автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка технологического процесса сварки неповоротных стыков трубопроводов на основе оптимизации параметров режима

На правах рукописи

МАСЛЕННИКОВ Александр Васильевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ НЕПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ ТРУБОПРОВОДОВ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА

Специальность 05.03.06 «Технологии и машины сварочного производства»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1[:.гг] ц:-}

Москва 2008

003452561

Работа выполнена в ГОУ ВПО Тульском государственном университете на кафедре «Сварка, литье и технология конструкционных материалов».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

ЕРОФЕЕВ Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ГЕЙКИН Валерий Александрович

кандидат технических наук КОРОЛЁВ Сергей Анатольевич

Ведущая организация: ОАО «КРИОГЕНМАШ»

Защита состоится 4 декабря 2008 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.110.05 при ГОУ ВПО «МАТИ»-Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского по адресу: 121552, г. Москва, ул. Оршанская, д.З, ауд. 523А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «МАТИ»-Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского.

Автореферат разослан «31» октября 2008 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.110.05

А. Р. Палтиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аю-уалыюсть работы. В атомной и энергетической отраслях промышленности РФ используется большое количество трубных стыков диаметром более 100 мм из высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, позволяющие транспортировать коррозионно-агрессивные высокотемпературные среды. По различным причинам такие свариваемые стыки находятся в неповоротном состоянии, и сварка осуществляется в различных пространственных положениях. При сварке этих труб наибольшее распространение получила автоматическая многопроходная орбитальная сварка неплавящимся электродом (МОС). К размерам сварных швов данных трубопроводов предъявляются жесткие требования.

Анализ технологических особенностей сварки этих трубопроводов при ремонте показал, что причиной несоответствия размеров швов требованиям нормативно-технической документации (НТД) являются случайные отклонения параметров процесса, обусловленные неточностью сборки стыка под сварку, базирования стыка относительно горелки в процессе сварки, нестабильностью работы источника питания и т.д. Кроме того, отклонения размеров шва от нормативных значений обусловлены изменением пространственного положения сварки.

При создании технологии необходимо определить оптимальные параметры режима и допуски на них, при которых удовлетворяются требования НТД. На практике эта задача решается экспериментально, что требует значительных материальных и временных затрат. Особенно эти затраты существенны при создании технологии многопроходной сварки, где параметры необходимо определить для каждого прохода или слоя. Это делает экспериментальную методику крайне неэффективной при определении допусков на параметры и оптимизации процесса по стабильности формирования шва. С другой стороны, развитие методов компьютерной разработки технологий и создание специализированного программного обеспечения позволяют значительно снизить затраты при подготовке новых производств.

Поэтому решение проблемы определения оптимальных параметров режима и допускаемых отклонений на них, а также программирования параметров режима в процессе МОС на основе численного моделирования, обеспечивающих соответствие жестким требованиям НТД на размеры шва, является актуальной задачей.

Целью работы является повышение эффективности разработки технологического процесса орбитальной сварки вольфрамовым электродом трубопроводов диаметром более 100 мм на основе численного моделирования процесса.

Методы исследования

Экспериментальная отработка разработанных расчетных методов и математической модели проводилась с использованием трубосварочного монтаж-

ного автомата ТАМ-2, посредством изготовления макрошлифов поперечных сечений швов с последующим замером геометрических размеров. Решение уравнений разработанной математической модели процесса МОС реализовано численным конечно-разностным методом. Оценка погрешности модели произведена по методике сравнения множеств результатов расчетов с экспериментальными данными, выполненных при разных наборах параметров режима, а также посредством совмещения расчетных и натурных макрошлифов.

Научная новизна работы

1. Разработана нестационарная физико-математическая модель процесса многопроходной орбитальной сварки вольфрамовым электродом в виде системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса и равновесия давлений на поверхности расплава, учитывающая наличие присадочной проволоки, форму разделки кромок, координаты положения сварочной горелки относительно разделки кромок, а также форму поверхности металла, сформировавшуюся после сварки предыдущих проходов.

2. На основе разработанной модели создан алгоритм для решения обратных технологических задач по определению оптимальных параметров режима сварки - тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки;

3. Созданы методики:

- программирования сварочного тока в процессе сварки для получения шва требуемых размеров;

- определения допустимых отклонений на нестабильные параметры режима, обеспечивающие получение шва с размерами, находящимися в пределах допуска, установленного в нормативно-технической документации.

Практическая ценность работы

На основе разработанных модели и алгоритмов была впервые создана компьютерная программа «МиШРаязТЮ v. 1.0» для моделирования формирования многопроходного шва в процессе орбитальной сварки, а также для решения обратных задач по определению тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки в ходе имитации формирования шва по заданным его размерам. Разработанные методики расчета геометрических размеров шва при заданных параметрах режима, определения тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки для получения шва заданных размеров, а также расчета допусков на параметры режима с использованием программы «МиШРаввТЮ v. 1.0» были внедрены в ФГУП «ИСК «Росатомстрой» - НИКИМТ, где они были использованы при подготовке технических требований на проектирование автоматов и источников питания для орбитальной сварки, а также технологических рекомендаций для сварки трубных стыков регенеративной установки ПН-1800 атомного реактора РБМК-1000 в ремонтных условиях.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на Четвертой Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в соединении

материалов» (Тула, 2003 г.); на Первой Международной научно-технической Интернет-конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» (Тула, 2005 г.); на заседании кафедры СЛиТКМ Тульского государственного университета (Тула, 2008 г.); на заседаниях кафедры Технология сварочного производства ГОУ ВПО «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского (Москва, 2007, 2008 гг.); на научном семинаре стипендиатов Российско-германской программы «Михаил Ломоносов» 2007/08 (DAAD, Москва, 2008).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 11 работах.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 142 страницы машинописного текста, включая 62 рисунка и 17 таблиц. Список использованной литературы включает 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведено краткое содержание каждой главы.

В первой главе рассмотрено состояние вопроса, определены цель и задачи работы. Проанализированы основные проблемы технологии МОС и существующие физико-математические модели этого процесса. В частности, основные проблемы в обеспечении качества сварных соединений трубных стыков обусловлены непрерывным изменением пространственного положения сварочной ванны. Непрерывное изменение пространственного положения сварочной ванны при неизменном режиме сварки приводит к тому, что сечение шва и его размеры постоянно изменяются вдоль периметра трубного стыка.

При автоматической сварке неповоротных стыков труб наибольшее распространение получили автоматические способы сварки неплавящимся электродом в инертном газе из-за надежности регулирования тепловложения в сварочную ванну. При этом сварку труб с толщиной стенок до 3 - 4 мм осуществляют без подачи присадочной проволоки, а больших толщин - с выполнением специальной разделки кромок ф-, F-образных, замкового типа) и подачей присадочной проволоки в сварочную ванну. Наиболее распространены в атомной промышленности и энергетике трубы диаметром более 100 мм и толщиной стенки 5-25 мм, изготовленные из высоколегированных сталей аустенитного класса. Наибольшее применение среди них получила сталь J2XI8H10T. Сварка таких труб производится с выполнением разделки кромок, несколькими проходами и подачей присадочной проволоки.

При сварке с разделкой кромок выполняют первый и наиболее ответственный проход (корневой шов) и заполняющие разделку проходы. При выполнении шва первого прохода главная задача - обеспечить полное проплавление стыка трубы, а при выполнении заполняющих проходов - обеспечить формиро-

вание шва без образования несплавлений между отдельными проходами, а также полностью заполнить разделку кромок.

При разработке сварочной технологии, основной задачей, решаемой инженером-технологом по сварке, является назначение параметров режимов сварки для получения шва, удовлетворяющего нормативным документам качества свариваемого узла. Нестабильность параметров режима сварки приводит к отклонениям в геометрических размерах шва. Это приводит к появлению швов с размерами, выходящими за допуски, определенными в ГОСТах и других отраслевых нормативных документах. Как было отмечено выше, существующие методики оценки качества, основанные на экспериментальной базе, недостаточно эффективны при оценке влияния отклонений параметров режима из-за нестабильности сварочного оборудования на геометрию сварного шва.

В связи с высокой сложностью формирования шва в процессе МОС нет детерминированных математических моделей, описывающих основные закономерности этого процесса. Ищенко Ю.С. и Букаров В.А. получили аналитические формулы для ширины шва снизу и его выпуклости снизу для орбитального шва на основе метода баланса сосредоточенных сил в сварочной ванне, допуская, что поверхность нижней выпуклости шва близка к цилиндрической поверхности. Позднее, те же авторы, используя вариационно-энергетический метод и результаты своей предыдущей работы, создали аналитическую модель капли-ванны на наклонной плоскости для примерной оценки неравномерности формирования шва по периметру трубного стыка. При этом поверхность сварочной ванны была аппроксимирована дугами двух окружностей. Судник В.А. и Рыбаков A.C. создали первую численную детерминированную модель однопроходной аргонодуговой сварки стыковых соединений, позволяющую рассчитывать геометрические размеры сварного шва при заданных параметрах режима сварки. Т. Masutani, F. Miyasaka и Т. Ohji разработали численную модель формирования однопроходного кольцевого шва, позволяющую рассчитывать ширину шва в зависимости от пространственного положения сварки. Эта модель не учитывает скорость подачи присадочной проволоки, форму разделки кромок; в уравнении баланса давлений на поверхности сварочной ванны не учитывается давление дуги. Кроме этого, модель не позволяет рассчитывать параметры режима сварки для получения заданных размеров сварного шва. Позже, Na S.-J. и Lho T.-J. создали аналогичную модель, приняв в расчет силу давления дуги, но, рассмотрев при этом вариант сварки, при котором дуга остается неподвижной, а трубный стык вращается с угловой скоростью сварки. В модели Полоскова С.И. не учтен конвективный тепломассоперенос в сварочной ванне от течения расплава в ней; при наплавке последующего прохода не учитывается форма поверхности металла после наплавки предыдущих проходов.

Таким образом, известные модели аргонодуговой сварки строятся на значительном упрощении имеющих место в сварочной ванне явлений и использовании метода баланса сосредоточенных сил. Эти модели не учитывают в полной мере форму разделки кромок, подачу присадочной проволоки, не позволяют воспроизводить многопроходную сварку неповоротных стыков труб и рассчитывать параметры режима для получения шва с заданными размерами.

Поэтому в диссертационной работе были решены следующие задачи:

1. Разработать нестационарную физико-математическую модель (ФММ) процесса МОС, которая учитывает тепломассоперенос в сварочной ванне, наличие присадочной проволоки, форму разделки кромок, а также форму поверхности металла, сформировавшуюся после сварки предыдущих проходов и координаты положения сварочной горелки относительно разделки кромок.

2. Разработать алгоритм и программное обеспечение для расчета тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки для МОС по заданным геометрическим размерам сварного шва.

3. Создать методику программирования тока дуги в процессе МО С для обеспечения постоянства геометрических размеров шва в зависимости от угла поворота сварочной горелки.

4. Создать методику определения допускаемых отклонений параметров режима МОС, обеспечивающих соответствие требованиям НТД на размеры шва.

Во второй главе разработана нестационарная трехмерная ФММ процесса МО С вольфрамовым электродом, а также произведена оценка ее адекватности.

Пространство моделирования. При многопроходной сварке строение зоны формирования шва изменяется по мере сварки проходов. Для учйта этого изменения пространство моделирования разбито на зоны, рис. 1. Размеры зоны моделирования определены следующим образом: по угловой координате (границы фг1и фг2) были выбраны в соответствии с длиной сварочной ванны; по координате г (границы -гтт и г,™«) в соответствии с поперечными размерами разделки кромок; по координате г (границы Г\ и Г2) в соответствии с внешним и внутренним радиусами трубы.

Изменение строения пространства моделирования осуществляется в зависимости от результата моделирования формирования предыдущих проходов. В соответствии с изменением строения пространства моделирования при выполнении последующих проходов меняются теплофизические свойства в точках пространства моделирования.

Рис. 1. Зоны моделирования: Мя - металл стыкуемых труб; Мп - присадочная проволока; Мр - расплав; закристаллизовавшийся металл швов первого Muí и второго Мщ проходов; Мг - окружающий газ

Термодинамическая подмодель. Во всех точках пространства моделирования состояние вещества определяется энтальпией Я, вычисляемой решением нестационарного уравнения сохранения энергии:

Щ- = *)&ааг\ + С Н + у" %гас1Н, (1)

СЯ

где I — время; е - коэффициент, учитывающий конвективный тепломассопере-нос в сварочной ванне; Л(Т) - коэффициент теплопроводности, зависящий от

температуры Т; усв - вектор скорости сварки; уп - вектор скорости подачи присадочной проволоки.

Движение металла в сварочной ванне является турбулентным, поэтому учет конвективного тепломассопереноса осуществлялся увеличением молекулярной теплопроводности в е раз:

Т-Т Т

е = 1+ = 2-~-, (2)

где Ттх - температура ликвидуса.

Уравнение (1) решается при следующих граничных условиях, учитывающих форму разделки кромок на внешней поверхности трубы (см. рис. 1):

4 гдг

ЗЛзфф ш / 2 ехр

71г.

|-а(Г-70)приг = гв„еш(г);

V г,- ; (3)

- а(Г - Т0) при г = генуг,

где f — поправочный коэффициент, учитывающий отклонение закона распределения теплового потока дуги от нормального при горении дуги над неплоской поверхностью; ц^ф - эффективный КПД дуги; / -ток дуги; С/- напряжение дуги; г, - эффективный тепловой радиус пятна нагрева дуги; Л - расстояние от оси дуги до рассматриваемой точки; Т0 - температура окружающей среды; а - коэффициент конвективной теплоотдачи; гюкш, гонуг, гт„, гтах, срг1, <рг2 - границы области моделирования.

Поправочный коэффициент/вычисляется по формуле:

/ =

вч+\1-вчГТ

(4)

где ач - безразмерный параметр распределения, вычисляемый по полиному: ач = 0,7 -0,125(/ - 3,0)- 0,04344^ - 0,5)- 0,325/^ - 0,002/,

где Икр - глубина впадины под дугой.

Коэффициент теплопроводности различен для разных зон области моделирования:

(Хп при г,ф,геМп; КцЛш(п)ДрпРи Г>Ф>2 е Мд,МШ(п), МР.

Эффективный тепловой радиус пятна нагрева дуги, напряжение дуги и ее эффективный КПД были вычислены по полиномам, полученным В.А. Суд-ником и A.C. Рыбаковым:

гх = 0,843-7-Ю-4/+ 0,043/, (5)

где/-длина дуги.

U = 6,83 + 0,0007/ + 8,63/; (6)

Лэфф = 0,947 -17 ■ 10'5 / - 0,57/ + 0,02vCB. (7)

Подмодель формирования поверхностей расплава. Положение свободных поверхностей сварочной ванны определяется решением уравнения равновесия давлений на этих поверхностях: сил поверхностного натяжения ра, дуги рЛ, отдачи паров pv, гидростатического ря и внутреннего рь: -для верхней поверхности:

Pa+Pa+Pv + Pg + Pb=°l (8)

-для нижней поверхности:

Pa+Pv + Pg + Pb=°■ (9)

Давление сил поверхностного натяжения является функцией кривизны поверхности расплава и описывается:

, (U д гК2 , д г12 P° = ±av)—TZ2+-rr

l/U dz

(10)

где с (Т) - поверхностное натяжение расплава; Гх^ср, г) - координаты поверхностей сварочной ванны: верхней (индекс 1) и нижней (индекс 2).

Принято, что давление дуги распределено по нормальному закону:

Гз 21

Ра (К) ~ ехР 4 Л2 , (11)

и

где а - эмпирический коэффициент; г3 - силовой радиус дуги, вычисленный по формуле, полученной В.А. Судником и А.С. Рыбаковым:

г$ = 0,02765-// + 0,495/. (12)

Давление паров металла определяется по температуре Г в произвольной точке на поверхности расплава по формуле:

\прч=-А!Т+В + С\%Т, _ (13)

где А, В, С-табличные эмпирические коэффициенты.

Гидростатическое давление определяется:

Ре=РВИ, (14)

где р — плотность расплава; g - гравитационное ускорение; И - высота столба расплава между наивысшей точкой сварочной ванны (точка с максимальной потенциальной энергией) и рассматриваемой точкой поверхности ванны.

Внутреннее давление рь корректируется в процессе моделирования для обеспечения равенства объемов расплава и закристаллизовавшегося металла:

Ръ1 = Р'ъ^> (И)

где К7ек - объем металла в сварочной ванне в текущий момент времени; Кд -объем закристаллизовавшегося металла.

Граничное условие для уравнений (8-9) на фронте плавления гш^((р, г) соответствует линии сопряжения поверхностей между расплавом М? и газом Мг с поверхностью твёрдого металла деталей Л/д или присадочной проволокой Мп ''лик (Ф> г) = (Мд и Мп) п МР п МГ.

Граничные условия для уравнений (8-9) на фронте кристаллизации гсол(ф,г) = Мд пМР Г\МГ определяются на основе линейной интерполяции

поверхности расплава и шва, формально записанной в виде:

'V*-£*,-<>. (16)

г22с1<р2

Результатом решения уравнений (8-9) являются координаты верхней г, (ф, г) и нижней г2 (ф, г) поверхностей шва.

Таким образом, физико-математическая модель процесса МОС состоит из 16 основных уравнений (1-16), базовыми из которых являются уравнение энергии (1) и уравнения равновесия давлений на поверхностях сварочной ванны (8-9), решение которых позволяет определить координаты поверхностей сварочной ванны и шва. Общее количество уравнений в модели - 28.

Связанная постановка задачи и численное решение. В основе численного решения уравнений модели лежит метод расщепления по физическим процессам. В одном цикле, поочередно, происходит решение уравнений энергии (1) и равновесия давлений (8-9). Результаты решения уравнения энергии являются исходными данными для решения уравнений равновесия. Границы расплава, соответствующие температуре выливания Тъыл сварочной ванны, вычисляемой через температуру солидуса ГСШ1 и ликвидуса 7"лик, Твыл =ГС0Л + 0,25(ГЛИ1С -Гсол), являются граничными условиями для решения уравнений равновесия давлений. В свою очередь, форма поверхности сварочной ванны, получающаяся в результате решения уравнений равновесия, учитывается в распределении теплового потока дуги при измененной форме поверхности металла. Таким образом, происходит непрерывное изменение строения пространства зоны моделирования.

Численное решение уравнений модели реализовано конечно-разностным методом и построено на принципе сквозного счета по всей области моделирования, которая покрывается разностной сеткой с шагами Дг, Дф, Аг вдоль координатных направлений в подвижной цилиндрической системе координат.

На основе разработанной модели был создан программный комплекс «МиШРаяйТЮ v. 1.0», предназначенный для расчета размеров многопроходного шва по заданным параметрам режима МОС, а также расчета тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки для получения шва с заданными размерами.

Модель была проверена на адекватность по экспериментальным данным. Проверка адекватности произведена по методике сравнения множеств результатов имитаций единичных опытов, выполненных при разных наборах параметров режима по формуле несистематической погрешности:

s0 =1

I

( -т ^TCCT,j ^CIIM.J

т .Уют,] + ycuM.j

(17)

где т - количество опытов; j/lecTJ - результат эксперимента в j-ом опыте; _yc„MJ -результат компьютерной имитации в j- ом опыте.

Для проверки адекватности модели были использованы трубы со следующими разделками кромок, рис. 2.

Рис. 2. Геометрические параметры разделок кромок под сварку, использованных для верификации модели: а) К-образная; б) соединение с V-образной разделкой с притуплением кромок замкового типа; в) соединение с F-образной разделкой без притупления кромок замкового типа; г) соединение с {/-образной разделкой с притуплением кромок замкового типа

На разделке по рис. 2, а, была выполнена сварка корневого прохода. Далее вырезались шлифы в положениях 0°, 90°, 180°, 270°. Сварка на разделках по рис. 2, б, в, г, была выполнена несколькими проходами, и шлифы вырезались в положении 0° (нижнем положении), рис. 3.

В качестве верифицируемых параметров для корневого шва были выбраны его выпуклость и ширина снизу, как наиболее важные параметры, определяющие эксплуатационные характеристики шва первого прохода. Для многопроходной сварки верификация проводилась на основе ширины шва сверху и его выпуклости сверху.

Разработанная модель позволяет рассчитывать неповоротные трубные стыки в следующих диапазонах геометрических параметров: внутренний диаметр трубы 100 - 200 мм, толщина стенки 2-10 мм. Модель позволяет варьировать режимы сварки в следующих пределах: ток дуги 80 - 400 А, длину дуги 1-3 мм, скорость сварки 0,1 - 5 м/мин, скорость подачи присадочной проволоки 0 - 5 м/мин, диаметр присадочной проволоки 1-2 мм.

Поэтому натурные эксперименты проводились при следующих параметрах: материал трубы - ст. 12Х18Н10Т, внутренний диаметр - 108 мм, защитный газ - аргон 100%, W-электрод, диаметр электрода 2 мм, диаметр притупления 0,5 мм, угол заточки 30 град., присадочная проволока Св-04Х19Н11МЗ диаметром 1,6 мм (для многопроходной сварки).

8Г

г6Г 1

«41-«Г

2,1

У

с

1 i

1/

15

110

0.8г

10.4Н

0.2г

I / / /

! 1 4

ь

, с

4

6

8

0.2

а)

0.4 0.6 0.8 1.0 в.,,,. мм

о - гюлажанив С ^ • попажвнио 180' о- положение 9<Г А -положение270' б)

/ Ь

у

5 Ю мм

В)

1.5

|1.0 4

0.5

15

0.5 1.0 мм

Г)

1.5

Рис. 3. Графики соответствия расчетных и экспериментальных данных для однопроходной сварки:

а) ширина шва снизу;

б) выпуклость (вогнутость) шва снизу. Для многопроходной сварки:

в) ширина шва сверху;

г) выпуклость шва сверху

Погрешность расчетных данных относительно экспериментальных составила (17): для ширины снизу составила 7%, а для выпуклости снизу - 8%. Для многопроходной сварки погрешность для ширины шва сверху составила 4%, а для выпуклости шва сверху - 12%.

Кроме этого, модель была верифицирована по литературным данным для исследования правильности воспроизведения геометрии сварного шва.

Влияние геометрии разделки кромок. Моделировали влияние величины ширины полки разделки на величину вогнутости обратной стороны однопроходного шва в-потолочном положении на трубе с внутренним диаметром 100 мм. При сварке в потолочном положении с использованием И-образной разделки кромок на трубах с внутренним диаметром (£>вн>т) более 80 мм происходит формирование значительного ослабления обратной стороны шва. При использовании ¿/-образной подготовки кромок вогнутость шва меньше, чем при V-образной разделке. На рис. 4 приведены зависимости величины вогнутости шва однопроходной сварки в потолочном положении от тока дуги при разных значениях ширины полки разделки (в пределах значений, определенных в отраслевых НТД и ГОСТ 16037-80), полученные при компьютерном моделировании. Расчетные результаты хорошо согласуются с данными Ю.Ф. Юрченко (на рис. 4 показаны пунктирными линиями) и показывают, что модель правильно воспроизводит влияние формы разделки кромок на возникновение вогнутости шва.

Ток дуги, А

Рис. 4. Зависимость величины вогнутости т от тока при разной ширине полки разделки при сварке в потолочном положении: 1-6=0мм; 2-6=1,5мм; 3-6=2мм; 4-6=3 мм; 5-Ь=4мм. Материал трубы - ст. 12Х18Н10Т-, = 100 мм; 5 = 5 мм; с ~ 2,5 мм; / = 1,5 мм; у„ = 0,2 м/мин; Аг-100%; ^-электрод; с/э = 2 мм; с/пР = 0,5 мм; угол заточки - 30 град.

Влияние пространственного положения сварки. Моделировали влияние пространственного положения сварки на геометрические размеры однопроходного шва, рис. 5. Полученные результаты по геометрии шва хорошо согласуются с литературными данными В.А. Букарова (на рис. 5 показаны пунктирными линиями).

1.2 0.8 0.4

-0.! -1.2

MXi IT- •f^Jir

CS'*

<f 18<Г 270* 360*

1В0в 270* 360*

Рис. 5. Влияние пространственного положения сварки на геометрию однопроходного шва. Материал трубы - ст. 12Х18Н10Т; 5 = 5 мм; с = 1,5 мм; / = 150 А; / = 1,5 мм; v„ = 0,2 м/мин

Таким образом, модель правильно воспроизводит эволюцию геометрии шва, а точность расчета геометрических размеров шва - приемлема для инженерных задач.

В третьей главе изложена методика раскладки отдельных проходов в разделке, расчета тока дуги и его программирования в зависимости от угла поворота сварочной горелки, скорости подачи присадочной проволоки для получения шва заданных размеров, расчета вероятности получения шва заданных размеров с учетом вероятных отклонений параметров режима от оптимальных значений, определения допусков на нестабильные параметры режима сварки, обеспечивающие получение шва заданных размеров с требуемой доверительной вероятностью.

Раскладка валиков в разделке при моделировании осуществляется посредством задания в программе «Ми1ИРа.™Т1С у. 1.0» значений поперечной г и вертикальной г координат конца электрода и присадочной проволоки (г, г) относительно центра стыка и поверхности наплавления, полученной при моделировании предыдущих проходов. Для исключения появления несплавлений между отдельными проходами, позиционирование электрода в поперечном направ-

лекии происходит относительно линий сплавления отдельных проходов между собой.

Определение параметров режима. Исходными данными являются размеры поперечного сечения шва, рис. 6, а: ширина е\ и выпуклость g| снизу, выпуклость сверху g и глубина проплавления металла шва предыдущего прохода Апр (в соответствии НТД), рис. 6, б.

Необходимо определить ток дуги и скорость подачи присадочной проволоки для обеспечения заданных размеров многопроходного шва.

Рис. 6. Геометрические размеры шва при многопроходной сварке:

а) при первом проходе;

б) при наплавочных проходах

Для определения тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки использован алгоритм решения задач синтеза (обратных задач), основанный на автоматическом регулировании определяемых параметров режима в ходе имитации сварки. Данный алгоритм входит в состав программы <(MuliiPas.iT/G v. 1.0» и основан на законах автоматического регулирования параметров режима лазерной сварки, разработанных В.А. Ерофеевым, и адаптированных для дуговой сварки.

Ток дуги при сварке первого прохода меняется в соответствии с формулой:

/ -/ , А/'"Р+Ае| аЫ 1 Г18ч

где /к, /к+1- значения тока дуги на к-ом и к+1-ом шаге имитации; Д Апр = Лпр0 - Апр к — разность между заданным и полученным на к-м цикле значениями глубины проплавления; Ьех - е^ - е,^) - разность между заданным и полученным на к-м цикле значениями ширины шва с обратной стороны стыка; А

кГ

"Рк

— относительный коэффициент чувствительности отклонения глу-

бины проплавления к изменению тока; М - шаг времени при имитации процесса сварки; а - температуропроводность свариваемого металла.

При последующих проходах ток дуги корректируется для получения заданной глубины проплавления металла шва предыдущего прохода А„ро:

4+1 - 4

1 +

''прО

■ А„рк аД?

А,

прО

ГА,

пр о

(19)

Для получения заданной высоты наплавки А0 на данном проходе регулируется скорость подачи присадочной проволоки:

ук+1=ук

' п у п

1 +

к - к

(20)

где уп

,.к + 1

- скорость подачи присадочной проволоки на ¿-ом и &+/-ом шаге имитации; Ъ0, К - заданное и достигнутое значения высоты валика наплавочного прохода; относительный коэффициент чувствительности высоты валика наплавочного прохода к изменению скорости подачи присадочной проволоки:

«Л

у; я</„

(21)

где с!а - диаметр присадочной проволоки.

Параметр ко отсчитывается от нижней точки поверхности наплавления,

рис. 7.

г ♦ Рис. 7. Определение высоты наплав-

ляемого валика А0

Для обеспечения постоянства геометрических размеров сварного шва по всему периметру трубного стыка предложена методика программирования сварочного тока в зависимости от положения сварки. Она заключается в обобщении результатов расчетов сварочного тока в разных пространственных положениях 0° - 360°, при условии, что все остальные параметры режима постоянны.

Определение вероятности получения соединения заданных размеров. Параметры сварки в реальных условиях нестабильны, что вызывает нестабильность размеров шва. Нужно оценить вероятность получения шва требуемых размеров при заданной нестабильности параметров режима.

Если допустить, что плотность вероятности значений показателей качества шва распределена по нормальному закону, то вероятность ру соответствия показателя качества у0(ф) допускам определяется с помощью функции Лапласа Ф:

- при одностороннем допускеу<>(<р)>уъ'

■{ >У)(ф)--Уп>

• при двухстороннем допуске у0,< у0(<р)< Ут'

Рг

рг = 0,5 + Ф

„ ф( Уо(ф)-УР1

(22)

(23)

где и б! - среднеквадратические отклонения размеров шва от номинального значения, соответственно в большую сторону (знак «+») и меньшую сторону

(знак «-»), вычисляемые на основе компьютерного моделирования и плана вычислительного эксперимента.

Если качество шва оценивают по нескольким размерам вероятность соответствия всем показателям качества определяется произведением вероятностей:

Р=ПР& (24)

где_/, т — номер и количество учитываемых показателей качества.

Определение допусков на параметры процесса. Рассчитанная таким образом вероятность (24) должна быть не меньше общепринятого при технических решениях порога вероятности р0 = 0,95. Если это не так, то необходимо определить допустимый уровень рассеяния 50, вызываемый нестабильностью всех параметров, из решения обратной задачи по оценке вероятности получения размеров наплавляемых проходов в пределах заданных допусков:

Ф

+ ф( У рг~ -Уо(ф)

(25)

Затем решается вариационная задача по определению допустимого уровня So вклада нестабильности отдельных параметров процесса в общее допустимое рассеяние S0:

S0 (<p)=Tjtmm(sy,SDf, (26)

S¡) =var

где S¡y - среднеквадратическое отклонение размера шва Y, вызванное нестабильностью Лг-го параметра режима процесса.

Решение вариационной задачи заключается в задании общего допустимого уровня Sa вклада нестабильности для отдельных параметров процесса и последующего контроля тех из них, среднеквадратические отклонения которых выше уровня Sq■ При этом необходимо соблюсти равенство (26).

Параметры х{, для которых Sx >SD, должны контролироваться и для

5 х

них назначается допуск x¡ ± Dx¡; Dx¡ =SD —у-, где S,x - среднеквадратическое

отклонение X¡-ro параметра режима процесса, S,Y - среднеквадратическое отклонение У,-го геометрического размера шва.

В четвертой главе описанная методика была использована при разработке технологии двухпроходной сварки в ремонтных условиях неповоротного трубного стыка (сталь ¡2X18H10T, присадочная проволока Св-04Х19Н11МЗ диаметром 1,6 мм) регенеративной установки ПН-1800 атомного реактора РБМК-1000, с толщиной стенки 5 мм и внутренним диаметром 108 мм. В соответствии с отраслевыми требованиями (НТД) размеры шва должны удовлетворять допускам на ширину шва с обратной стороны е, > 0,5 мм, на выпуклость шва снизу - 0,8 < < 1,6 мм, на глубину проплавления металла предшествующего прохода 0,5</г„р<2,1 мм и на выпуклость шва сверху 0<£<1,6 мм.

Скорость сварки и длина дуги были выбраны согласно рекомендациям отраслевой НТД. Ток дуги для сварки первого и второго проходов рассчитывался в ходе моделирования по формулам (18-19) для получения заданного значения ширины шва с обратной стороны и глубины проплавления металла первого прохода. При сварке наплавочного прохода в ходе моделирования также регулировали скорость подачи проволоки (20) для получения заданной толщины наплавки. Значение тока, определенное этим способом, зависит от пространственного положения сварки, рис. 8.

О' 50' 100" 160' 2001 250' 300' 350' Положение сварки, град.

0' 50' 100" 150' 200' 250' 300' 350' Положение сварки, град.

а)

б)

Рис. 8. Изменение сварочного тока в зависимости от угла поворота сварочной горелки, полученное моделированием:

а) первый проход;

б) второй проход

Обработка результатов моделирования (см. рис. 8) позволила получить полиномы зависимости тока дуги от положения сварки:

- для первого прохода /,(ф)« 109 + 0,04ср- 2• 10~3ф2 - 4 • 10"8ср3;

- для второго прохода /2(ф)и168 + 0,12ф-6-10~4ф2 + 6-10-7ф3.

Экспериментальная сварочная установка, расчетные и натурные шлифы

для четырех основных пространственных положений приведены на рис. 9-10.

На следующем этапе была оценена стабильность сварки. Использованы данные о предельных отклонениях параметров режима от оптимальных значений, полученные на основе измерений в ремонтных условиях для данного комплекта оборудования: по току (I) ±6%, по длине дуги (I) ±0,2 мм, по скорости сварки (у^ и подачи проволоки (Я^ ±7%. Кроме того, учитывался сборочный зазор (Ь) в пределах 0 - 0,3 мм из-за неточности сборки стыка, а также погрешность установки электрода в поперечном направлении (А) 0 - 0,5 мм.

Варьируя перечисленные параметры при различных комбинациях указанных отклонений, определили среднеквадратические отклонения размеров шва. Наиболее нестабильными размеры шва оказались в потолочном положении сварки. В этом положении рассеяние размеров шва характеризуется следующими отклонениями от значения, полученного при оптимальном режиме: ширина шва снизу 3,1^24. выпуклость шва снизу -0,4^''047, глубина проплавления металла предыдущего прохода 1,2^'дз, выпуклость шва сверху 1,2^о''02.

Вероятности соответствия перечисленных размеров требованиям НТД составляют (22-23): по ширине шва снизу 0,98, по ширине шва с обратной стороны 0,99, по глубине проплавления разделки кромок 0,95, по выпуклости шва сверху 0,99. Общая вероятность (24) соответствия по всем размерам составила 0,91.

Так как эта вероятность недостаточна и должна быть не менее 0,95, был выполнен анализ значимости стабильности параметров сварки (25). Например, для потолочного и наиболее нестабильного положения, эта значимость иллюстрируется диаграммами на рис. 11.

Из рис. 11 видно, что нестабильности тока, скорости сварки, скорости подачи присадочной проволоки и сборочного зазора определяют вероятность получения качественного шва. Стабильность этих параметров необходимо увеличить. Для оценки допусков на отклонения этих параметров решена вариационная задача (26), в результате чего определены следующие значения допусков, табл., обеспечивающих уровень доверительной вероятности не менее 0,95.

Рис. 9. Внешний вид монтажного трубосварочного автомата ТАМ-2, использованного для экспериментальной отработки рассчитанных параметров режима

Рис. 10. Расчетные и натурные шлифы: а) нижнее положение - 0° (I\ = 110 А, /2 = 170 А); б) положение на спуск - 90° (/, = 112 А, 12= 176 А); в) потолочное положение - 180° (/, = 115 А, 12 = 178 А); г) положение на подъем - 270° (/, = 112 A, h = 173 А); vCBl = 0,20 м/мин, vCB2 = 0,18 м/мин, v„ = 3 м/мин; присадочная проволока С в- 04X19Н11МЗ, d„= 1,6 мм; защитный газ - 100% Ar, d, = 2,0 мм

шШЁЗ^1

в) Г)

Рис. 11. Вклад отклонений отдельных параметров сварки в потолочном положении в суммарную дисперсию: а) выпуклости шва снизу б) ширины шва снизу е,; в) выпуклости шва сверху г) глубины про-плавления Апо

№ Параметр процесса Параметр и допуск xi ±

Проход 1 Проход 2

1 Ток дуги,/, А 115±4 178±3

2 Длина дуги, /, мм Не контрол. Не контрол.

3 Скорость сварки, уСВ) м/мин 0,20±0,01 0,18±0,01

4 Зазор, 5, мм 0+0,20 —

5 Скорость подачи проволоки, 1>п, м/мин -- 3±0,06

Таким образом, новые допуски на контролируемые параметры режима сварки составили: по току дуги ±2%, по скорости сварки ±5%, по скорости подачи проволоки ±2%. Кроме этого, необходимо уменьшить максимальную величину сборочного зазора в трубном стыке до 0,2 мм.

Разработанные методологические подходы по определению оптимальных параметров режима многопроходной орбитальной сварки, вероятности получения шва требуемых размеров при заданной нестабильности технологических параметров, а также допусков на нестабильные параметры, при которых обеспечивается требуемое значение этой вероятности, были использованы при подготовке технических требований на проектирование автоматов и источников питания для орбитальной сварки, а также технологических рекомендаций для создания технологии МОС трубных стыков регенеративной установки ПН-1800 атомного реактора РБМК-1000 в ремонтных условиях.

Таким образом, применение программного обеспечения «МиШРахъТЮ у. 1.0» повышает эффективность и экономичность разработки технологии процесса МОС, так как позволяет существенно уменьшить объем экспериментальной работы.

Общие выводы и основные результаты работы

1. Анализ технологических особенностей многопроходной орбитальной сварки показал, что основными задачами разработки техпроцесса МОС являются расчет параметров режима и допусков на них, обеспечивающих получение шва с размерами, находящимися в пределах установленных НТД допусков. Лабораторные условия, в которых в большинстве случаев производится решение указанных задач, сильно отличаются от монтажных и ремонтных условий, где выполняется промежуточная или окончательная сборка трубопроводов атомной энергетики. Это обосновало целесообразность создания компьютерной программы для решения основных задач разработки технологических процессов МОС трубопроводов атомной промышленности.

2. Разработана нестационарная физико-математическая модель процесса многопроходной орбитальной сварки вольфрамовым электродом в виде системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса и равновесия давлений на поверхности расплава, учитывающая наличие присадочной проволоки, форму разделки кромок, координаты положения сварочной горелки относительно разделки кромок, а также форму поверхности металла, сформировавшуюся после сварки предыдущих проходов и позволяющая рассчитывать геометрические размеры шва при заданных параметрах режима.

3. Была произведена оценка адекватности модели по экспериментальным данным. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что для корневого шва погрешность для ширины снизу составила 7%, а для высоты выпуклости снизу - 8%. Для многопроходной сварки погрешность для ширины шва сверху составила 4%, а для выпуклости шва сверху - 12%.

4. Разработаны алгоритмы решения уравнений модели МОС и расчета тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки по заданным геометрическим размерам шва с учетом коэффициентов чувствительности. На основе разработанной модели и этих алгоритмов написана компьютерная программа «МиШРюзТЮ v. 1.0».

5. С использованием программы «МиШРаяяТЮ V. 1.0» создана методика программирования сварочного тока в зависимости от угла поворота сварочной горелки, заключающаяся в обобщении результатов расчетов сварочного тока в пространственных положениях 0° - 360°.

6. На основе разработанной программы «МиЫРазьТЮ v. 1.0» создана методика определения допустимых отклонений на нестабильные параметры режима, обеспечивающие получение шва с размерами, находящимися в пределах допуска, установленного в нормативно-технической документации.

7. Расчет с использованием разработанной модели подтвердил, что потолочное положение является наиболее неблагоприятным при формировании шва и вызывает наибольшие отклонения его геометрических размеров в результате нестабильности параметров режима сварки; при оптимизации параметров режима по стабильности при разработке технологии сварки конкретного трубного стыка этот факт позволил определить степень влияния отклонений пара-

метров режима сварки на размеры шва в следующей последовательности (от наиболее влияющего фактора к наименее влияющему):

- на первом проходе (ток дуги, зазор в трубном стыке, скорость сварки, смещение электрода поперек стыка, длина дуги).

- на втором проходе (скорость сварки, ток дуги, скорость подачи присадочной проволоки, смещение электрода поперек стыка, длина дуги).

8. Разработанные методики расчета геометрических размеров шва при заданных параметрах режима, определения тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки для получения шва заданных размеров, оценки вероятности получения шва заданных размеров, а также расчета допусков на параметры режима с использованием программы «МиШРшхТЮ V. 1.0» были внедрены в ФГУЛ «ИСК «Росатомстрой» - HИKIÍMT, где они были использованы при подготовке технических требований на проектирование автоматов и источников питания для орбитальной сварки, а также технологических рекомендаций для создания технологии МОС трубных стыков регенеративной установки ПН-1800 атомного реактора РБМК-1000 в ремонтных условиях.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Полосков С.И., Ерофеев В.А., Масленников А.В. Прогнозирование качества сварных соединений на основе физико-математической модели.процесса орбитальной сварки // Сварочное производство, 2005, №2, С. 8-16.

2. Полосков С.И., Ерофеев В.А., Масленников А.В. Определение оптимальных параметров автоматической орбитальной сварки на основе компьютерного моделирования // Сварочное производство, 2005, №10, С. 6-12.

3. Полосков С.И., Ерофеев В.А., Масленников А.В. Методика квалимет-рической оценки процессов автоматической орбитальной сварки // Сварочное производство, 2005, №12, С. 14-24.

Статьи и материалы конференций

4. Масленников А.В., Ерофеев В.А. Компьютерное моделирование течения расплава в сварочной ванне // Компьютерные технологии в соединении материалов. 4-ая Всероссийская научно-техническая конференция: Сб. тез. докл. — Тула: ТулГУ, 2003. -156 с.

5. Масленников А.В., Ерофеев В.А. Математическая модель течения расплава в сварочной ванне при сварке плавлением // Компьютерные технологии в соединении материалов. 4-ая Всероссийская научно-техническая конференция: Сб. избранных докл. - Тула: ТулГУ, 2004. -132 с.

6. Ерофеев В.А., Масленников А.В. Физико-математическая модель процесса многопроходной дуговой сварки // Компьютерные технологии в соединении материалов. Труды Первой Международной научно-технической Интернет-конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» 2004-2005 - Тула, ТулГУ, 2005. -356 с.

7. Масленников А.В. Определение оптимальных параметров режима многопроходной дуговой орбитальной сварки на основе компьютерного моделирования // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сборник статей. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - 340 с.

Публикации в зарубежных изданиях

8. S.I. Poloskov, V.A. Erofeev, A.V. Maslennikov. Using a physical-mathematical model of the process of orbital welding for predicting the quality of welded joints // Welding International, 2005, Vol. 19, №7, pp. 562-567.

9. S.I. Poloskov, V.A. Erofeev, A.V. Maslennikov. Determination of the optimum parameters of automatic orbital welding on the basis of computer modeling// Welding International, 2006, Vol. 20, №3, pp. 226-232.

10. S.I. Poloskov, V.A. Erofeev, A.V. Maslennikov. A method of qualimetric evaluation of the processes of automatic orbital welding // Welding International, 2006, Vol. 20, №5, pp. 395-404.

11. A. Maslennikov, V. Erofeev, F. Rieg. Development of a physico-mathematical model for the weld pool surfaces during multi-pass TIG-welding in different spatial positions // Materialien zum wissenschaftlichen Seminar der Stipendiaten des "Michail Lomonosov"-Programms 2007/08,2008, pp. 126-128.

ДЛЯ ЗАМЕТОК

I

Изд. лиц. №020300 от 12.02.1997. Подписано в печать ¿СО 2

Формат бумаги 60х 84 1/16. Бумага офсетная. '

Усл. печ. л. 1.2. Уч. изд. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № £

Тульский государственный университет 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ, 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151.

Перечень условных обозначений и сокращений.

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи работы.

1.1. Технология многопроходной орбитальной сварки.

1.2. Трубопроводы АЭС и их материалы.

1.3. Оборудование для автоматической орбитальной сварки трубопроводов.

1.4. Воспроизводимость качества сварных соединений при многопроходной орбитальной сварке.

1.5. Выбор технологии и параметров режима сварки.

1.6. Существующие физико-математические модели орбитальной сварки

1.6.1. Модели баланса сосредоточенных сил в ванне.

1.6.2. Теплопроводные капиллярно-гидростатические модели.

1.7. Ключевые особенности реализации технологии многопроходной орбитальной сварки.

Выводы по главе 1.

Цель и задачи работы.

Глава 2. Разработка физико-математической модели многопроходной орбитальной сварки W-электродом.

2.1. Особенности создания модели.

2.2. Физические процессы, пространство моделирования и система координат.

2.3. Термодинамическая подмодель сварочной ванны и дуги.

2.4. Подмодель формирования поверхностей расплава.

2.5. Численная реализация.

2.5.1. Общие положения.

2.5.2. Решение уравнения энергии.

2.5.3. Решение уравнений равновесия давлений.

2.6. Свойства материала.

2.7. Алгоритм и структура программного обеспечения.

2.8. Проверка адекватности модели.

2.8.1. Методики оценки адекватности.

2.8.2. Условия проведения натурных экспериментов.

2.8.3. Оценка адекватности модели.

2.8.4. Проверка модели по литературным данным.

2.8.4.1. Влияние формы разделки кромок на геометрию шва.

2.8.4.2. Влияние пространственного положения на геометрию шва.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Решение технологических задач на основе компьютерного моделирования.

3.1. Задачи создания технологии сварки.

3.2. Определение количества проходов и их раскладка в разделке.

3.3. Определение параметров режима сварки.

3.3.1. Основные положения.

3.3.2. Определение параметров режима сварки первого прохода.

3.3.3. Определение параметров режима сварки наплавочных проходов.

3.4 Оценка стабильности сварки.

3.5. Оценка вероятности получения соединения заданных размеров.

3.6. Оценка допусков, обеспечивающих высокую вероятность соответствия размеров шва заданным значениям.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Использование программы «MultiPassTIG v. 1.0» при создании технологии сварки трубного стыка атомного реактора РБМК-1000.

4.1. Исходные данные.

4.2. Определение параметров режима сварки.

4.3. Оценка стабильности процесса и вероятности получения соединения заданных размеров.

4.4. Расчет допусков, обеспечивающих высокую вероятность соответствия размеров шва требуемым значениям.

Выводы по главе 4.

В атомной и энергетической отраслях промышленности РФ используется большое количество трубных стыков диаметром более 100 мм из высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, позволяющие транспортировать коррозионно-агрессивные высокотемпературные среды. По различным причинам такие свариваемые стыки находятся в неповоротном состоянии, и сварка осуществляется в различных пространственных положениях. К размерам сварных швов этих трубопроводов предъявляются жесткие требования.

Анализ технологических особенностей сварки этих трубопроводов при ремонте показал, что причиной несоответствия размеров швов требованиям нормативно-технической документации (НТД) являются случайные отклонения параметров процесса, обусловленные неточностью сборки стыка под сварку, базирования стыка относительно горелки в процессе сварки, нестабильностью работы источника питания и т.д. Кроме того, отклонения размеров шва от нормативных значений обусловлены изменением пространственного положения сварки.

При создании технологии необходимо определить оптимальные параметры режима и допуски на них, при которых удовлетворяются требования НТД. На практике эта задача решается экспериментально, что требует значительных материальных и временных затрат. Особенно эти затраты существенны при создании технологии многопроходной сварки, где параметры необходимо определить для каждого прохода или слоя. Это делает экспериментальную методику крайне неэффективной при определении допусков на параметры и оптимизации процесса по стабильности формирования шва. С другой стороны, развитие методов компьютерной разработки технологий и создание специализированного программного обеспечения позволяют значительно снизить затраты при подготовке новых производств.

Существующие на рынке коммерческие пакеты типа ABAQUS, SYSWELD, ANSYS, MARC и др. для выполнения термических и термодеформационных расчетов методом конечных элементов не снижают остроты проблемы разработки специализированного программного обеспечения, так как эти пакеты не учитывают ряда специфических вопросов описания явлений, сопровождающих процесс сварки [1]. Это требует создания физико-математических моделей (ФММ) новых процессов и совершенствования уже существующих моделей, представляемых инженерам-пользователям в виде коммерчески доступного программного обеспечения.

Автоматическая многопроходная орбитальная сварка неплавящимся электродом (МОС) нашла широкое применение в атомной и энергетической промышленности в тех случаях, когда свариваемые стыки труб по различным причинам не могут устанавливаться в процессе сварки в удобное положение, обеспечивающее формирование шва в нижнем или близком к нему положении [2]. Основной задачей создания технологии МОС является определение параметров процесса, таких, как ток дуги и закон его изменения в зависимости от угла поворота сварочной горелки, скорость сварки, скорость подачи присадочной проволоки, которые обеспечивают получение профиля шва с заданными размерами. Кроме этого, решаются задачи выбора подходящего оборудования. Завершающим этапом создания технологии является оценка качества сварного соединения при выбранных параметрах режима и анализ соответствия показателей качества требованиям к сварному соединению.

Поэтому решение проблемы определения оптимальных параметров режима и допускаемых отклонений на них, а также программирования параметров режима в процессе МОС на основе численного моделирования, обеспечивающих соответствие жестким требованиям НТД на размеры шва, является актуальной задачей.

Целью работы является повышение эффективности разработки технологического процесса орбитальной сварки вольфрамовым электродом трубопроводов диаметром более 100 мм на основе численного моделирования процесса.

Методы исследования

Экспериментальная отработка разработанных расчетных методов и математической модели проводилась с использованием трубосварочного монтажного автомата ТАМ-2, посредством изготовления макрошлифов поперечных сечений швов с последующим замером геометрических размеров. Решение уравнений разработанной математической модели процесса МОС реализовано численным конечно-разностным методом. Оценка погрешности модели произведена по методике сравнения множеств результатов расчетов с экспериментальными данными, выполненных при разных наборах параметров режима, а также посредством совмещения расчетных и натурных макрошлифов.

Научная новизна работы:

1. Разработана нестационарная физико-математическая модель процесса многопроходной орбитальной сварки вольфрамовым электродом в виде системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса и равновесия давлений на поверхности расплава, учитывающая наличие присадочной проволоки, форму разделки кромок, координаты положения сварочной горелки относительно разделки кромок, а также форму поверхности металла, сформировавшуюся после сварки предыдущих проходов.

2. На основе разработанной модели создан алгоритм для решения обратных технологических задач по определению оптимальных параметров режима сварки - тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки;

3. Созданы методики:

- программирования сварочного тока в процессе сварки для получения шва требуемых размеров;

- определения допустимых отклонений на нестабильные параметры режима, обеспечивающие получение шва с размерами, находящимися в пределах допуска, установленного в нормативно-технической документации.

Практическая ценность

На основе разработанных модели и алгоритмов была впервые создана компьютерная программа «MultiPassTIG v. 1.0» для моделирования формирования многопроходного шва в процессе орбитальной сварки, а также для решения обратных задач по определению тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки в ходе имитации формирования шва по заданным его размерам. Разработанные методики расчета геометрических размеров шва при заданных параметрах режима, определения тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки для получения шва заданных размеров, а также расчета допусков на параметры режима с использованием программы «MultiPassTIG v. 1.0» были внедрены в ФГУП «ИСК «Ро-сатомстрой» - НИКИМТ, где они были использованы при подготовке технических требований на проектирование автоматов и источников питания для орбитальной сварки, а также технологических рекомендаций для сварки трубных стыков регенеративной установки ПН-1800 атомного реактора РБМК-1000 в ремонтных условиях.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на Четвертой Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» (Тула, 2003 г.); на Первой Международной научно-технической Интернет-конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» (Тула, 2005 г.); на заседании кафедры СЛиТКМ Тульского государственного университета (Тула, 2008 г.); на заседаниях кафедры Технология сварочного производства ГОУ ВПО «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского (Москва, 2007, 2008 гг.); на научном семинаре стипендиатов Российско-германской программы «Михаил Ломоносов» 2007/08 (DAAD, Москва, 2008).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 11 работах. В том числе 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАК РФ, 3 работы - тезисы Международных и всероссийских конференций, 1 - в вузовском сборнике научных статей, 4 статьи опубликованы в зарубежных изданиях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 142 страницы машинописного текста, включая 62 рисунка и 17 таблиц. Список использованной литературы включает 110 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ технологических особенностей многопроходной орбитальной сварки показал, что основными задачами разработки техпроцесса МОС являются расчет параметров режима и допусков на них, обеспечивающих получение шва с размерами, находящимися в пределах установленных НТД допусков. Лабораторные условия, в которых в большинстве случаев производится решение указанных задач, сильно отличаются от монтажных и ремонтных условий, где выполняется промежуточная или окончательная сборка трубопроводов атомной энергетики. Это обосновало целесообразность создания компьютерной программы для решения основных задач разработки технологических процессов МОС трубопроводов атомной промышленности.

2. Разработана нестационарная физико-математическая модель процесса многопроходной орбитальной сварки вольфрамовым электродом в виде системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса и равновесия давлений на поверхности расплава, учитывающая наличие присадочной проволоки, форму разделки кромок, координаты положения сварочной горелки относительно разделки кромок, а также форму поверхности металла, сформировавшуюся после сварки предыдущих проходов и позволяющая рассчитывать геометрические размеры шва при заданных параметрах режима.

3. Была произведена оценка адекватности модели по экспериментальным данным. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что для корневого шва погрешность для ширины снизу составила 7%, а для высоты выпуклости снизу - 8%. Для многопроходной сварки погрешность для ширины шва сверху составила 4%, а для выпуклости шва сверху - 12%.

4. Разработаны алгоритмы решения уравнений модели МОС и расчета тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки по заданным геометрическим размерам шва с учетом коэффициентов чувствительности. На основе разработанной модели и этих алгоритмов написана компьютерная программа «MultiPassTIG v. 1.0».

5. С использованием программы «MultiPassTIG v. 1.0» создана методика программирования сварочного тока в зависимости от угла поворота сварочной горелки, заключающаяся в обобщении результатов расчетов сварочного тока в пространственных положениях 0° - 360°.

6. На основе разработанной программы «MultiPassTIG v. 1.0» создана методика определения допустимых отклонений на нестабильные параметры режима, обеспечивающие получение шва с размерами, находящимися в пределах допуска, установленного в нормативно-технической документации.

7. Расчет с использованием разработанной модели подтвердил, что потолочное положение является наиболее неблагоприятным при формировании шва и вызывает наибольшие отклонения его геометрических размеров в результате нестабильности параметров режима сварки; при оптимизации параметров режима по стабильности при разработке технологии сварки конкретного трубного стыка этот факт позволил определить степень влияния отклонений параметров режима сварки на размеры шва в следующей последовательности (от наиболее влияющего фактора к наименее влияющему):

- на первом проходе (ток дуги, зазор в трубном стыке, скорость сварки, смещение электрода поперек стыка, длина дуги).

- на втором проходе (скорость сварки, ток дуги, скорость подачи присадочной проволоки, смещение электрода поперек стыка, длина дуги).

8. Разработанные методики расчета геометрических размеров шва при заданных параметрах режима, определения тока дуги и скорости подачи присадочной проволоки для получения шва заданных размеров, оценки вероятности получения шва заданных размеров, а также расчета допусков на параметры режима с использованием программы «MultiPassTIG v. 1.0» были внедрены в ФГУП «ИСК «Росатомстрой» - НИКИМТ, где они были использованы при подготовке технических требований на проектирование автоматов и источников питания для орбитальной сварки, а также технологических рекомендаций для создания технологии МОС трубных стыков регенеративной установки ПН-1800 атомного реактора РБМК-1000 в ремонтных условиях.

1. САПР и экспертные системы в сварке: Известия Тульского государственного технического университета / Под ред. В.А. Судника. Тула, 1995, 161 с.

2. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки: В 3 т. Т. 2. Математическое моделирование и оптимизация формирования различных типов сварных швов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 601 с.

3. Шефель В.В. Автоматическая сварка трубопроводов атомных электростанций // Автоматическая сварка. 1987. - №2. - С. 45-50.

4. Фейгин Л.В. Сварочные работы на монтаже энергоблока с ВВЭР-1000 // Энергетическое строительство. 1983. - №8. - С. 29-33.

5. Луценко В.И. Сварочные работы на монтаже оборудования первого энергоблока Хмельницкой АЭС // Энергетическое строительство. -1987. №7.-С. 56-57.

6. Дубицкий А.К. Автоматическая аргонодуговая сварка тонкостенных труб // Сварочное производство 1969. - №10. - С. 19-20.

7. Петров А.В., Славин Г.А. Автоматическая сварка тонколистовой стали импульсной дугой в среде аргона // Сварочное производство -1961. -№2.-С. 18-21.

8. Непоп В.К. Orbital welding of stainless steel tubing for biophar-maceutical, food and dairy use // Tube International. 1999, Vol. 18. - September.-P. 349-353.

9. Ищенко Ю.С., Букаров B.A., Пищик B.T. Сварка неповоротных стыков труб без разделки кромок проникающей плазменной дугой // Сва-роч. пр-во. 1975. - №5. - С. 17-18.

10. Акулов А.И. Автоматическая сварка неповоротных стыков труб в среде углекислого газа // Сварочное производство, 1957, №10, с. 2529.

11. Верченко В.Р., Петров А.В., Баранов М.И. Автоматическая сварка неповоротных стыков труб // Сварочное производство, 1956, №6, с. 22-25.

12. Ищенко Ю.С. Обеспечение постоянства теплового режима ар-гонодуговой сварки кольцевых швов // Сварочное производство, 1966, №8, с. 7-10.

13. Монтаж и сварка трубопроводов из коррозионно-стойких сталей в атомной промышленности / Ю.Ф. Юрченко, В.В. Гума, В.В. Рощин и др.-М.: Атомиздат, 1966, 252 с.

14. Ряполов А.Ф. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов высокого давления. М.: Стройиздат, 1974. — 245 с.

15. Тавровский В.П. О необходимости регулирования давления газа при поддуве // Свароч. пр-во. 1967. - №4. - С.37-38.

16. Тавровский В.П., Гинзбург Г.М. Сварка неповоротных стыков трубопроводов без остающихся подкладных колец в монтажных условиях // Свароч. пр-во. 1968. - №2. - С.24-26.

17. Автоматическая дуговая сварка стыков труб методом автооп-рессовки / В.В. Рощин, Ю.С. Ищенко, В.А. Букаров, В.А. Хаванов // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Сварка в атомной промышленности, 1985, вып. 1 (14), с. 73-81.

18. Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Технология автоматической дуговой сварки трубных соединений и перспективы ее совершенствования // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Сварка в атомной промышленности, 1985, вып. 1 (14), с. 52-63.

19. Букаров В.А., Корнеев Ю.Н. Автоматическая сварка стыковых соединений проникающей дугой // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Сварка в ядерной технологии, 1985, вып. 2 (15), с. 4-14.

20. Савицкий М.М., Мельничук Г.М., Гинзбург Г.М. Технология сварки неповоротных стыков труб с активирующим флюсом // Автоматическая сварка, 1994, №9-10, с. 33-37.

21. Гинзбург Г.М., Бибиков А.В. Автоматическая аргонодуговая сварка неповоротных стыков труб из стали 1Х18Н9Т // Свароч. пр-во. — 1962. -№2.-С.21-23.

22. Вагнер Ф.А. Аргонодуговая сварка корневых швов неповоротных стыков трубопроводов // Свароч. пр-во. 1963. - №8. - С.41-42.

23. Гарбуль В.Ф., Канашкин Ю.П. Сварка корня шва неповоротных стыков труб проникающей дугой острозаточенным вольфрамовым электродом в полевых условиях // Свароч. пр-во. — 1985. №6. - С.2-4.

24. Bennet R.W. Tungsten arc welding the root pass of power-pipe joints // Weld. J. 1959, Vol.38. - №12. -P.l 175-1181.

25. Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1982. - 303 с.

26. Гладков Э.А. Управление процессами и оборудованием при сварке. М.: Изд-во «Академия», 2006. - 432 с.

27. Управление качеством продукции на предприятии / М.В. Григорьев, В.П. Рыбкин, Г.И. Беликова, Л.А. Воскресенский // Труды НИКИМТ: Электрофизические способы обработки материалов. Другие направления работ. М.: ИздАТ, 2003. - Т. 6. - С. 193-206.

28. Белоусов А.Н., Полосков С.И. Комплексная система обеспечения надежности сварочного оборудования для атомной промышленности //

29. Труды НИКИМТ: Сварка в атомной промышленности и энергетике. М.: ИздАТ, 2002. - Т. 2. - С. 281-309.

30. Белоусов А.Н., Гриненко В.И., Полосков С.И. Выбор и назначение показателей надежности трубосварочных автоматов // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Сварка в ядерной технологии. 1983. - Вып. 2 (11).-С. 57-61.

31. Судник В.А. Применение ЭВМ в сварочном производстве // Итоги науки и техники. Сер. Сварка. М.: ВИНИТИ, 1987. - Т. 18. - С. 371.

32. Букаров В.А. Разработка моделей управления дуговой сваркой в защитных газах//Сварочное производство. 1997. - №2. - С. 13-17.

33. Горбач В.Д., Поникаровский Р.Ф., Суздалев И.В. Надежность, качество и адаптивные процессы сварки // Сварочные чтения: Теория и практика. СПб: Институт сварки России (ВНИИЭСО), 2003. - С. 3-7.

34. Логвинов Р.В., Ерофеев В.А. Компьютерная модель дуги при сварке вольфрамовым электродом // Сварочное производство. 2005. - № 5. - С. 7-15.

35. Рощин В.В., Хаванов В.А. Сварочное оборудование НПО «НИКИМТ» // Сварочное производство. 1993. - №5. - С. 7-9,13.

36. Ищенко Ю.С. Физико-технологические основы формирования швов в процессе дуговой сварки // Труды НИКИМТ: Сварка в атомной промышленности и энергетике. М.: ИздАТ, 2002. - Т. 2. - С. 204-240.

37. Полосков С.И., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Особенности процесса заполнения разделки (наплавки) при автоматической орбитальной сварке неповоротных стыков труб // Сварочное производство. 2003. - №8, -С. 3-11.

38. Полосков С.И., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Особенности управления формированием корня шва при орбитальной сварке неповоротных стыков труб // Сварочное производство. 2003. - №4. - С. 3-10.

39. Полосков С.И., Ищенко Ю.С., Букаров В.А. Минимизация вероятности образования наружных дефектов при автоматической орбитальной сварке // Сварочное производство. 2003. - №10. - С. 6-13.

40. Ерофеев В.А. Решение задач оптимизации технологии на основе компьютерного моделирования процесса сварки // Сварочное производство. 2003. - №7. - С. 19 -26.

41. Zacharia Т., Chen Y. Modeling of fundamental phenomena in gas tungsten arc welds // Int. J. Materials and Product Technology. 1998. - Vol.13, № 1-2. - P. 77-78.

42. Masubuchi K. Applications of numerical analysis in welding // Welding in the World. 1979. - Vol.17, №11 - 12. - P. 268-295.

43. Пальчук Н.Ю., Акулов А.И. Автоматическая сварка неповоротных стыков труб из нержавеющей стали // Авт. сварка. — 1956. №2. -С.27-34.

44. Чернышов Г.Г., Акулов А.И. Программирование режимов автоматической сварки неповоротных стыков труб // Авт. сварка. 1970. -№8. - С.40-42.

45. Акулов А.И. Автоматическая сварка малоуглеродистых труб в среде углекислого газа // Вопросы дуговой сварки в защитных газах. М.: Машгиз, 1957. - С.72-83.

46. Фалькевич А.С., Марченко Ю.И. Разработка технологий и оборудования для сварки неповоротных стыков труб больших диаметров // Свароч. пр-во. 1959. - №2. - С.8-12.

47. Иваненко В.Д., Касаткин Б.С., Ройтенберг С.Ш. Сварка трубопроводов высокого давления без остающихся подкладных колец // Авт. сварка. 1967. - №3. - С.60-63.

48. Дуговая сварка неповоротных стыков магистральных трубопроводов / И.К. Походня, М.З. Шейнкин, В.Н. Шлепаков и др. — М.: Недра, 1987.- 190 с.

49. Кирдо И.В., Лебедев В.К., Берзин A.M. Сварка неповоротных стыков тонкостенных труб угольным электродом в атмосфере углекислого газа // Авт. сварка. 1957. - №3. - С.44-50.

50. Горшков А.И. Аргонно-дуговая сварка неповоротных стыков труб из стали 1Х18Н9Т без защиты стыка с внутренней стороны // Свароч. пр-во. 1965. - №8. - С. 18-20.

51. Система автоматического управления для аргонно-дуговой сварки неповоротных стыков труб / Н.В. Подола, П.М. Руденко, A.M. Ко-былин и др. // Авт. сварка. 1986. - №10. - С.42-45.

52. Большаков М.В. Сварка неповоротных стыков трубопроводов из ниобиевых сплавов // Авт. сварка. — 1973. №7. - С.51-52.

53. Колесников В.К., Виноградов B.C. Формирование торцевых соединений из разнородных медных сплавов // Управление сварочными процессами. — Тула: Изд-во ТулПИ, 1979. С.112-116.

54. Акулов А.И., Чернышов Г.Г., Спицын В.В. Автоматическая сварка в углекислом газе неповоротных стыков труб из малоуглеродистой стали // Свароч. пр-во. 1966. - №3. - С.32-34.

55. Ерохин А.А., Ищенко Ю.С. Некоторые закономерности формирования проплава при сварке неповоротных стыков труб // Свароч. пр-во. 1967. - №4. - С. 16-18.

56. Ерохин А.А. Об учете особенностей передачи теплоты дуги свариваемому изделию при расчете размеров зоны проплавления. Сб. «Процессы плавления основного металла при сварке», АН СССР, 1960.

57. Ерохин А.А., Ищенко Ю.С. Расчет размеров и веса ванны при сварке со сквозным проплавлением // Автоматическая сварка 1967. - №2.

58. Рыкалин Н.Н. Расчет размеров зоны проплавления поверхностной дугой и пламенем сварочной горелки. Сб. «Процессы плавления основного металла при сварке», АН СССР, 1960.

59. Ищенко Ю.С., Гречишкин В.И. Оценка веса сварочной ванны и геометрических размеров зоны проплавления // Автоматическая сварка — 1966. -№Ц.

60. Махненко В.И. Оценка тепловых процессов вблизи движущейся сварочной ванны // Автоматическая сварка — 1969. -№11.

61. Ерохин А.А., Ищенко Ю.С. Особенности расчета кривизны ванны и сил поверхностного натяжения при сварке // Физика и химия об-раб. мат-лов 1967. - №1. - С.39-44.

62. Ищенко Ю.С., Букаров В.А. Оценка неравномерности высоты кольцевой наплавки, выполняемой на поверхности неповоротной трубы // Свароч. пр-во. 1980. - №1. - С.20-22.

63. Судник В.А. Прогнозирование качества сварных соединений на основе численных моделей формирования шва при сварке плавлением тонкостенных конструкций: Дис. д-ра техн. Наук. ЛенГТУ, 1991, 340 с.

64. Судник В.А., Рыбаков А.С. Расчетно-экспериментальные модели движущейся дуги неплавящегося электрода в аргоне // Сварочное производство, 1990, №11, С. 34-36.

65. A mathematical modeling of circumferential GTA welding of pipe / T. Masutani, F. Miyasaka, T. Ohji et al // Quart. J. of the Japan Weld. Soc. -1996, Vol. 14. No.4. — P.649-653.

66. Полосков С.И. Технологические основы автоматической орбитальной сварки трубопроводов атомных станций: Дис. д-ра техн. наук. Москва, НПО ЦНИИТМАШ, 2006, 452 с.

67. Полосков С.И., Ерофеев В.А., Масленников А.В. Прогнозирование качества сварных соединений на основе физико-математической модели процесса орбитальной сварки // Сварочное производство. 2005. №2. С. 8-16.

68. S.I. Poloskov, V.A. Erofeev, A.V. Maslennikov. Using a physical-mathematical model of the process of orbital welding for predicting the quality of welded joints //Welding International, 2005, Vol. 19, №7, pp. 562-567.

69. Ерофеев B.A. Прогнозирование качества электронно-лучевой и лазерной сварки на основе компьютерного моделирования: Монография / Под общ. Ред. В.А. Судника, В.А. Фролова Тула: ТулГУ, 2002. - 140 с.

70. Application of narrow-gap process / S. Sawada, K. Hori // Weld. J. 1979, Vol. 58. - №9. - P.17-25.

71. Штрикман M.M., Павлов A.C. Автоматическая аргонодуговая сварка в щелевую разделку толстостенных труб из стали 30ХГСН2А // Свароч. пр-во. 1980. - №8. - С. 13-14.

72. Штрикман М.М., Гринин В.В. Особенности нагрева и проплавления кромок при автоматической сварке в щелевую разделку с поперечными колебаниями дуги // Свароч. пр-во. 1978. - №11. — С. 7-10.

73. Масленников А.В., Ерофеев В.А. Компьютерное моделирование течения расплава в сварочной ванне // Компьютерные технологии в соединении материалов. 4-ая Всероссийская научно-техническая конференция: Сб. тез. докл. Тула: ТулГУ, 2003. - 156 с.

74. Полосков С.И., Ерофеев В.А., Логвинов Р.В. Моделирование распределения теплового потока и давления дуги в процессе орбитальной TIG-сварки // Сварочное производство. 2005. - №8. - С. 10-15.

75. Тюльков М.Д. Определение поверхностного натяжения жидкой стали в сварочной ванне / Труды ЛИИ, Машгиз, №199, 1958.

76. Шиганов Н.В., Раймонд Э.Л. Измерение давления дуги при сварке в среде аргона и под флюсом // Сварочное производство. 1957. №12.

77. Петруничев В.А. Тепловое и механическое воздействие дуги большой мощности на сварочную ванну. Сб. «Процессы плавления основного металла при сварке», АН СССР, 1960.

78. Чернышев Г.Г., Рыбачук A.M. О толщине жидкой прослойки под дугой. Труды МВТУ, 1970.

79. Тюльков М.Д. Роль сил поверхностного натяжения в формировании корня стыковых швов / Труды ЛПИ, Машгиз, №189, 1957.

80. Теория сварочных процессов / Под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа. - 1988. - 599 с.

81. Судник В.А., Ерофеев В.А., Д. Радаи. Адекватность компьютерной имитации процессов сварки // Компьютерные технологии в соединении материалов: Сб. избр. трудов 2-й Всерос. науч.-техн. конф. Тула: ТулГУ, 1999, С. 5-20.

82. Акулов А.И., Гусаков Г.Н. О формировании шва при автоматической аргонодуговой сварке на весу неплавящимся электродом // Сварочное производство. 1974. №3. С. 16-18.

83. Рыбаков А.С. Физико-математическая модель импульсно-дуговой сварки алюминиевых сплавов: Монография / Под общ. ред. В.А. Судника, В.А. Фролова. Тула: ТулГУ, 2002. - 159 с.

84. Полосков С.И., Ерофеев В.А., Масленников А.В. Определение оптимальных параметров автоматической орбитальной сварки на основе компьютерного моделирования // Сварочное производство. 2005. №10. С. 6-12.

85. S.I. Poloskov, V.A. Erofeev, A.V. Maslennikov. Determination of the optimum parameters of automatic orbital welding on the basis of computer modeling // Welding International, 2006, Vol. 20, №3, pp. 226-232.

86. Научные основы обеспечения комплексной безопасности России Н.А. Махутов, В.Н.Осипов, М.М. Гаденин и др. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ. 2002. Вып. 5. С. 15-26.

87. Загоруйко Н.Г. Прикладные методы анализа данных и знаний. Новосибирск: Изд-во Института математики. 1999. 270 с.

88. Ищенко Ю.С. Физико-технологические основы формирования швов в процессе дуговой сварки // Труды НИКИМТ. Сварка в атомной промышленности и энергетике. М.: ИздАТ. 2002. Том 2. С.204-240.

89. Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. М.: Машиностроение. 1982. 303 с.

90. Полосков С.И., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Особенности управления формированием корня шва при орбитальной сварке неповоротных стыков труб // Сварочное производство. 2003 г. №4. С. 3-10.

91. Полосков С.И., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Особенности процесса заполнения разделки (наплавки) при автоматической орбитальной сварке неповоротных стыков труб // Сварочное производство. 2003 г. №8. С. 3-11.

92. S. I. Poloskov, V. A. Erofeev, А. V. Maslennikov. A method of qualimetric evaluation of the processes of automatic orbital welding // Welding International. 2006. Vol. 20. №5. pp. 395-404.

93. Ерофеев В.А. Решение задач оптимизации технологии на основе компьютерного моделирования процесса сварки // Сварочное производство. 2003. №7. С. 19-26.

94. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. / Редкол.: Г.А. Николаев и др. М.: Машиностроение, 1979 - Т.4 / Под ред. Ю.Н. Зорина. 1979,512 с.

95. Полосков С.И., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Влияние отклонений параметров режима аргонодуговой сварки неповоротных стыков труб на качество сварных соединений // Сварка и смежные технологии. М.: МЭИ (ТУ). 2000. С.22-25.

96. Чигарькова Л.К., Галактионова В.Г., Букаров В.А. и др. Методика определения области качественных режимов сварки неповоротных стыков труб // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Сварка в ядерной технологии. 1987. Вып. 1(18). С. 12.

97. Чигарькова Л.К., Букаров В.А., Дорина Т.А. и др. Определение многокритериальной модели оптимальных режимов сварки неповоротных стыков труб // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Сварка в ядерной технологии. 1987. Вып. 2(19). С.8.

98. Сергацкий Г.И., Дубовецкий С.В. Системы разомкнутого управления формированием шва при дуговой сварке // Автоматическая сварка. 1986. №6. С.37-48.

99. Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПН АЭ Г-7-008-89) / Госатомэнергонадзор СССР. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 168 с.