Введение
Глава 1. Проблемы воспроизводимости качества сварных соединений при монтаже и ремонте трубопроводов на атомных станциях 16
1.1. Особенности монтажных и ремонтных работ на атомных станциях 16
1.1.1. Основные виды объектов атомной энергетики и промышленности 16
1.1.2. Классификация оборудования и трубопроводов по влиянию на безопасность атомных станций 25
1.2. Основные виды сварных соединений и базовые способы сварки трубопроводов атомных станций 32
1.3. Основные способы и оборудование для автоматической орбитальной сварки трубопроводов 37
1.4. Виды и объемы сварочных работ при монтаже, техническом обслуживании и ремонте объектов на атомных станциях 52
1.5. Анализ условий выполнения сварочных работ при монтаже и ремонте атомных станций 55
1.6. Базовый уровень качества и требования к качеству сварных соединений трубопроводов на атомных станциях 62
Выводы по главе 1 68
1.7. Цель и задачи работы 70
Глава 2. Условия воспроизводимости качества сварных соединений в процессе автоматической орбитальной сварки 71
2.1. Методологический подход к решению задач воспроизводимости качества сварных соединений 71
2.2. Основные виды дефектов формирования швов при орбитальной сварке трубопроводов на атомных станциях 85
2.3. Основные причины и условия возникновения дефектов сварных соединений в процессе автоматической орбитальной сварки 92
2.4. Основные методы минимизации вероятности возникновения дефектов сварных соединений и воспроизводимости качества при автоматической орбитальной сварке 105
2.5. Анализ условий формирования и удержания сварочной ванны в процессе орбитальной сварки трубопроводов атомных станций 117 Выводы по главе 2 127
Глава 3. Физико-технологические особенности формирования ванны в процессе автоматической орбитальной сварки 129
3.1. Особенности формирования корневых проходов при автоматической орбитальной сварке трубопроводов 129
3.2. Особенности заполнения разделки (наплавки) в процессе автоматической орбитальной сварки стыков трубопроводов 139
3.3. Минимизация вероятности образования наружных дефектов швов в процессе автоматической орбитальной сварки 148
3.4. Методы совершенствования процессов орбитальной сварки 157
3.4.1. Технологические методы управления параметрами процесса орбитальной сварки неплавящимся электродом 158
3.4.2. Технологические методы и приемы сварки трубопроводов стабилизированными и плазменными дугами 160
3.4.3. Технологические методы воздействия на сварочную ванну в процессе сварки плавящимся электродом 168
3.5. Стабильность параметров процесса орбитальной сварки 181
Выводы по главе 3 184
Глава 4. Прогнозирование качества сварных соединений на основе физико-математической модели процесса орбитальной сварки 187
4.1. Основные физико-математические зависимости формирования
швов в процессе орбитальной сварки 187
4.2. Физико-математическая модель сварочной дуги 192
4.3. Модель формирования сварочной ванны и шва 203
4.3.1. Обобщенная физико-математическая модель процесса орбитальной сварки 204
4.3.2. Пространство моделирования 205
4.3.3. Подмодель дуги для решения технологических задач 207
4.3.4. Подмодель термодинамических явлений 214
4.3.5. Подмодель формирования поверхностей расплава ванны 217
4.3.6. Подмодель кристаллизации сварочной ванны и образования шва 221
4.4. Численная реализация физико-математической модели процесса орбитальной сварки 222
4.4.1. Концепция алгоритма компьютерной имитации 222
4.4.2. Методы численного решения уравнений модели 223
4.4.3. Алгоритм компьютерной имитации формирования швов 224
4.5. Программное обеспечение для имитации орбитальной сварки 225
4.6. Верификация программы для компьютерной имитации процесса орбитальной сварки 229
4.6.1. Условия проведения экспериментов 231
4.6.2. Калибровка модели 231
4.6.3. Анализ соответствия результатов 232 Выводы по главе 4 237
Глава 5. Разработка методов и средств повышения устойчивости процессов автоматической орбитальной сварки к возмущениям 239
5.1. Воспроизводимость качества сварных соединений в процессе автоматической орбитальной сварки 239
5.2. Возможности программы OrbitWeldSim 243
5.3. Определение параметров автоматической орбитальной сваркина основе компьютерного моделирования 245
5.4. Анализ воспроизводимости качества сварных соединений 259
5.5. Оценка вероятности получения соединения требуемого качества 267
5.6. Методы повышения уровня воспроизводимости качества сварных соединений 269 Выводы по главе 5 280
Глава 6. Совершенствование оборудования для автоматической орбитальной сварки трубопроводов 282
6.1. Сбор и анализ информации о надежности оборудования для автоматической орбитальной сварки на атомных станциях
6.2. Особенности применения сварочного оборудования при монтажных и ремонтных работах на атомных станциях 286
6.3. Классификация и ранжирование отказов оборудования в процессе автоматической орбитальной сварки 292
6.4. Выбор и назначение показателей надежности автоматов для орбитальной сварки трубопроводов 295
6.5. Разработка методов и средств повышения надежности автоматов для орбитальной сварки 303
6.6. Жизненный цикл сварочного оборудования 313
6.6.1 .Технические требования к жизненному циклу сварочного оборудования на стадиях проектирования и изготовления 315
6.6.2. Технические требования к жизненному циклу сварочного оборудования на стадии эксплуатации 326
Выводы по главе 6 333
Глава 7. Роль сварщика-оператора в реализации процессов автоматической
орбитальной сварки 335
7.1. Роль сварщиков-операторов в обеспечении качественных показателей процесса автоматической орбитальной сварки 335
7.2. Математическая и имитационная модели взаимодействия сварщика-оператора с процессом и оборудованием 340
7.3. Задачи сварщика-оператора при реализации процессов автоматической орбитальной сварки 346
7.4. Особенности подготовки и аттестация сварщиков-операторов 353
7.5. Разработка методов и средств обучения рациональным приемам сварки 363
7.5.1. Методы и средства теоретической подготовки 365
7.5.2. Методы и средства практической подготовки 367
7.5.3. Контроль результатов подготовки 376
Выводы по главе 7 377
Глава 8. Практические результаты разработки технологических основ автоматической орбитальной сварки трубопроводов 379
8.1. Разработка нормативно-технической документации для обеспечения проектирования, изготовления и эксплуатации сварочного оборудования 379
8.1.1. Разработка методов повышения качества конструкторской документации 379
8.1.2. Совершенствование методов и средств контроля качества изготовления сварочного оборудования 383
8.2. Автоматическая орбитальная сварка трубопроводов 387
8.2.1. Сварка трубопроводов при замене парогенераторов реакторов ВВЭР и опускных трубопроводов реакторов РБМК 387
8.2.2. Сварка стыков труб поверхностей нагрева 392
8.2.3. Сварка стыков труб с силикатно-эмалевым покрытием 398
8.3. Практическая реализация управляемого тепломассоперепоса капель при автоматической орбитальной сварке плавящимся электродом 402
8.4. Разработка учебно-методической документации и средств подготовки сварочного персонала 410
Выводы по главе 8 418
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 420
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 425
ПРИЛОЖЕНИЯ 447
