Энерго- и ресурсосбережение

Энерго- и ресурсосбережение это одна из главных целей на предприятии. Добиться этих целей можно путем применения различных методов: экономия, применение новейших технологий и т.п.

Размеры сварных швов в стыковых и угловых соединениях определяются толщиной свариваемых деталей. Нередко катеты сварных швов выполняют завышенными. Термин «усилие» шва, пришедший к нам с того времени, когда сварные швы не были равнопрочными с основным металлом, встречается и сейчас, в том числе и литературе. Доказано, что излишнее утолщение шва создает концентрацию напряжений в местах резкого перехода от металла шва к основному металлу и тем самым не усиливает, а ослабевает сварное соединение. Связующие угловые швы, которые не являются несущими, следует выполнять с минимальным катетом, тем самым будет меньший расход сварочных материалов.

Значительная доля затрат, связанных с выполнением сварочных работ приходится на сварочные материалы. Эти затраты могут достигать 30-50% стоимости сварочных работ.

Непременным условием позволяющим упорядочить расход сварочных материалов, является правильное их нормирование.

Экономия материалов при сварке достигается различными приемами, основные из которых направлены на снижение объема наплавленного металла (расхода сварочных материалов), необходимого для формирования шва, и снижение непроизводительных расходов на потери, отходы, разбрызгивание и т.д.

Ниже приведены некоторые из приемов:

1. применение сварочных материалов образующих более прочные швы;

2. повышение точности подготовки кромок и сборки позволяет сэкономить 10-30% сварочных материалов.

3. выбор оптимальных режимов сварки позволяет сэкономить 10-30% сварочных материалов.

4. улучшение организации хранения и выдачи, использование и учета сварочных материалов позволяет сэкономить 10-20%

5. соблюдение заданных размеров позволяет сэкономить 10-50% сварочных материалов

В дипломном проекте была разработана технология ремонта трубопровода с дефектом виде трещины, которая позволяет снизить расход сварочных материалов и электроэнергии. Достигается это путем применения специальной разделки кромок. Использование данной кромки даёт возможность заменить при ремонте технологического трубопровода Мозырского НПЗ два стыковых шва на один, что влечет за собой экономию объема наплавленного металла, а следовательно и электроэнергии.

Подтвердим выше сказанное расчетами.

Для ремонта технологического трубопровода Мозырского НПЗ при замене дефектного участка понадобится 500 мм трубы из теплоустойчивой стали 15Х5М. Масса трубопровода длинной 500 мм будет равен:

m = π*(D- δ)*δ*γ/1000 (6.1)

m = 3,14*(377-28)*28*7,8/1000 = 115кг725г

где δ – толщина стенки трубопровода, мм;

- плотность металла, для стали

Использование разработанной технологии позволяет не менять дефектный участок трубы, а значит сэкономить основной материал.

Длина сварного шва будет равна:

L_шв = π*D (6.2)

L_шв = 3,14*37 7=1183,78 мм = 118,373 см

где D- диаметр трубопровода.

Для того, чтобы необходимое количество электродов для ремонта, необходимо вычислить массу наплавленного метала по формуле:

М_НМ = F_Н^. L_ШВ^. g (6.3)

где - плотность металла, для стали ;

- площадь поперечного сечения наплавленного металла,

Рассчитаем массу наплавленного метала:

М_НМ = 4,5*118,373*7,8 = 4кг160г

Расчет расхода сварочных электродов для ремонта технологического трубопровода Мозырского НПЗ осуществляется по формуле:

G_Э = М_НМ * (1+ψ) (6.4)

где ψ - коэффициент потерь, для ручной дуговой сварки с учетом потерь на огарки электродов ψ = 0,2 (20%).

Расход сварочных электродов составит:

G_Э = 4,160*(1+0,2) = 4кг992г

Для ручной дуговой сварки по формуле (7.14) определяется вес стержней. Для определения полного веса электродов необходимо учитывать вес покрытия:

G_Эполн = G_Э*К_ВП (6.5)

где К_ВП – коэффициент веса покрытия, К_ВП = 1,3.

Рассчитываем полный вес электродов:

G_Эполн = 4,922*1,3 = 6кг4896г.

Но необходимо учесть и тот факт, что при замене дефектного участка трубопровода, сварка будет производится с двух торцов трубы. Следовательно, сварных швов будет два. Поэтому полный вес сварочных электродов будет равен:

G_Эполн = 6кг4896г*2 = 12кг980г.

Итак, для ремонта технологического трубопровода Мозырского НПЗ при замене дефектного участка понадобится 12кг980г сварочных электродов.

Сделаем такой же расчет для того, чтобы узнать сколько понадобится сварочных электродов для ремонта трубопровода при использовании технологии, разработанной в данном дипломном проекте.

Рассчитаем массу наплавленного метала по формуле (6.3):

М_НМ = 1,6*118,373*7,8 = 1кг480г

Расход сварочных электродов составит (формула 6.4):

G_Э = 1,480*(1+0,2) = 1кг776г

По формуле (6.5) рассчитываем полный вес электродов:

G_Эполн = 1,776*1,3 = 2кг3088г.

Исходя из расчетов, можно сделать вывод о том, что применение разработанной технологии дает экономию сварочных материалов почти в 6 раз.

При выполнении сварочных работ расходуется значительное количество электроэнергии.

На каждый килограмм наплавленного металла при ручной дуговой сварке ее расход доходит до 6 кВт*ч. Поэтому экономия электроэнергии при сварке имеет большое народно-хозяйственное значение и достигается реализацией ряда мероприятий, например, таких как:

1. Применение оптимальных режимов сварки в 1,1-1,3 раза снижает расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла.

2. Повышение точности подготовки кромок и сборки под сварку в 1,1-1,3 раза уменьшает количество наплавленного металла.

3. Соблюдение заданных или минимально допустимых размеров шва в 1,1-1,5 раза уменьшает количество наплавленного металла.

В дипломном проекте снижение электроэнергии при применении специальной технологии достигается за счет уменьшения площади наплавленного металла. Так как экономия сварочных материалов при использовании разработанной технологии 83%, то и экономия электроэнергии составит 83%.

Подтвердим расчетами.

Количество электроэнергии необходимое для ремонта технологического трубопровода Мозырского НПЗ при замене дефектного участка составит:

Э = G_Эполн*6 кВт*ч (6.6)

Э = 12,980*6 = 77,88 кВт*ч

Расходы электроэнергии при использовании разработанной технологии будут равны (формула 6.6):

Э = 2,3088*6 = 13,8528 кВт*ч

Таким образом, разработанная технология ремонта разнородных сварных соединений в данном дипломном проекте снижает на 83% расход электроэнергии и материалов как сварочных, так и основных.