(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối hàn đường ống
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.59 MB, 98 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ
NGHIỆM THIẾT BỊ MANG ĐẦU DÒ SIÊU ÂM KIỂM
TRA MỐI HÀN ĐƯỜNG ỐNG
GVHD: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN
SVTH: NGUYỄN DƯƠNG HƯNG
MSSV: 11144050
SVTH: PHAN QUỐC MINH
MSSV: 11144065
SKL003834
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết
bị mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối hàn đƣờng ống.”
Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGƠN
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Khố:
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2015
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA
CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết
bị mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối hàn đƣờng ống”
Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGƠN
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Khố:
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2015
Bộ Mơn CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Lớp:
Ngành đào tạo:
1. Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm
thiết bị mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối hàn đƣờng ống”
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Ống kim loại 6” – 15” (ống thép, ống gang)
- Thiết bị hoạt động với tốc độ từ 2 – 4 m/ph
3. Nội dung chính của đồ án:
- Khảo sát ống kim loại 6” – 15”: kết cấu, QTCN chế tạo, quy trình kiểm tra
đánh giáchất lƣợng sau chế tạo
- Khảo sát các cách thức kiểm tra đánh giá mối hàn đƣờng ống
- Đề xuất các chức năng cần có của thiết bị
- Nghiên cứu, đề xuất kết cấu khả thi của thiết bị
- Thiết kế, tham gia chế tạo thiết bị
- Thử nghiệm hoạt động của thiết bị
- Các clip động minh hoạ hoạt động của thiết bị
- Tập bản vẽ thiết kế các chi tiết, bản vẽ lắp
- Tập thuyết minh
4. Ngày nộp đồ án: 01/04/2015
5. Ngày nộp đồ án:20/07/2015
TRƢỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)
(Ký, ghi rõ họ tên)
Đƣợc phép bảo vệ …………………………………………
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)
-i-
LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị mang đầu dò
siêu âm kiểm tra mối hàn đƣờng ống”.
GVHD:PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN
- Họ tên sinh viên: NGUYỄN DƢƠNG HƢNG MSSV: 11144050
PHAN QUỐC MINH
MSSV: 11144065
111441A
- Lớp:
Địa chỉ sinh viên: KTX Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM.
Số điện thoại liên lạc: 0989 258 113 - 01687419807
Email:
Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng
trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài
viết nào đã được công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi
phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 2015
Ký tên
-ii-
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế khơng có sự thành cơng nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của mọi ngƣời xung quanh. Trong
thời gian thực hiện luận văn “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị
mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối hàn đƣờng ống”, nhóm chúng em đã gặp rất
nhiều khó khăn vì kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế.
Nhƣng chúng em rất may mắn khi nhận đƣợc rất nhiều sựgiúp đỡtận tình của quý thầy
cơ, sự hỗ trợ của bạn bè và gia đình. Chính nhờ tất cả những điều đó đã giúp chúng em
hoàn thành đồ án này. Nay chúng emxin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Giảng viênPGS.TS Đặng Thiện Ngôn đã dành nhiều thời gian quan tâm, tận tình
chỉ bảo, hƣớng dẫn, định hƣớng,truyền đạt và luôn động viên chúng emtrong suốt quá
trình thực hiện đề tài. Nhờ sự chỉ bảo của Thầy chúng em đã học đƣợc rất nhiều kiến
thức quý báu, giúp chúng em tránh đƣợc những sai sót và biết đƣợc những cách thực
hiện hợp lý nhất cho đề tài của mình.
Các q thầy cơ Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP. HCM, Khoa Cơ Khí Chế
Tạo Máy đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và đã tạo điều kiện, hỗ trợ cho
chúng em trong quá trình thực hiện đề tài.
Gia đình, bạn bè đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để chúng em yên tâm học tập tốt
trong suốt thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên hực hiện
Nguyễn Dƣơng Hƣng
Phan Quốc Minh
-iii-
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ KIỂM
TRA MỐI HÀNG ĐƢỜNG ỐNG
Với sự phát triển của xã hội hiện nay thì nhu cầu về nguồn năng lƣợng là rất lớn,
việc sử dụng năng lƣợng đang tăng trƣởng nhanh ở nƣớc ta. Hiện nay nƣớc ta đang
đầu tƣ xây dựng hệ thống nhà máy lọc dầu nhằm làm giảm áp lực nhập khẩu về năng
lƣợng của nhƣ sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu nƣớc ngoài. Nhu cầu vận chuyển,
cung cấp các nguồn nhiên liệu nhƣ dầu mỏ, khí đốt… đang đƣợc quan tâm rất nhiều.
Do đó, việc sử dụng rất nhiều đƣờng ống và đặt biệt là ống thép là rất lớn để giải
quyết vấn đề nhƣ vận chuyển, dự trữ. Vấn đề đặt ra là an tồn đƣờng ống và việc kiểm
sốt chất lƣợng ống khi chế tạo và đƣa vào vận hành. Xuất phát từ thực tiễn, nhiều
nghiên cứu và thiết bị đã đƣợc chế tạo, thử nghiệm và đƣa vào sử dụng. Một trong số
đó là phƣơng pháp kiểm tra không phá hủy đƣợc ứng dụng nhiều nhƣ: siêu âm, quang
học, thẩm thấu…
Trong nƣớc, các thiết bị đang đƣợc sử dụng đa số nhập khẩu từ nƣớc ngồi, các
cơng trình nghiên cứu về vấn đề kiểm tra vẫn chƣa đƣợc đẩy mạnh. Đề tài “Nghiên
cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối
hàn đƣờng ống”, đƣợc thực hiện nhằm mục đích đƣa ra một số phƣơng án thiết kế và
thử nghiệm giúp kiểm tra chất lƣợng mối hàn đƣờng ống thép.
Để tài đƣợc nhóm nghiên cứu thực hiện trong khoảng thời gian gần 4 tháng.
Trong suốt thời gian đó, nhóm chúng em tìm hiểu các vấn đề, tài liệu liên quan đến ống
thép công nghiệp, các phƣơng pháp kiểm tra mối hàn ống. Thiết kế và chế tạo thử
nghiệm thiết bị mang đầu dò siêu âm kiểm tra mối hàn đƣờng ống. Từ những kết quả
đạt đƣợc tiến hành đánh giá và đƣa ra các hƣớng phát triển cho đề tài.Tuy nhiên trong
q trình thực hiện chúng em vẫn cịn một số hạn chế nhƣ: thiết kế, chế tạo chƣa thực
sự tối ƣu nhất, sự gia công chƣa đạt đƣợc sự chính xác cao vì kiến thức, kinh nghiệm
thực tế, tài chính và thời gian cịn hạn hẹp.
Trong tƣơng lai nếu có điều kiện chúng em sẽ cố gắng tiếp tục phát triển đề tài
phù hợp với khả năng kinh tế, kỹ thuật và đạt đƣợc sự tối ƣu hơn nữa trong kết cấu
thiết bị.
-iv-
ABSTRACT
With the development of the current social demand for energy is very large, the
energy use is growing rapidly in our country. Currently our country is investing in
building the refinery system to reduce pressure on energy imports as the dependence on
foreign fuel sources. Transportation needs, provide fuel sources such as oil, gas ... are
interested very much.
Therefore, the use of a lot of pipes and steel tubes are especially great to resolve
issues such as transportation, storage. The question is safe pipe and tube quality control
when manufacturing and commissioning. Derived from the practice, research and
equipment has been manufactured, tested and put into use. One of them is the method of
nondestructive testing are applied much like ultrasound, optical, permeable ...
In country, the equipment is being used most imported from abroad, the research on
the issue has not yet been checked promoted. The theme "Study, design and manufacture
of equipment testing equipment carries ultrasound probes pipeline weld inspection" was
done with the purpose given some design options and help test test quality seamless steel
pipe.
Team conducted project over a period of approximately 4 months. During that time,
the group we understand the issues and documents related to the steel pipe industry, the
methods of pipe weld inspection. Design and prototype device delivers ultrasound probe
pipe weld inspection. From the results achieved assessed and given the direction of
development for the subject.
-v-
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................................................
LỜI CAM KẾT .................................................................................................................
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ..........................................................................................................
ABSTRACT ......................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ...............................................................................................
1.1
Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................
1.2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................
1.2.1Ý nghĩa khoa học .............................................................................................
1.2.2
Ý nghĩa thực tiễn ............................................................
1.3Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..........................................................................
1.4
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................
1.4.1Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài .....................................................................
1.4.2
1.5
Phạm vi nghiên cứu ........................................................
Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................
1.5.1
Cơ sở phƣơng pháp luận ................................................
1.5.2
Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể .............................
1.6
Kết cấu của luận văn.............................................................................
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN ............................................................................................
2.1
Phân loại ống thép theo công nghệ [12] ...............................................
2.1.1
Ống thép đúc ..................................................................
2.1.2
Ống thép hàn ..................................................................
2.2
Phân loại ống thép theo vật liệu ............................................................
2.2.1
Ống inox (ống thép không gỉ) ........................................
2.2.2
Ống thép tròn đen ...........................................................
2.2.3
Ống thép mạ kẽm ...........................................................
2.3
Các loại mối hàn ống .............................................................................
-vi-
2.3.1
Mối hàn dọc ống (mối hàn dọc trục) .............................
2.3.2
Mối hàn ngang ống (mối hàn hƣớng kính) ...................
2.3.3
Mối hàn xoắn ống ..........................................................
2.4
Khuyết tật mối hàn [3], [4], [8] ..........................................................
2.4.1
Nứt ................................................................................
2.4.2
Rỗ khí ...........................................................................
2.4.3
Lẫn xỉ .............................................................................
2.4.4
Không ngấu ..................................................................
2.4.5
Lẹm chân và chảy loang ...............................................
2.4.6
Khuyết tật về hình dạng ...............................................
2.5
Khuyết tật ăn mịn kim loại ................................................................
2.5.1
Cấu tạo của kim loại và ảnh hƣởng của nó đến q trìn
2.5.2
Sự ăn mịn kim loại ......................................................
CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...............................................................................
3.1
Các phƣơng pháp kiểm tra đánh giá chất lƣợng ống...........................
3.1.1
Kiểm tra phá hủy ..........................................................
3.1.2
Kiểm tra không phá hủy (NDT)Non-Destructive-Testi
3.2
Thiết bị kiểm tra khuyết tật hiện tại ....................................................
3.3.1
Trong nƣớc ....................................................................
3.3.2
Nƣớc ngoài [10], [11] ...................................................
3.3 Các tồn tại và định hƣớng nghiên cứu: ...........................................................
CHƢƠNG 4: YÊU CẦU VÀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ..............................................
4.1
Phân tích đối tƣợng thiết kế .................................................................
4.2
Phƣơng án chọn lựa thiết kế cho cơ cấu kẹp và dẫn động .................
4.2.1
Phƣơng án thiết kế cho cơ cấu kẹp ...............................
4.2.2Phƣơng án chuyển động dọc ống ..................................................................
4.3
Phƣơng án thiết kế cụm chi tiết chuyển động tròn quanh ống ............
4.3.1
Phƣơng án 1 ..................................................................
4.3.2
Phƣơng án 2 ..................................................................
4.3.3
So sánh và lựa chọn phƣơng án chuyển động tròn qua
-vii-
4.4Phƣơng án chọn lựa thiết kế cho cơ cấu đo mối hàn đƣờng ống.....................41
4.4.1Phân tích kẹp, lực áp đầu dị vào ống............................................................41
4.4.2 Phƣơng án thiết kế cụm mang đầu dò siêu âm kiểm tra đƣờng hàn...........42
4.5 Phƣơng án thiết kế cụm mang đầu dò siêu âm kiểm tra mòn.........................43
4.6 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò...........................................................45
4.7 Thiết kế cơ cấu cụm bánh xe từ.......................................................................46
4.8 Thiết kế hộp động cơ....................................................................................... 47
4.9 Lựa chọn phƣơng án thiết kế...........................................................................47
4.9.1 Phƣơng án 1: Sử dụng bộ kẹp kết hợp bánh xe từ.......................................47
4.9.2 Phƣơng án 2: Sử dụng 2 bộ kẹp ở 2 đầu......................................................48
4.10 Phƣơng án chọn lựa thiết kế đo mối hàn vòng ống.......................................49
4.10.1 Xác định sai lệch của đầu dò so với mối hàn.............................................49
4.10.2 Phân tích lựa chọn thiết bị phản hồi vị trí:...............................................51
4.11 Thiết kế thiết bị đo mối hàn vòng ống...........................................................53
4.12 Phƣơng án tháo lắp vòng định vị.................................................................. 54
4.12.1 Chốt tháo lắp (locking pin).........................................................................54
4.12.2 Phƣơng án 1: Dùng bu lông để tháo lắp.....................................................56
4.12.3 Phƣơng án 2: Dùng chốt tháo lắp ( locking pin)........................................56
4.12.4 Phƣơng án 3: Dùng chốt định vị kết hợp với chốt tháo lắp (locking pin) 57
4.12.5 So sánh các phƣơng án và lựa chọn........................................................... 58
CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU...................................................... 59
5.1 Kết cấu tổng thể của cơ cấu.............................................................................59
5.2.1 Tính tốn bộ truyền bánh răng..................................................................... 59
CHƢƠNG 6: Q TRÌNH CHẾ TẠO, GIA CƠNG CHI TIẾT.................................. 64
6.1 Chế tạo bộ kẹp................................................................................................. 64
6.2 Chế tạo cụm chi tiết chuyển động tròn quanh ống.......................................... 65
6.3 Chế tạo cơ cấu chuyển động dọc ống..............................................................66
6.4 Chế tạo cơ cấu mang đầu dò............................................................................66
-viii-
6.5 Chế tạo cơ cấu cụm bánh xe từ........................................................................67
6.6 Chế tạo cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò............................................................68
6.7 Chế tạo hộp động cơ........................................................................................68
CHƢƠNG 7: QUY TRÌNH KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM....................69
7.1 Thiết bị đo mối hàn vòng ống..........................................................................69
7.1.1 Thiết bị kiểm tra........................................................................................... 69
7.1.2 Quy trình kiểm tra, đánh giá thực nghiệm....................................................69
a) Lắp đặt thiết bị...................................................................................................69
b)Quá trình chạy thử nghiệm.................................................................................70
c) Đánh giá kết quả................................................................................................70
7.2 Thiết bị đo sử dụng cụm bánh xe từ................................................................ 70
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ.......................................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 72
-ix-
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Qui trình cơng nghệ thép hàn....................................................................6
Hình 2.2: Ống thép khơng gỉ....................................................................................7
Hình 2.3: Ống thép trịn đen.....................................................................................8
Hình 2.4: Ống thép mạ kẽm......................................................................................8
Hình 2.5: Mối hàn dọc ống.......................................................................................9
Hình 2.6: Mối hàn ngang ống...................................................................................9
Hình 2.7: Mối hàn soắn ống................................................................................... 10
Hình 2.8: Các khuyết tật của mối hàn..................................................................... 11
Hình 2.9: Các kiểu nứt trong mối hàn..................................................................... 12
Hình 2.10: Ảnh chụp nứt mối hàn.......................................................................... 12
Hình 2.11: Khuyết tật rỗ khí................................................................................... 13
Hình 2.12 : Các vị trí tồn tại rỗ khí......................................................................... 13
Hình 2.13: Khuyết tật lẫn xỉ.................................................................................... 14
Hình 2.14: Khuyết tật xỉ hàn................................................................................... 14
Hình 2.15: Khuyết tật hàn khơng ngấu................................................................... 15
Hình 2.16: Hình chụp khuyết tật khơng ngấu......................................................... 15
Hình 2.17: Khuyết tật lẹm chân(cháy chân), chảy loang (tràn)............................... 16
Hình 2.18: Các sai lệch hình dạng của mối hàn...................................................... 16
Hình 2.19: Dạng mịn các kim loại theo thời gian [9]............................................. 18
Hình 2.20: Dạng ăn mịn đều.................................................................................. 19
Hình 2.21: Dạng ăn mịn khơng đều....................................................................... 19
Hình 2.22: Dạng ăn mịn điểm................................................................................ 20
Hình 2.23: Dạng ăn mịn khơng đều....................................................................... 20
Hình 2.24: Các phƣơng pháp kiểm tra chủ yếu
