close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Технология обработки внутренней поверхности ребристых труб на месте эксплуатации.

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Кононенко Роман Владимирович
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
РЕБРИСТЫХ ТРУБ НА МЕСТЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Специальность 05.02.08 – «Технология машиностроения»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Иркутск – 2014
Работа выполнена на кафедре оборудования и автоматизации
машиностроения НИУ «Иркутский государственный технический
университет»
Научный руководитель:
кандидат технических наук,
доцент Майзель Игорь Геннадьевич.
Официальные оппоненты:
Попов Андрей Юрьевич, доктор технических
наук, профессор, зав. кафедрой металлорежущих
станков
и
инструментов
Омского
государственного технического университета.
Лившиц Андрей Валерьевич, кандидат
технических
наук,
доцент,
заведующий
кафедрой технологии ремонта транспортных
средств и материаловедения Иркутского
государственного
университета
путей
сообщения.
Ведущая организация:
ОАО «Иркутский научно-исследовательский
институт химического машиностроения»
Защита состоится 30 октября 2014 г. в 12 ч. на заседании
диссертационного совета Д 212.073.02 Иркутского государственного
технического университета по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83,
конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
«Иркутский государственный технический университет», с авторефератом –
на официальном сайте университета www.istu.edu.
Автореферат разослан 15 сентября 2014 г.
Отзыв на автореферат (в 2-х экземплярах, заверенный печатью
организации) просьба высылать по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,
83; ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.02 Салову В.М.
Скан-копию отзыва отправить на e-mail: salov@istu.edu не позднее чем за 15
дней до защиты.
Ученый секретарь диссертационного совета,
профессор
В.М. Салов
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В производственных установках на Ангарском
нефтехимическом комбинате для осуществления теплообменных операций
широко используются ребристые трубы. От надежности и долговечности
работы этих труб в значительной степени зависит экономическая
эффективность работы установки. Повышение надежности и долговечности
работы ребристых труб является актуальным для снижения себестоимости
производимой продукции и повышения безопасности производства.
Ребристые трубы подвергаются планово-профилактическому ремонту
на месте эксплуатации ежегодно согласно регламенту. Одним из направлений
такого ремонта является обработка внутренней поверхности и удаление
отложений, образовавшихся за время эксплуатации и значительно
ухудшающих параметры работы. Существующая на данный момент времени
технология обработки ребристых труб на месте эксплуатации не обеспечивает
оптимального качества поверхности и полного удаления отложений. Вопервых, это связано с технологическими особенностями самой трубы,
значительными отклонениями внутренней формы. Во-вторых - с
особенностями
применяемого
технологического
оборудования,
характеристики которого не позволяют получить поверхность заданного
качества. В соответствии с требованиями РД очистка должна исключать
процесс резания, при этом допускается наличие локальных отложений
толщиной не более 2 мм. Следует отметить, что наличие остаточных
отложений приводит к увеличению скорости наростообразования.
Исходя из вышеизложенного, можно констатировать, что важнейшей
задачей при обработке ребристых труб на месте эксплуатации является
создание, освоение и внедрение в процесс обработки новой
высокоэффективной технологии, обеспечивающей полное удаление
отложений и получение заданного качества обрабатываемой поверхности с
учетом ее технологических особенностей.
Актуальность решения поставленной задачи обусловлена, с одной
стороны, практической значимостью и перспективностью обработки труб на
месте эксплуатации, с другой стороны, недостаточным уровнем развития
технологий, обеспечивающих обработку данных изделий. Решение
сформулированной задачи основано на совершенствовании известных и
разработке новых технологий обработки труб на месте эксплуатации,
3
основанных на комбинированном механическом и электрохимическом
воздействии на материал детали для получения заданного качества
поверхности.
Цель работы. Целью работы является повышение эффективности
технологического процесса обработки ребристых труб на месте эксплуатации
за счет разработки малооперационных технологий. Данная цель достигается
путем применения комбинированных методов обработки, на основе
механического и электрохимического воздействия на материал детали
обеспечивающих заданное качество поверхности при минимальном удалении
основного материала трубы.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие
основные задачи:
1.
Обосновать
возможность
применения
комбинированного
процесса обработки, обеспечивающего максимально возможное удаление
отложений и эффективную обработку внутренней поверхности трубы на месте
эксплуатации.
2.
Определить качество получаемой поверхности в зависимости от
принятой технологической схемы и режимов обработки внутренней
поверхности с различной степенью остатков отложений.
3.
Экспериментально исследовать зависимость шероховатости
получаемой поверхности от назначенных режимов обработки.
4.
Разработать модель для описания технологического процесса
обработки внутренней поверхности ребристой трубы с поверхностными
диэлектрическими включениями и качества (шероховатости) получаемой
поверхности в зависимости от варьируемых параметров обработки.
5.
Разработать рекомендации по практическому применению новой
технологической схемы.
6.
Провести
производственные
испытания
разработанной
технологической схемы обработки ребристых труб на месте эксплуатации.
Предмет исследования – повышение эффективности технологического
процесса обработки ребристых труб на месте эксплуатации за счет
совмещения в единой технологической операции этапов зачистки поверхности
от остатков отложений и формирования расчетного значения шероховатости.
Объект исследования – технологический процесс обработки ребристых
труб на месте эксплуатации, совмещающий в единой технологической
4
операции получение высокого качества обрабатываемой поверхности и
максимальную степень удаления остатков отложений.
Методологической базой исследования являются известные подходы и
методы, применяемые для проведения исследований в области технологии
машиностроения: расчетно-аналитические, статистические и др.
Теоретической базой исследования являются теоретические основы
технологии
машиностроения,
обработки
металлов
резанием,
электрофизическими и электрохимическими технологиями.
Эмпирическая база исследования – использование современных
методов исследования процесса механической обработки с наложением
электрохимического процесса и качества обработанной поверхности.
Научные результаты, выносимые на защиту:
1. Технологический процесс обработки ребристых труб на месте
эксплуатации, который обеспечивает заданное качество поверхности
с учетом технологической наследственности, заключающейся в
значительном отклонении внутренней формы и наличии остаточных
отложений после очистки по существующему регламенту.
2. Математическая модель процесса обработки поверхности ребристой
трубы с поверхностными диэлектрическими включениями и
закономерности формирования поверхностного слоя.
3. Закономерности влияния режимов обработки на значение
шероховатости поверхностного слоя.
4. Закономерности влияния технологической наследственности детали
на исследуемые параметры поверхностного слоя.
5. Рекомендации по разработке и практическому применению
разработанного технологического процесса обработки труб на месте
эксплуатации.
Научная новизна результатов исследования заключается в
 разработке метода обработки ребристых труб на месте эксплуатации,
основанном на комбинированном воздействии на обрабатываемую
поверхность и позволяющем получать расчетное значение
шероховатости при наличии значительных отклонений формы трубы и
остатков отложений.
5
 раскрытии закономерностей влияния режимов обработки на
исследуемое качество поверхности ребристой трубы с поверхностными
диэлектрическими включениями (остаточными отложениями).
 выявлении закономерностей формирования шероховатости поверхности
в зависимости от технологической наследственности поверхности.
 разработке методики выбора рационального режима обработки,
учитывающего технологические особенности обрабатываемого изделия.
Теоретическая и практическая значимость работы.
 На основании выполненных теоретических и экспериментальных
исследований разработана методика выбора рациональных режимов
обработки
и
характеристик
абразивного
инструмента
при
электрохимической обработке ребристых труб на месте эксплуатации.
 Спроектирована и изготовлена конструкция инструмента с абразивными
брусками для электрохимической обработки ребристых труб,
обеспечивающая стабильные показатели качества обработки по всей
длине трубы.
 Разработана схема технологического процесса, обеспечивающая
заданное качество поверхности при обработке труб в полевых условиях.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Выполненная диссертационная работа соответствует паспорту
специальности 05.02.08 – «Технология машиностроения» по следующим
областям исследования:
 Технологические
процессы,
операции,
установы,
позиции,
технологические переходы и рабочие хода, обеспечивающие повышение
качества изделий и снижение их себестоимости.
 Совершенствование существующих и разработка новых методов
обработки и сборки с целью повышения качества изделий
машиностроения и снижения себестоимости их выпуска.
 Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного
слоя, точности и долговечности деталей машин.
Апробация работы и реализация результатов диссертации.
Основные положения диссертации доложены на 3-й и 4-й
Всероссийских научно-практических конференциях «Авиамашиностроение и
транспорт Сибири» (г. Иркутск, ИрГТУ, 2013 и 2014 гг.) на 3-м
Международном форуме «Инженеры будущего-2014».
6
Разработаны и внедрены в производственный процесс Ангарского
нефтехимического комбината рекомендации по совершенствованию
технологического процесса и оборудования для обработки ребристых труб на
месте эксплуатации с учетом технологической наследственности изделия.
Достоверность и обоснованность предложенных технологических
решений, а также эффективность практического применения подтверждены
промышленными испытаниями.
Публикации. По материалам диссертационных исследований
опубликованы 4 печатные работы, в том числе две статьи в изданиях,
рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
оглавления, введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций,
библиографического списка, включающего 112 наименований, приложений.
Работа содержит 143 страницу машинописного текста, 3 таблицы, 54 рисунка,
4 приложения.
Личный вклад автора. Все основные научные положения и результаты
исследований,
составившие
содержание
диссертационной
работы,
определившие
теоретическое
обоснование
и
экспериментальное
подтверждение повышения эффективности обработки ребристых труб на
месте эксплуатации за счет применения механического метода обработки с
наложением электрохимического процесса, получены лично автором.
Экспериментальная проверка полученных в диссертации зависимостей,
положений и принципов осуществлялась либо автором самостоятельно, либо
при его непосредственном участии.
СОДЕРЖНАНИЕ РАБОТЫ
Во введении раскрыта актуальность рассматриваемых в диссертации
задач, применения и совершенствования технологии обработки ребристых
труб на месте эксплуатации.
В первой главе проведен анализ работы ребристых труб (рисунок 1, 2),
применяемых на Ангарском нефтехимическом комбинате. На основании
полученных сведений в качестве объекта обработки был принят
технологический процесс по обработке ребристых труб на месте
эксплуатации. Ребристая труба имеет следующие масса-габаритные
показатели: внутренний диаметр 100 мм, длина изделия более 15000 мм, вес
7
около 7 т. Труба состоит из отрезков длиной около 4000 мм сваренных между
собой. После завершения процесса сварки обработки подвергаются только
сварные швы. Внутренняя поверхность изделия обработки не подвергается. В
связи с технологическая погрешность накопленная каждым отрезком трубы в
процессе его изготовления накладывается на отклонение внутренней формы
готового изделия (ребристой трубы).
2
1
1 – отрезок трубы; 2 – сварной шов.
Рисунок 1. – Эскиз ребристой трубы (без ребер)
Рисунок 2. – Фотография ребристой трубы
Приведены сведения относительно состояния и перспектив развития
технологии обработки ребристых труб на месте эксплуатации. Показано, что
применяемая на данный момент времени технология обработки позволяет
удалить только часть отложений, при этом остаются локальные отложения
толщиной до 2-х мм.
Рассмотрена зависимость скорости образования отложений от значения
шероховатости поверхности. При анализе работ А.Т. Богороша и Д.Д.
Калафати установлено, что значения шероховатости поверхности Ra=2,5 мкм
или Rz=12,5 мкм являются оптимальными значениями, при которых
повышается стойкость поверхности к образованию отложений. Дальнейшее
уменьшение
значения
шероховатости
поверхности
является
нецелесообразным. В связи с этим особую актуальность приобретает задача
по технологическому обеспечению заданного значения шероховатости.
8
Поскольку при обработке ребристых труб на месте эксплуатации
применяется мобильное оборудование, то обеспечить заданное качество
поверхности при помощи механической обработки является сложной
технологической задачей. Основные недостатки применяемого мобильного
оборудования: необходимость обработки с зазором для исключения
возможности резания основного материала трубы. В связи с этим возникает
необходимость в разработке и применении новых, более совершенных и
прогрессивных технологических способов обработки внутренней поверхности
труб с остатками твердых отложений. К таким способам относятся
электрофизические и электрохимические методы обработки.
Был дан краткий обзор анодно-механической обработки и
электрохонингования. При предварительном обзоре данных способов было
установлено, что данные методы обработки способны обеспечить заданное
значение шероховатости поверхности. Установлено, что в существующих
работах и рекомендациях, важное место среди которых занимают работы
В. Н. Гусева, Л. Я. Попилова, Г. Л. Амитана и Б. А. Артамонова,
математические
модели,
принятые
при
исследовании
процесса
электрохимической обработки с подвижным инструментом, не учитывают
нахождение на поверхности обрабатываемого металла диэлектрических
включений, что затрудняет выбор рационального режима обработки. В связи
с этим в качестве объекта исследования был выбран технологический процесс
по обработке ребристых труб на месте эксплуатации, основанный на
механическом воздействии на поверхность с наложением электрохимического
процесса.
Во второй главе приведен анализ основных закономерностей при
анодно-механической, электрохимической и абразивной обработке. На основе
информации о технологической наследственности ребристой трубы выбран
оптимальный режущий инструмент для удаления остатков поверхностных
диэлектрических включений и разрушения анодной пленки. В качестве
инструмента были выбраны алмазные хоны, поскольку алмазы обладают
большой механической стойкостью и, благодаря острым граням, даже при
незначительном давлении на обрабатываемую поверхность разрушают
анодную пленку. В качестве исходной схемы обработки принята схема
электрохимического хонингования. При электрохимическом хонинговании
(рисунок 3) в съеме материала участвуют две составляющие обработки –
9
механическая и электрохимическая. Были отдельно рассмотрены процесс
хонингования и различные математические модели, описывающие его.
1 – электролит; 2 – деталь (анод); 3 – токонепроводящие бруски; 4 –
корпус хона (катод); 5 – пассивная пленка.
Рисунок 3. – Схема электрохимического хонингования
В качестве исходной модели для описания механической составляющей
съема материала при электрохимическом хонинговании было принято
упрощенное математическое моделирование процесса хонингования с
переменным давлением.
Интересующая нас функция металлосъема для единицы длины пути,
проходимой бруском, имеет следующий вид:
(1)
=
;
Принять такую модель для описания процесса механической обработки
ребристых труб на месте эксплуатации позволили следующие выводы:
«Основной металлосъем и формирование заданного значения шероховатости
поверхности будут производиться в основном за счет электрохимической
составляющей съема, механическая составляющая съема служит для удаления
остатков поверхностных диэлектрических включений и разрушения анодной
пленки. В связи с вспомогательным значением механической составляющей
съема можно воспользоваться упрощенными математическими моделями».
Основной съем металла и формирование расчетного значения
шероховатости поверхности осуществляется за счет электрохимического
растворения металла (формул 2):
ф
=
э
.
(2)
В общем случае объем удаленного металла рассчитывается по формуле 2,
а значение шероховатости Ra получаемой поверхности изменяется в пределах
от 0,02 до 2,5 мкм, в зависимости от технологического тока. Для получения
более
низкого
значения
шероховатости
необходимо
уменьшать
технологический ток на последнем этапе обработки.
10
Основными параметрами обработки, влияющими на значение
шероховатости при электрохимическом хонинговании, являются: плотность
анодного тока, напряжение, зернистость абразивных брусков, удельное
давление брусков, число оборотов, состав и концентрация электролита.
На основании математической модели съема металла при хонинговании
и электрохимической обработке была сформирована математическая модель
съема
материала,
позволяющая
описать
процесс
обработки
электрохимическим хонингованием поверхности с диэлектрическими
включениями. Исходный объем снимаемого материала принят как сумма
объемов, снимаемая за счет электрохимической и механической
составляющей обработки (формула 3):
(3)
∑ Q = Q м + Q эх,
где
Qм – объем снятого металла при механической обработке, см3/мин
Qэх – объем снятого металла при электрохимической обработке, см3/мин
Учитывая, что процессы взаимосвязаны между собой в зависимости от
межэлектродного промежутка, напряжения, состава электролита и давления
брусков, введем весовые коэффициенты a и b перед каждым значением
снимаемого объема металла, которые будут учитывать участие каждой из
составляющих в суммарном съеме металла:
Учитывая, что:
∑ = ∗ м + ∗ эх.
(4)
+ = 1.
Подставив в формулу 4 объем снимаемого металла, соответствующий
каждому из методов обработки, получаем:
∑
=
∗
+
∗(
э а
).
(5)
В зависимости от стадии обработки коэффициенты a и b будут
изменяться. За каждый оборот инструмента с поверхности будет удаляться
определенное количество диэлектрических включений, соответственно,
площадь обрабатываемого участка будет увеличиваться, а плотность анодного
тока (формула 6) уменьшаться, до тех пор, пока с поверхности не будет удален
основной слой диэлектрических включений, дальше обработка будет
происходить по основным закономерностям электрохимической обработки с
подвижным инструментом.
11
=
эф эф
.
(6)
В третьей главе изложена методика исследования параметров
шероховатости, качества зачистки поверхности от диэлектрических
включений. Описана экспериментальная установка, используемая в работе для
определения оптимальных режимов обработки.
Схема экспериментального стенда для обработки труб с диэлектрическими
включениями показана на рисунке 4. Основной ее частью является
хонинговальная головка (рисунок 5), которая позволяет компенсировать
изменение формы заготовки и обрабатывать все участки поверхности.
1 – двигатель; 2 – источник питания; 3 – емкость под электролит; 4 –
амперметр; 5 – хонинговальная головка; 6 – обрабатываема деталь; 7 –
электролит; 8 – узел подвода тока; 9 – диэлектрическая подложка под брусок;
10 – пружина; 11 – алмазный брусок
Рисунок 4. – Схема экспериментальной установки по обработке трубы с
диэлектрическими включениями
В качестве образцов для изучения технологических возможностей
применения электрохимического хонингования для обработки ребристых труб
на месте эксплуатации были выбраны трубы из среднеуглеродистой стали.
12
Внутренняя поверхность труб на 99% покрытой ржавчиной. Ржавчина
позволяет создать аналог отложений, которые присутствуют в ребристых
трубах. Каждый образец подвергался обработки в течение одной минуты. Для
достоверности полученных данных каждый опыт повторялся три раза.
1 – подводной вал; 2 – пружина; 3 – диэлектрическая подложка; 4 –
алмазный хон
Рисунок 5. – Сегментная хонинговальная головка
Измерение шероховатости поверхности заготовки до и после
электрохимического хонингования производилось с использованием
стандартизованной методики на проборе Абрис ПМ 7.
Для исследования качества удаления ржавчины с поверхности
обработанные образцы разрезались на кольца длиной 15-20 мм, затем из колец
вырезались небольшие участки размером 15х30 мм и подвергались
исследованию на микроскопе МБС-10 при различных увеличениях (9Х, 16Х,
32Х). Через окуляр микроскопа производили фотографирование образцов
(рисунок 4), определяли общую площадь, площадь обработанной поверхности
и площадь с остатками ржавчины.
Для исследования коррозионной стойкости образцов, обработанных
электрохимическим хонингованием, применялся стандартизованный метод
визуальных наблюдений. Образец помещался в техническую воду на
определенный срок (12, 24, 36 часов). Затем образец извлекали, просушивали,
визуально оценивали состояние поверхности. В качестве контрольного
13
1.
2.
3.
4.
образца использовалась труба, обработанная на токарном станке лезвийным
инструментом.
В четвертой главе изложены результаты экспериментального
определения рациональных параметров электрохимического хонингования
поверхности с диэлектрическими включениями и результаты исследования
качества обработки поверхности (шероховатость, удельный съем металла,
степень очистки от диэлектрических включений) при электрохонинговании.
В качестве входных параметров технологического процесса обработки
были выбраны: – концентрация электролита, I – технологический ток, n –
число оборотов электрода-инструмента, p – удельное давление абразивных
брусков, ЗЭИ – зернистость абразивных брусков. Выходные параметры: Q –
удельный съем металла; Rz – среднее значение шероховатости обработанной
поверхности; C – степень очистки поверхности от диэлектрических
включений.
Была составлена матрица-план для пятифакторного эксперимента.
Поставлен предварительный эксперимент с целью выявления нижней границы
варьируемых факторов. После определения нижней границы варьируемых
факторов, исходя из возможностей технологического оборудования, была
определена верхняя граница варьируемых факторов.
Основным выходным параметром предложенного технологического
процесса является значение средней шероховатости поверхности Rz. Было
исследовано, каким образом входные факторы влияют на нее.
Обобщая результаты и анализируя влияние различных факторов на
конечную шероховатость поверхности, был установлен следующий уровень
влияния в порядке убывания:
Технологический ток;
Удельное давление брусков;
Зернистость абразивных брусков;
Число оборотов инструмента.
Влияния концентрации электролита на конечное значение
шероховатости поверхности не обнаружено. Это связано с тем, что в качестве
источника тока использовался сварочный аппарат с автоматическим
поддержанием
тока
на
заданном
уровне.
При
уменьшении
электропроводности электролита сварочный аппарат автоматически
увеличивал напряжение и поддерживал технологический ток на заданном
14
уровне. Влияние каждого из входных факторов обработки хорошо согласуется
с формулами (5, 6).
Среднее значение шероховатости, Rz, мкм
n=210 об/мин
n=320 об/мин
n=420 об/мин
n=540 об/мин
21
19
17
15
13
11
9
7
5
40
60
80
100
120
140
160
180
Технологический ток, I, А
Рисунок 6. – Зависимость средней шероховатости Rz от
технологического тока при различных оборотах инструмента, ЗЭИ=125/100
мкм, p=0.05 МПа
При анализе графических зависимостей, представленных на рисунке 6,
был сделан вывод о значительном влиянии технологического тока и скорости
вращения электрода-инструмента на значение средней шероховатости. Из
анализа графиков видно, что при использовании верхней границы значений
технологического тока и числа оборотов инструмента за расчетное время
обработки происходит достижение заданного Rz≈ 8 мкм значения
шероховатости. В связи с изначально большим значением шероховатости
поверхности Rz=120-160 мкм применение нижней границы значения
технологического тока и числа оборотов не позволяет за заданное время
обработки получить нужное значение шероховатости.
15
Средняя шероховатость поверхности,
Rz, мкм
ЗЭИ=40/28
ЗЭИ= 125/100
ЗЭИ=315/250
ЗЭИ=400/315
21
19
17
15
13
11
9
7
5
40
60
80
100
120
140
160
180
Технологический ток, I, А
Рисунок 7. – Зависимость средней шероховатости Rz от
технологического тока при различных значениях зернистости абразивных
брусков, n=320 об/мин, p=0.05 МПа
Из анализа рисунка 7 видно, что увеличение зернистости абразивных
брусков приводит к получению заданного значения шероховатости Rz≈ 8 мкм.
При применении абразивных брусков с низким значение зернистости (40/28)
значение шероховатости изменяется значительно медленнее, это связанно с
технологической наследственностью детали и изначально высоким уровнем
шероховатости. Такие бруски не обеспечивают нужного удаления остатков
отложений и анодной пленки, замедляющих процесс электрохимического
растворения металла и препятствующих получению заданного значения
шероховатости.
Применение нижней границы варьируемых факторов в начале обработки
нежелательно, это приводит к ухудшению выходных параметров.
Чем более «жесткие» режимы обработки применяются, тем выше степень
очистки поверхности. На графике 8 представлена характеристика влияния
технологического тока и числа оборотов инструмента на степень очистки
поверхности от диэлектрических включений. Основным параметром,
влияющими на удаление диэлектрических включений, является механическая
составляющая обработки, которая определяется следующими факторами:
числом оборотов инструмента, удельным давлением и зернистостью брусков.
Но также стоит отметить, что применение верхней границы таких
варьируемых факторов, как число оборотов и удельное давление, приводит к
16
СТЕПЕНЬ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ, С,%
повышенным динамическим нагрузкам на оборудование и преждевременному
выходу оборудования из строя.
В связи с вышеизложенным рекомендуется применять среднее значение
таких факторов, как обороты инструмента и удельное давление, а для
достижения заданных выходных факторов увеличить время обработки.
n=210 об/мин
n=320 об/мин
40
80
n=420 об/мин
n=540 об/мин
95
85
75
65
55
45
35
60
100
120
140
160
180
ТЕХНОЛОНИЧЕСКИЙ ТОК, I, А
Рисунок 8. – Степень очистки поверхности С от технологического тока
при различных значениях числа оборотов, ЗЭИ=125/100 мкм, p=0.05 МПа
Электрохимическое хонингование с применением сегментной головки с
подвижными брусками обеспечивает достаточно однородное значение
шероховатости поверхности по всей длине обрабатываемого участка, невзирая
на отклонения формы поверхности. Применение данной технологии
обработки позволяет получить поверхность с шероховатостью Rz = 8-12 мкм
на
большей
части
обрабатываемой
поверхности.
Наложением
электрохимического процесса на процесс хонингования удается добиться
максимально полного удаления поверхностного диэлектрического слоя
(остаточных отложений), который ухудшает режим работы ребристых труб,
получить заданную шероховатость поверхности и нанести на обрабатываемую
поверхность защитную анодную пленку, которая замедляет процесс
образования новых отложений. При наложении электрохимического процесса
на обрабатываемой поверхности (аноде) начинается образование водорода,
который способствует разрушению поверхностного диэлектрического слоя.
17
По результатам выполненной работы сформулированы рекомендации по
совершенствованию технологии обработки группы длинномерных деталей
типа «Ребристая труба» на месте эксплуатации, применяемых в
технологическом процессе на ОАО «Ангарский нефтехимический комбинат».
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
В результате выполненных теоретических и экспериментальных
исследований сделаны выводы:
1. Проведен анализ реализуемых на практике технологических процессов
обработки ребристых труб на месте эксплуатации. Установлено, что
используемые технологические процессы не обеспечивают заданного
значения шероховатости и полного удаления остатков отложений.
2. При анализе литературных источников не было найдено технологии,
позволяющей проводить обработку внутренней поверхности труб на месте
эксплуатации с получением поверхности с заданным значением
шероховатости. Были рассмотрены различные методы комбинированной
обработки металлов и подобран метод электрохимической обработки с
подвижным инструментом для его применения на месте эксплуатации.
3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена
возможность повышения качества обрабатываемой поверхности труб на месте
эксплуатации на основе применения комбинированного метода обработки –
механического и электрохимического воздействия.
4. Разработан аналитический аппарат для описания процесса
механической обработки с наложением электрохимической составляющей
при обработке ребристых труб на месте эксплуатации, учитывающий
технологическую наследственность изделия.
5. Разработан технологический процесс обработки ребристых труб на
месте эксплуатации, обеспечивающий заданное значение шероховатости и
максимальное удаление остатков отложений с учетом технологической
наследственности обрабатываемой поверхности.
6. Исследована микроструктура обрабатываемой поверхности.
Установлено, что при механической обработке с наложением
электрохимического процесса повышается качество очистки поверхности и
снижается значение шероховатости. В основном это обеспечивается за счет
электрохимической составляющей обработки.
18
7. Исследование поверхности деталей, обработанных с наложением
электрохимического процесса, показало, что при малой глубине дефектов
происходит удаление диэлектрических включений. Это связанно с
выделением водорода на аноде. При упрощенных коррозионных испытаниях
было показано, что анодная пленка, образовавшаяся на детали в результате
обработки, повышает коррозионную стойкость поверхности.
8. Разработана и экспериментально проверена методика расчета
технологических параметров обработки труб с остатками отложений,
учитывающая технологическую наследственность детали.
9. На основании анализа и обобщенных результатов исследований даны
рекомендации по разработке и практическому применению технологии при
обработке труб на месте эксплуатации диаметром от 50 до 300 мм.
Разработаны практические рекомендации по выбору рациональных режимов
обработки, характеристик режущего инструмента и электрохимического
процесса для обеспечения заданного качества поверхности и максимального
удаления остатков отложений.
10. Разработаны и внедрены в производственный процесс Ангарского
нефтехимического комбината рекомендации по совершенствованию
технологического процесса и оборудования для обработки ребристых труб на
месте эксплуатации с учетом технологической наследственности изделия.
Основное содержание диссертации изложено в следующих
публикациях:
В изданиях, входящих в перечень ВАК:
1. Кононенко Р. В. Методы очистки твердых отложений с внутренней
поверхности ребристых труб // Химическое и нефтегазовое машиностроение
201. №3. С. 40-42.
2. Кононенко Р. В. Анодно-механическая обработка глубоких отверстий
с неподготовленной поверхностью в полевых условиях // Вестник ИрГТУ.
2014. №6 С.
В прочих изданиях:
1. Кононенко Р.В. Проблемы эксплуатации ребристых труб на Ангарском
нефтехимическом комбинате и пути их решения // Сборник статей V
Международной научно-практической конференции «Science and Education»,
Мюнхен, Германия, 27-28 февраля 2014 г.
19
2. Кононенко Р.В. Анодно-механическая обработка поверхностей с
диэлектрическими включениями // Сборник статей IV Всероссийской научнопрактической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири»,
Иркутск, 10-11 апреля 2014 г.
20
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
561 Кб
Теги
труба, технология, места, ребристых, внутреннего, эксплуатации, поверхности, обработка
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа