DEVELOPMENT OF METHODS FOR PROVIDING ACCURATE PIPELINE ROUTINGCONSIDERING THE TOLERANCES OF THE PIPE STRUCTURAL DIMENSIONS ARISING IN THEIR MANUFACTURING USING DESIGN DRAWINGS
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
2.
Caspian Institute of Sea and River Transport after General-Admiral F. M. Apraksin, branch of Volga State University of Water Transport
(Candidate of Technical Sciences; Senior Lecturer of the Department of Ship Mechanical Disciplines)
3.
Astrakhan Technical State University
(Doctor of Technical Sciences, Professor; Head of the Department of Shipbuilding and Power Complexes of Marine Equipment)
Astrakhan, Astrakhan, Russian Federation
Astrakhan, Astrakhan, Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 16
to 20
Status:
Published
Received:
20.11.2017
Accepted:
25.11.2017
Published:
25.11.2017
Subject area:
UDK 629.5.06.001.2:621.643
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
Language:
Russian
Keywords:
pipelines, design, manufacturing, assembling
Abstract (English):
The articie consider the problem of increasing technological efficiency of the pipelines of ship systems at the design stage. The ways of manufacturing and assembling the ship pipelines without measuring in situ have been presented. There has been done the analysis of standardized deviations controlled in the process of pipe manufacturing according to the drawings. The article reveals the reasons making inappropriate the technology of manufacturing pipes according to the project documentation by the method of bending. The reasons of deviation development and amount of deflection from structural dimensions that arise during the pipe manufacturing have been determined.
The articie consider the problem of increasing technological efficiency of the pipelines of ship systems at the design stage. The ways of manufacturing and assembling the ship pipelines without measuring in situ have been presented. There has been done the analysis of standardized deviations controlled in the process of pipe manufacturing according to the drawings. The article reveals the reasons making inappropriate the technology of manufacturing pipes according to the project documentation by the method of bending. The reasons of deviation development and amount of deflection from structural dimensions that arise during the pipe manufacturing have been determined.
Keywords:
pipelines, design, manufacturing, assembling
pipelines, design, manufacturing, assembling
Введение При современном уровне вычислительной техники выполнить трассировку трубопровода без касаний с соседними конструкциями - несложная и решенная задача. Проблема заключается в том, что трубы, изготавливаемые по чертежам, как любая деталь и изделие машиностроения, имеют стандартизованные допуски размеров. Однако в процессе прокладки трубопроводов ни в одной программе трассировки эти допуски не учитываются. В результате запроектированные зазоры между трассами или с соседними конструкциями оказываются минимальными (могут доходить до «0», контролируются только минусовые зазоры). Другими словами, при назначении зазоров допуски на изготовление труб по чертежам не учитываются в проектной трассировке, что приводит к невозможности провести монтаж трассы, т. к. трубы упираются в соседние трубопроводы или конструкции. Такое проектирование привело к тому, что предприятия вынуждены отказываться от изготовления труб по проектным чертежам, хотя вся документация передается в электронном виде. Это положение устраивает проектные организации, т. к. у заводских работников не возникает претензий по трассировке. По этим причинам проблема изготовления труб в задел до настоящего времени не решена. Анализ отклонений конструктивных размеров, возникающих в процессе изготовления и монтажа труб В ходе проведенных исследований был проанализирован выпуск документации, учитывающей допускаемые отклонения, которые возникают в процессе изготовления труб по чертежам, позволяющей проводить монтаж трубопроводов из готовых труб без уточнения размеров по месту. Для исключения обозначенной выше проблемы необходимо решить следующие задачи: - провести анализ стандартизованных отклонений, контролируемых при изготовлении труб по чертежам; - определить причины возникновения и величины отклонений конструктивных размеров, возникающих в процессе изготовления труб; - сравнить полученные величины отклонений со стандартными; - найти инструменты компенсации или снижения величин отклонений, возникающих в процессе изготовления труб; - разработать методику трассировки трубопроводов, позволяющую учитывать и компенсировать влияние отклонений, которые возникают при изготовлении труб, на смещение трассы в процессе монтажа трубопровода; - внести соответствующие изменения в стандарты, касающиеся проектирования трубопроводов. Первые четыре задачи требуют научного подхода в их решении. Они обозначены в работах [1-3], где предложены научные подходы и обоснования их решения, а также определены причины и величины отклонений линейных размеров, возникающих при резке и гибке труб. Помимо этих отклонений возникают угловые отклонения прямых участков трубы. Устанавливаемые приварные соединения также имеют угловые отклонения. Существующие стандарты регламентируют угловые отклонения плоскости соединительной поверхности соединения относительно оси участка трубы. Угловые отклонения участков трубы, к которым примыкают соединения, стандартами не регламентируются. Такое положение приводит к тому, что отклонение установки соединения накладывается на неконтролируемое угловое отклонение участка трубы. Решение двух оставшихся указанных выше задач является целью проводимого исследования. Рассмотрим влияние этих отклонений на смещения трассы трубопровода, монтируемого из труб, изготовленных по чертежам. Существующая нормативная документация на изготовление труб по эскизам (в задел) регламентирует контроль двух параметров - это отклонение строительных размеров трубы и угол неперпендикулярности установки соединений относительно осей концевых участков. В процессе формирования конфигурации трубы на трубогибочном станке выполняется несколько операций - это продвижение до начала погиба, непосредственно погиб и разворот трубы для выполнения последующего погиба в нужной плоскости. Погрешности двух последних операций приводят к угловым отклонениям направлений прямых участков трубы, в том числе и концевых участков. Контроль этих отклонений существующими стандартами не регламентируется. Установка соединений с контролем перпендикулярности относительно осей концевых участков не уменьшает угловые отклонения, а только добавляет новые, хаотичного направления. Контроль линейных размеров не выявляет эти угловые отклонения. Действие этих отклонений проявляется в процессе монтажа труб, когда трасса трубопровода отклоняется в непредсказуемых направлениях. Допуски на отклонение конструктивных размеров труб регламентированы [4] и составляют ±10 мм для труб диаметром меньше 100 мм и ±15 мм для труб большего диаметра (табл. 1). Таблица 1 Допускаемые строительных (координатных) труб Форма и труб Предельные , мм Прямые трубы ±3 Гнутые трубы до 100 ±10 Гнутые диаметром свыше 100 ±15 Кроме допусков на конструктивные размеры трубы, регламентируются допуски на неперпендикулярность установки соединений. Они [5] и представлены в табл. 2 в зависимости диаметра труб ( 0,5º - европейский стандарт). Таблица 2 Величина фланцев (колец) перпендикулярности к оси трубы Условный , мм Величина отклонения перпендикулярности (не ), мм До 100 2,0 От до 200 4,0 От до 400 6,0 Рассмотрим, может произойти монтаже трассы, всего из труб, если были изготовлены в с требованиями стандартов (рис.). Трасса из труб Ду65. Допуск неперпендикулярность установки соединения с осью трубы 2/100, где 2 мм соответствует допуску для труб диаметром меньше 100 мм по табл. 17 [4], а 100 мм - это диаметр соединительной поверхности фланца Ду65. Схема отклонений трассы после монтажа двух труб, изготовленных с разрешенными допусками Линейные допуски на конструктивные размеры для труб Ду65 составляют ±10 мм [5]. В результате максимально допустимые отклонения трассы на конце первой трубы по оси Y составят: 10 + 2 / 100 · 2000 = 50 мм. Это отклонение только первой трубы, однако второе соединение на первой трубе тоже может быть установлено неперпендикулярно в пределах допуска, что добавит отклонение второй трубе, к ее 50 мм, еще 2 / 100 · 2000 = 40 мм. Кроме этого, допустимые угловые отклонения прямых участков трубы составляют: tg 0,3 · 2700 = 14 мм. Итого общее отклонение трассы составит: 10 + 2 / 100 · 2000 + 2 / 100 · 2000 + 10 + 2 / 100 · 2000 + 14 = 154 мм. Трубы, изготовленные по чертежам с такими регламентированными допусками, не удастся смонтировать. Трасса не поместится в коридор, выделенный для нее в проекте. Указанные отклонения выявляются только в процессе монтажа трубопровода и приводят к смещению трассы трубопровода от выделенного для ее прокладки коридора. Трубы больших диаметров из цветных металлов, с соединениями из такого же металла, прошедшие сложную технологию химической обработки и покрытий (в том числе нанесение изоляционного слоя), имеют высокую стоимость. Складывается ситуация, когда довольно высокие затраты на изготовление труб проведены, но по причине невозможности установки трубы бракуются. Это становится причиной отказа от изготовления труб по проектным чертежам. Выводы По результатам проводимых исследований предлагается: - изменить систему назначения допусков на конструктивные размеры труб при выпуске чертежей, а именно - указывать единственный допуск в одном из координатных направлений, в отличие от действующих норм - указывать три допуска по трем координатным направлениям; - разработать методику обеспечения достоверной трассировки трубопроводов, основанную на использовании технологических возможностей при сборке труб с соединениями и учитывающую допуски конструктивных размеров труб, возникающих при их изготовлении по проектным чертежам.
1. Sahno K. N., Sergeev P. Yu. Sovremennoe sostoyanie voprosa proektirovaniya, izgotovleniya i montazha truboprovodov sudovyh sistem. Postanovka zadach issledovaniya // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Morskaya tehnika i tehnologiya. 2013. № 1. S. 54-60.
2. Sahno K. N., D'yakov A. S. Sovremennye metody proektirovaniya, izgotovleniya i montazha truboprovodov sudovyh sistem // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Morskaya tehnika i tehnologiya. 2014. № 1. S. 26-32.
3. Sahno K. N., Do Man' Tat, Dzhenkova R. V. Razrabotka metodologicheskogo podhoda k primeneniyu kompensacionnyh vozmozhnostey trub sudovyh sistem // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Morskaya tehnika i tehnologiya. 2015. № 4. S. 38-.
4. RD 5R.0005-93. Sistemy sudovye i sistemy sudovyh energeticheskih ustanovok. Trebovaniya k proektirovaniyu, izgotovleniyu i montazhu trub po eskizam i chertezham s koordinatami trass truboprovodov. SPb.: CNIITS, 1994. 78 s.
5. OST 5.95057-90. Sistemy sudovye i sistemy sudovyh energeticheskih ustanovok. Tipovoy tehnologicheskiy process izgotovleniya i montazha truboprovodov. SPb.: CNII tehnologii sudostroeniya, 1991. 207 s.
