Трубопроводов из стали, меди и медно-никелевых сплавов

В Республике Беларусь и во всем мире ежегодно выполняются большие объемы работ по строительству трубопроводов, при этом сохраняется тенденция к их увеличению. Строительство трубопроводов характеризуется как большим разнообразием видов трубопроводов (газопроводы, нефтепроводы, паропроводы и др.), так и большим разнообразием применяемых видов сварки (дуговая сварка в защитном газе плавящимся и неплавящимся электродом, дуговая сварка под флюсом, ручная дуговая сварка, газовая сварка), свариваемых материалов (сталь, медь, медно-никелевые сплавы), сварочных материалов (электроды, проволока сплошная металлическая, порошковая и порошковая самозащитная), типов сварных соединений и оборудования.

Постоянное увеличение протяженности трубопроводов, использование широкого сортамента коррозионно-стойких сталей и сталей повышенной прочности требуют совершенствования методов сварки и создания нового оборудования. В свою очередь, эти задачи ставят проблемы обеспечения бездефектного изготовления сварных соединений, то-есть постоянного совершенствования существующих и создания новых технологий.

Технология сварочно-монтажных работ при строительстве трубопроводов содержит кроме операций сборки и сварки большой комплекс связанных с ней операций, объем которых может достигать 70 % от общего числа операций в техпроцессе. Значительный объем среди этих операций занимают заготовительные операции механической и термической резки, подготовки кромок, зачистки.

Большие объемы сварочных работ при строительстве трубопроводов, выполняемые дуговой и газовой сваркой, обуславливают и большие объемы работ по технологической подготовке производства. Проектирование технологических процессов дуговой и газовой сварки труб связано с необходимостью выполнения как творческих и расчетных работ, так и больших объемов рутинных работ, относящихся к подготовке технологической документации.

Сведения о разработанных системах решения информационно-расчетных задач, связанных со сваркой трубопроводов в СНГ и Республике Беларусь отсутствуют. Объективной причиной этого является сложность создания автоматизированных методов, программных средств и больших по объему и сложных по структуре баз данных и знаний.

В условиях сжатых сроков на технологическую подготовку и изготовление элементов и узлов трубопроводов, как правило, ответственные проектные решения принимаются на основе опыта и знаний без должного расчетного обоснования, технологическая документация или вообще отсутствует или подготавливается в сокращенном виде, страдает также и само качество технологической документации. На многих предприятиях этого профиля технологическая подготовка производства с помощью ПЭВМ не выполняется. Престиж инженерного труда, в сравнении с другими профессиями, за последнее десятилетие значительно упал. В результате качество и производительность изготовления сварных соединений на большинстве предприятий республики остается на невысоком уровне.

Таким образом, необходимость автоматизации с использованием ПК решения информационно-расчетных задач на изготовление элементов и узлов трубопроводов с целью сокращения материальных и трудовых затрат, повышения качества проектных решений и бездефектного формирования сварных соединений является очевидной и актуальной [210, 218 – 224, 226, 228 – 230, 265 – 276].

Научную новизну в предлагаемом комплексе задач технологической подготовки сварочно-монтажного производства при строительстве трубопроводов из стали, меди и медно-никелевых сплавов составляют:

– модели, алгоритмы, методические и программные средства создания информационно-расчетной системы;

– база данных и знаний системы;

– программные средства расчета норм расхода на выполнение сварки.

Основные задачи, решаемые в исследовании и разработке, следующие:

– анализ проблемы и возможности обеспечения качества технологической подготовки сварочно-монтажных работ для формирования бездефектных сварных соединений;

– методы и средства энергоресурсосбережения, повышения производительности и снижения себестоимости сварочно-монтажных работ;

– разработка моделей, алгоритмов, методических, лингвистических и программных средств и создание на их основе системы автоматизации решения информационно-расчетных задач технологической подготовки процессов сварки трубопроводов из стали, меди и медно-никелевых сплавов;

– определение материальных и трудовых затрат на выполнение операций подготовки, сборки и сварки.

6.2.1 Анализ и систематизация входной информации при

проектировании технологических процессов дуговой сварки и резки

Целью проведения исследований по анализу информации является определение структуры и состава информационного обеспечения (ИО), необходимого для работы системы. ИО представляет собой совокупность сведений, заданных в определенной форме и необходимых для автоматизированного проектирования технологических процессов. На этапе создания ИО потребовалось выполнение больших объемов работ по сбору и анализу информации из множества различных источников с целью ее систематизации, классификации и группирования. На начальном этапе при создании ИО системы было проведено исследование информационных структур. Методика исследования информационных структур включает выполнение комплекса работ, основанных на анализе информации (данных), участвующей в процессе решения расчетных задач. Сущность исследования информационных структур заключается в определении состава множества сведений входной и выходной информации (данных), классификации их по видам, типам данных и создании на их основе формализованных информационных моделей.

Существенным вопросом при создании системы является идентификация понятий и объектов предметной области. Под идентификацией понимается обозначение, кодирование объектов, позволяющее отличить один объект от другого при выполнении в системе разнообразных операций над данными. В большинстве систем автоматизированного проектирования (САПР) идентификацию объектов принято осуществлять через классификацию, которая позволяет определить в идентификаторе некоторые свойства объекта. Для сложных понятий и объектов может выполняться многоуровневая классификация и кодирование. Объект последовательно относится сначала к классу, внутри класса к группе, далее подгруппе, виду.

Разработка систем классификации и кодирования информации является ответственным этапом, предшествующим разработке алгоритмов и программ системы. Большие объемы входной информации при проектировании технологических процессов дуговой сварки и резки и разнообразие типов данных, среди которых преобладающими являются текстовые данные, вызвало необходимость разработки систем классификации и кодирования. Это существенно облегчило процесс разработки алгоритмов и программ в части логических операций над текстовыми данными.

Для небольших списков текстовых данных (до 20) были разработаны одноуровневые системы кодирования, используя порядковые номера данных. Для больших списков нами предложены многоуровневые, иерархические системы кодирования. Так, свариваемые материалы, применяемые в сварке, разделены по технологическим особенностям на следующие группы:

– низкоуглеродистые стали;

– углеродистые стали;

– легированные конструкционные теплоустойчивые;

– высоколегированные жаропрочные стали и сплавы;

– алюминий и алюминиевые сплавы;

– медь и медно-никелевые сплавы;

– титан и титановые сплавы.

Каждая из групп свариваемых материалов содержит перечень марок, входящих в эту группу. Например, в группу низкоуглеродистых, углеродистых и низколегированных сталей входят следующие марки: Ст 0, Ст 1, Ст 2кп, Ст 3, Ст 3кп, Ст 1кп, Ст 1пс, Ст 1сп, ВСт3сп, 09Г2, 10ХСНД, Ст3, Ст5, 20Л, 25Л, 15, Ст4, 08ГДН.

Принята позиционная структура кода: под группу материала отведено две позиции, для марки материала – три.

Исходными данными для проектирования технологического процесса является чертеж (цифровая модель) сварной конструкции, материал сварной конструкции, способ сварки, типы сварных соединений, размерные характеристики свариваемых деталей и условия выполнения сварки. Условно исходная информация (данные) в системе может быть разделена на два вида: нормативная и справочная. Нормативная информация представляет собой государственные стандарты (способов сварки, типов сварных соединений), классификаторы, отраслевые стандарты и стандарты предприятий, определяющие понятия и объекты предметной области сварки.

Справочная информация содержит: перечни марок материалов (свариваемых и сварочных), перечни защитных газов и флюсов, перечни вспомогательных материалов, применяемых при сварке, таблицы норм расхода сварочных материалов в зависимости от размерных характеристик трубных заготовок, формы выходной технологической документации, условия выполнения сварочных работ и другие материалы.

С точки зрения представления в ПК, приведенная выше информация разделяется на три типа: числовые данные (целые и дробные), текстовые (символьные) данные (строки, массивы, множества и др.) и смешанные. Обработка числовых данных не представляет сложности, в то же время текстовая и смешанная информация вызывают необходимость выполнения работ по классификации и кодированию. Это связано с необходимостью упрощения выполнения логических операций над текстовыми данными. Для этой цели применяются одноуровневые и многоуровневые (иерархические) системы классификации и кодирования, а также таблицы кодированных сведений.

Следующим этапом при создании системы является создание базы данных и знаний.

База данных и знаний (БД и З) системы представлена множеством файлов, объединенных в группы по функциональному назначению. Внутри некоторых групп выделены подгруппы по характерным для них признакам (материалы, способы сварки, типы сварных соединений). Все сведения БД и З можно условно разделить на два вида: нормативно-справочную информацию, используемую для различного рода расчетов и информацию, описывающую знания о предметной области.

Нормативно-справочная информация включает:

– нормы расхода сварочных материалов;

- параметры и режимы сварки для различных свариваемых материалов и способов сварки;

- типы сварных соединений;

- конструктивные элементы подготовки кромок деталей и сварного шва по существующим стандартам;

- поправочные коэффициенты, характеризующие организацию и условия выполнения работ (тип производства, положение шва в пространстве, условия при выполнении сварки).

Эти сведения являются числовыми данными и представлены в базе данных в виде таблиц, которые по запросам из программ используются в математических расчетах площадей поперечного сечения сварных швов, расхода присадочного металла, расчета режимов, расчета норм основного и вспомогательного времени.

Для представления нормативно-справочной информации по аргументам разработаны следующие формы таблиц:

– выбор по одному аргументу нескольких значений функций (таблица 6.6);

– выбор по двум аргументам одного значения функции (таблица 6.7);

– выбор по трем аргументам одного значения функции (таблица 6.8);

– выбор по четырем аргументам одного значения функции (таблица 6.9);

– выбор по пяти аргументам одного значения функции (таблица 6.10).

Значения аргументов могут проверяться: «по равно», «по меньше или равно» или «по вхождению в диапазон значений». В таблицах 6.6 – 6.10 приведены формы представления нормативно-справочной информации для выбора значений только «по меньше или равно».

Таблица 6.6 – Выбор по одному аргументу нескольких значений функций

Таблица 6.7 – Выбор по двум аргументам одного значения функции

Таблица 6.8 – Выбор по трем аргументам одного значения функции

Таблица 6.9 – Выбор по четырем аргументам одного значения

Таблица 6.10 – Выбор по пяти аргументам одного значения функции

В таблицах допускается записывать как целые, так и дробные числа.

Приведенные примеры таблиц 6.6 – 6.10 являются фрагментами, отражающими только форму представленных данных при подготовке к записи на внешние носители. Количество значений функций определено на основании анализа таблиц нормативов и принято как максимально возможное. Однако, это значение, при необходимости, может быть увеличено в процессе настройки системы. Для создания и ведения базы данных, представленных в виде приведенных выше таблиц, созданы проблемно-ориентированные программные средства, которые позволяют не описывать сложные логические связи между аргументами, как того требуют существующие СУБД, перечисленные выше, что приводит к значительному увеличению размеров файлов, а при изменении структуры таблиц еще потребуется вносить изменения в SQL– запросы в программах системы.

Знания о предметной области включают следующую информацию:

- наименования и обозначения по стандарту способов сварки;

- наименования групп свариваемых материалов;

- марки сварочных материалов (электродов, проволоки) и защитных материалов (флюсов и газов).

Свариваемые материалы, применяемые при изготовлении трубопроводов разделены в базе данных на три группы (таблица GR_SvaRM), каждой группе соответствует таблица марок материалов (NIZKO_YGL_ST1, YGL_ST2, LEG_TEPLYST_ST3).

Сварочные материалы в базе данных разнесены по группам:

– электроды – таблицы MAR_EL01, MAR_EL02, MAR_EL03, MEDNO_NIK_SP8, D_EL23, D_VOLF27;

– порошковые проволоки – таблица MAR_R19;

– флюсы – таблицы FLUS_23, FLUS_24, FLUS_25;

– углекислый газ и аргон – таблицы GAZ_21, GAZ_22.

Состав и назначение файлов базы данных системы приведено в таблице 6.11.

Таблица 6.11 – Состав и назначение файлов базы данных системы

Ниже приведены примеры некоторых таблиц и файлов базы данных в различных форматах. В таблице 6.12 приведеныгруппы и марки свариваемых материалов в формате .gdb.

Таблица 6.12 – Группы и марки свариваемых материалов в формате .gdb

На рисунке 6.9 приведен пример одного из файлов в формате .bmp

Рисунок 6.9 – Швы стыковых соединений со скосом двух кромок,

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: