облегченной конструкции.

Расчет местной вентиляции (при полуавтоматической сварке в СО2)

(3.1)

- площадь открытых проемов, отверстий, неплотностей, через которые засасывается воздух, м²; - скорость воздуха в этих проемах, м/с.

= 2 м/с при выделении вредных веществ II и I классов опасности, если необходимо преодолеть инерцию частиц, движущихся с большими скоростями.

3.3.3 Освещение

Освещение - использование световой энергии солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира. Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает сохранность зрения человека, его центральной нервной системы, а также безопасность и повышение производительности труда на производстве.

На проектируемом участке предполагается использование естественного и искусственного освещение.

Естественное освещение - это освещение, создаваемое направленным или рассеянным солнечным светом или светом неба, проникающим через световые проемы помещения. Единственным источником естественного освещения является солнце.

Естественное освещение более благоприятно для зрения и более экономично. Интенсивность естественного освещения оценивают коэффициентом естественной освещенности КЕО, показывающим, во сколько раз освещенность в помещении меньше наружной; этот показатель выражают в процентах.

Искусственное освещение - это освещение, создаваемое человеком при отсутствии солнечного света или недостаточном естественном освещении.

К группе средней точности относят операции по сборке сосудов под давлением, для которых наименьший объект различения составляет 0,5…1 мм.

Характеристика естественного освещения представлена в таблице 3.4.

Таблица 3.4

Характеристика естественного освещения

Наименование помещения	Вид освещения	Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Норма КЕО,%
Сборочно-сварочный участок	Боковое	Наивысшей точности	Менее 0,15	3,5
		Высокой точности	0,3-0,5	2
		Средней точности	0,5-1	1,5

Норма КЕО в таблице для III светового пояса. Россия находится вIV световом поясе.

КЕО_IV = e_Н·m·c(3.2)

m - коэффициент светового климата, определяемого в зависимости от района расположения здания на территории СНГ. Для проектируемого участка m=0,9;

c - коэффициент солнечного климата, зависящего от района расположения здания на территории СНГ. Для проектируемого участка с= 0,95

КЕО_IV = 3,5·0,9·0,95 = 3%

КЕО_IV = 2·0,9·0,95 = 1,71%

КЕО_IV = 1,5·0,9·0,95 = 1,28%

В вечернее и ночное время используют искусственное освещение, которое находится в соответствии с правилами СНиП 23-05-95 («естественное и искусственное освещение»). Характеристика искусственного освещения представлена в таблице 3.5.

Таблица 3.5

Характеристика искусственного освещения

Наименование помещения	Вид освещения	Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Норма освещенности Ен, лк
Сборочно-сварочный участок	Общее	Высокой точности	0,3-0,5	300
		Средней точности	0,5-1	200

Расчет общего искусственного освещения

(3.3)

Ф_о - общий световой поток необходимый для освещения участка, лм;

Е_н - нормируемая освещенность рабочей поверхности, лк;

S - площадь освещаемого участка, м²;

z - коэффициент равномерности освещения, принимаем z = 1,2

к_з - коэффициент запаса, учитывающий запыленность помещений и уменьшение светового потока в процессе эксплуатации; к_з принимаем для участка равным 1,8;

з -коэффициент использования светового потока, принимаем для участка равным 0,69;

(3.4)

n - количество ламп, шт;

Ф_л- световой поток лампы, лм;

(шт)

На проектируемом участке для нормируемой освещенности установим 246 ламп марки ДРЛ 250.

3.3.4 Производственный шум

Шум -- это совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты (шелест, дребезжание, скрип, визг и т.п.). С физиологической точки зрения шум -- это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83 “Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности”. Они являются обязательными для всех министерств, ведомств, допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука (в дБА). На высоких частотах, наиболее вредных и неприятных для человека, допускаются меньшие уровни звукового давления по сравнению с более низкими частотами.

В производственных условиях источниками шума являются работающие станки и механизмы, ручные механизированные инструменты, электрические машины, компрессоры, подъемно-транспортное, вспомогательное оборудование (вентиляционные установки, кондиционеры) и т.д.

Интенсивное шумовое воздействие на организм человека неблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха.

Для снижения шума на сборочно-сварочном участке предполагается использование методов звукоизоляции и звукопоглощения. Шумные машины нуждаются в закрытие звукоизолирующими кожухами, изготовленными из металла, пластмассы и облицованными изнутри звукопоглощающим материалом толщиной 20…50 мм. Для снижения шума рабочее место оператора установки термической резки ограждены звукоизолирующей кабиной - экраном. Стенка кабины изготовлена из сплошного металлического листа толщиной 1,5…2 мм со звукопоглощающей облицовкой толщиной 50 мм, расположенной с внешней и внутренней сторон кабины.

Для снижения шума сварочные трансформатор, вращающиеся генераторы должны быть изолированы, либо по возможности вынесены за пределы рабочего места, участка.

Допустимые уровни шума, приведенным в таблице 3.6.

Таблица 3.6

Допустимые уровни шума

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБA
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Выполнение работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия	99	92	86	83	80	78	75	74	85



3.3.5 Вибрации

В соответствии с ГОСТ 24346--80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Источники вибрации это механизмы, машины, механизированный инструмент.

При длительном воздействии вибрации с частотами f = 250-350 Гц возникает профессиональное заболевание под названием «вибрационная болезнь», сопровождающаяся стойкими патологическими нарушениями в организме (поражение мышц, изменения в костях, суставах, смещение органов в брюшной полости).

Эффективный способ защиты от вибрации - применение виброизоляторов. Виброизоляторы представляют собой упругие элементы, размещенные между машиной и ее основанием. Они могут быть металлическими, резиновыми, пружинными и комбинированными.

Допустимые по ГОСТ 12.1.012 - 90 "ССБТ Вибрационная безопасность. Общие требования" уровни вибрации на проектируемом участке должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 3.7.

Таблица 3.7

Допустимые уровни вибрации

Вид вибрации	Допустимый уровень виброскорости, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
локальная	-	-	-	115	109	109	109	109	109	109	109
общая	-	108	99	93	92	92	92	92	-	-	-

3.4 Пожарная безопасность

Под пожаром понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.

Согласно ГОСТ12.1.004-91 «CCБT. Пoжapнaя бeзoпacнocть. Oбщиe тpeбoвaния» пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов и обеспечивается защита материальных ценностей.

Проектируемый сборочно-сварочный участок относится к категории «Г» помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении: негорючие жидкости, вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени.

Тушение пожара может быть осуществлено: сильным охлаждением горячих материалов с помощью веществ, обладающих большой теплоёмкостью; изоляцией горячих материалов от атмосферного воздуха; снижением содержания кислорода в воздухе, поступающем к очагу горения; специальными химическими средствами. Для тушения пожара могут быть использованы: вода, водяной пар, химическая и воздушно-механическая пена, негорючие газы, твёрдые огнетушительные порошки.

3.5 Безопасность в условиях чрезвычайных ситуаций

Чрезвычайная ситуация (ЧС) -- это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли: человеческие жертвы; значительные материальные потери; ущерб здоровью людей или окружающей природной среде; нарушение условий жизнедеятельности людей. (по ГОСТ Р 22.0.11?99 "Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Предупреждение природных чрезвычайных ситуаций. Терны и определения").

На сварочном участке чрезвычайная ситуация может возникнуть в случае пожара. Возможно возгорание шкафов электрооборудования, машинного масла и деревянной тары, а также взрыва баллонов со сжиженным газом. Требования к пожарной безопасности регламентируются ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.