CC BY
15
После того как инициирующее событие определено, формируются пути развития (распространения) аварии внутри системы как следствие этого инициирующего события. Составляется сценарий развития аварии в системе. Сценарий представляет собой логическую схему, на которой наглядно видно, как протекает авария, в каких подсистемах и какое оборудование она затрагивает. При этом необходимо учитывать возможность срабатывания соответствующих подсистем в той обстановке, которая складывается к моменту подключения подсистемы.
Таким образом, единственным практически реальным и доступным путем для проектирования систем является моделирование. Это может производиться на ЭВМ вместе с соответствующим математическим обеспечением. Поскольку компьютерные технологии непрерывно развиваются, то этот путь оказывается весьма перспективным. Созданные на основе логико-вероятностной теории методы для практического использования являются наиболее привлекательными, поскольку они исключительно четки, однозначны и удобны для анализа влияния любого элемента на безопасность всей системы. Это методы расчета показателей безопасности системы, при которых сценарий поведения системы (сценарий аварии) описывается средствами математической логики, а оценка ее безопасности производится с помощью теории вероятности. Из-за невозможности проведения полноценных натурных экспериментов, проигрывают все возможные варианты развития аварийной ситуации на математических моделях. Однако препятствием на пути решения этой задачи является представление о практической невозможности перебора всех ситуаций, которые могут привести систему в опасное состояние.
Литература
1. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. -М.: Советское радио.-1979.- С.122-127.
2. Горопашная А.В. Методы анализа безопасности сложных технических систем: Дис... канд. физ.-мат. наук.- СПб., 2009.
3. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем.-СПб.: Политехника-2000.-248с.
4. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем // Сайт «Рекламно-информационное агентство ««PRо Атом»
URL: http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=2576,- (15.01.2015).
5. Черкесов Г.Н. Методы и модели оценки живучести сложных систем.- М.: Знание, 1987.-С. 1-2.
УДК 631.31. :631.43 Доктор техн. наук Н.М.ОЖЕГОВ
(СПбГАУ, 54 [email protected]) Канд. техн. наук Т.Ю._ВАЛЬДМАН Инженер И.В. ЦЫПЛАКОВА
(СПбГАУ, [email protected]) Отформатировано: Шрифт: 9 пт
МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ НА ОПЕРАТОРА МЕХАНИЗИРОВАННОЙ НАПЛАВКИ ПОРОШКОВЫМИ
МАТЕРИАЛАМИ
Вертикальная наплавка, излучение сварочной дуги, защита оператора
Электрическая дуга является мощным источником излучения ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Ультрафиолетовое излучение оказывает вредное воздействие на оператора, вызывая воспаления слизистой оболочки, аналогично повреждению кожного покрова при ожоге солнечными лучами [1].
Инфракрасное излучение вызвано действием тепловой энергии сварочной дуги в виде покраснения и ожогов глаз различной степени.
Излучение сварочной дуги в виде ослепляющего эффекта также временно снижает на остроту зрения. Газы, образуемые в зоне сварочной дуги в виде дыма и сварочных аэрозолей, содержат вредные соединения, включающие марганец, кремний, хром, азот, фтор, титан и др., которые воздействуют на органы дыхания сварщика.
Окислы марганца попадают в организм человека через органы дыхания и пищеварения и могут вызвать острые и хронические отравления с поражением нервной системы. Окислы марганца отрицательно воздействуют на работу легких и печени, вызывают головную боль, головокружение, изжогу, а также боли в конечностях.
Окислы хрома при сварке стали попадают в организм человека через органы дыхания, раздражают слизистую оболочку носовой полости, вызывают насморк, головную боль, слабость и воспалительные процессы в кишечнике.
Двуокись кремния образуется при сварке покрытыми электродами и может вызывать силикоз легких, при этом выделение фтористого водорода вызывает раздражение верхних дыхательных путей, насморк и потерю обоняния.
Окислы азота образуются при взаимодействии сварочной дуги с окружающей атмосферой. Они попадают в органы дыхания и контактируя с их влажной поверхностью могут образовывать азотную кислоту, вызывающую кашель и головную боль.
Для защиты от вредного воздействия сварочной дуги применяют защитные маски со светофильтрами, а в ряде случаев используют маски с дополнительным притоком воздуха.
Удаление вредных газов и сварочных аэрозолей из зоны горения дуги производят как общей, так и местной вытяжной вентиляцией.
Отличительной особенностью плазменной наплавки с использованием порошкообразных присадочных материалов по сравнению с дуговой наплавкой плавящимся электродом является раздельное регулирование электрических параметров дуги и подачи присадочного материала, что снижает перемешивание покрытий с основным металлов при нанесении высоколегированных порошков с нержавеющими, жаропрочными и другими свойствами.
Наиболее распространенные в практике методы подачи порошка в сжатую дугу потоком транспортирующего газа увеличивают неоднородность нагрева и плавления частиц при переносе на наплавляемую поверхность, что увеличивает технологические потери присадочного порошка и снижает качество формирования наплавляемого слоя. При наплавке деталей малого типоразмера с большой кривизной поверхности происходит стекание металла.
Рис. 1 Схема плазменной наплавки порошковыми материалами:
а - с подачей порошка транспортирующим газом; б - с подачей порошка под действием сил тяжести частиц; 1 - Ш-электрод; 2 - сопло плазматрона; 3 - плазменная дуга; 4 - столб плазменной дуги; 5 - сварочная ванна; 6 - бункер-дозатор порошка; 7 - поток порошкового материала в плазменную дугу
* - ,
При использовании стабилизированной или сжатой дуги, температура которой в зоне токопроводящего канала по сравнению со свободно горящей дугой возрастает в 2-3 раза, что
необходимо учитывать при защите оператора механизированной наплавки от светового и теплового излучения в окружающую среду.
В случае подачи порошкообразного присадочного материала в плазменную дугу с помощью транспортирующего газа, наплавку ведут в нижнем положении (рис.1а), что увеличивает степень воздействия плазменной дуги на оператора механизированной наплавки [2].
При подаче порошкообразного присадочного материала в столб плазменной дуги (рис.1б) под действием сил тяжести снижается степень воздействия излучения высокотемпературной дуги и металла сварочной ванны на оператора сварочных работ, в том числе за счет уменьшения объема расплавленного металла при его переносе на наплавляемую поверхность в жидком состоянии.
В результате усовершенствования системы дозирования порошковых материалов путем подачи в плазменную дугу снаружи плазмотрона [2] реализуется возможность скоростной наплавки деталей без перегрева [3] металла околошовной зоны.
При этом обеспечивается: 1) высокая скорость плавления порошка в столбе дуги с его переносом на наплавляемую поверхность в зону активного пятна дуги в расплавленном состоянии; 2) скорость наплавки 80-200 м/ч (60-120 см2/мин) при толщине слоя 0,5-1,5 мм; 3) стабильность и устойчивость процесса наплавки при надежной работе плазмотрона; 4) плавная регулировка толщины наплавляемого слоя при коэффициенте использования порошка 0,9-0,95; 5) автоматизация процесса наплавки в непрерывном, точечном или импульсном режимах с возможностью встраивания оборудования в автоматические линии программного обеспечения; 6) высокое качество наплавки длинномерных поверхностей круглого профиля в режиме установившегося термического цикла нагрева и охлаждения наплавляемой поверхности; 7) возможность наплавки тонкостенных деталей и деталей малого типоразмера; 8) согласованная подача порошкообразного материала в режиме точечной наплавки импульсной дугой; 9) 2-х - 3-х-кратное снижение расхода электроэнергии и рабочих газов.
Устройство подачи и дозирования порошка в столб сжатой дуги снаружи плазмотрона является простым и надежным в эксплуатации.
Производственные испытания технологии скоростной наплавки на базе установок для плазменной сварки показали высокую эффективность нанесения высоколегированных порошков с нержавеющими, жаропрочными и другими свойствами при восстановлении и упрочнении деталей машин и оборудования (валы, оси, цапфы, втулки, клапаны, золотники, штоки гидроцилиндров, валы электродвигателей, детали погружных насосов, детали почвообрабатывающих машин и др.).
Многократное увеличение номенклатуры наплавляемых изделий с малым припуском на механическую обработку расширяет технологические возможности метода скоростной плазменной наплавки, включая нанесение точечных покрытий [4].
Внешний вид наплавленных деталей с подачей порошкообразного материала в столб сжатой дуги под действием сил тяжести приведен на (рис.2).
а - диаметр штока 60 мм
в - диаметр детали 40 мм
Рис. 2 Внешнее формирование наплавленного слоя с подачей присадочного порошка в столб сжатой дуги под действием сил тяжести частиц:
а и б - наплавка по винтовой линии; в - точечная наплавка
Снижение вредного воздействия плазменной дуги на оператора механизированной наплавки порошковыми материалами достигается за счет подачи порошка в столб плазменной дуги с тыльной стороны наплавляемой поверхности детали. Потери порошкообразного присадочного материала при вертикальной наплавке не превышают 2-5 %, а производительность по площади наплавки в единицу времени возрастает в 3 - 5 раз при обеспечении минимального термического влияния на основной металл.
Горизонтальное расположение плазмотрона относительно наплавляемой поверхности повышает эффективность удаления вредных газов и аэрозолей из зоны горения сварочной дуги.
Литература
1. Кисаримов Р.А. Справочник сварщика. - 2-е изд., стереотип. - М.: ИП Радио-Софт, 2009. - 288 с.
2. Соснин Н.А., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров. -
СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008. - 406с.
3. Патент РФ 2412030, МПК В23К 9/04. Способ плазменной наплавки / Н.М.Ожегов, В.П.Пазына.
4. Ожегов Н.М., Капошко Д.А., Бармашов А.В. Методы нанесения тонкослойных покрытий плазменно-порошковой наплавкой стационарной и импульсной дугой// Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: Мат. 13-ой Междунар. науч.-практ. конференции 12-15 апреля 2011г. - Ч. 1. -СПб: Изд-во Политехнического университета, 2011 - С. 224-226.
