6.1. Slijed proizvodnih i kontrolnih aktivnosti kod projektiranja tehnologije izrade propan boce za domainstvo Boce za smjetaj ukapljenog naftnog plina koje se koriste u domainstvu (propan/butan boce) su posude pod tlakom. Posude pod tlakom spadaju u najodgovorniju i najzahtjevniju skupinu zavarenih proizvoda, zbog poveanog ili visokog rizika od otkaza, za ljude, ovjekov okoli i materijalna dobra. Prije svega se stavlja naglasak na kvalitetu i pouzdanost zavarenih spojeva. Zbog znaajnog udjela zavarivakih radova pri izradi posude pod tlakom, vano je poznavanje optimalne tehnologije izrade posude pod tlakom i izbjegavanje nepotrebnih trokova pri izradi. Posuda pod tlakom je hermetiki zatvorena posuda koja je predviena za rad pod tlakom. Pri tome moraju biti ispunjeni sljedei uvjeti: 1. p > 1 (bar) 2. Akumulirana energija p V > 0,3 (J)6 ; (bar m3 = 105 J) Posude pod tlakom mogu se podijeliti prema namjeni na posude za: a) skladitenje (kuglasti spremnici, cilindrini spremnici, boce, ), b) transport (vagonske i cestovne cisterne, ), c) energetska postrojenja (nuklearni reaktori, parni kotlovi, posude za izjednaavanje tlaka, izmjenjivai topline, kondenzatori, ), d) tehnoloko procesna postrojenja (reaktori, separatori, filteri, ), e) snadbjevanje radnim i zatitnim medijem, f) razliite namjene u domainstvu, medicini i sl.

Shematski prikaz kompleksnije podjele posuda pod tlakom daje se na sljedeoj slici.

Slika 19. Podjela posuda pod tlakom

Boce za ukapljeni naftni plin (propan-butan) se izrauju prema odgovarajuim propisima, odnosno pravilnicima i normama, koji definiraju oblik, dimenzije, oznaavanje, nain izrade i ispitivanje. Plin u bocama je idealan oblik energije, kada se trai fleksibilnost, brzina isporuke i primjerena manipulacija uz zauzimanje vrlo malog prostora.Ima itav niz prednosti pred ostalim energentima (jeftin, ist, ). Upotrebljiv je za razliite namjene. Do potroaa se transportira cjevovodima (plinovodima) ili u odgovarajuim tlanim bocama. Koritenje plina u bocama mogue je za razliite svrhe. Neke od mogunosti primjene su: pri kampiranju, u domainstvu i ugostiteljstvu, u industriji i obrtu, za pogon automobila i dr.

Boce za ukapljeni naftni plin su manje posude izraene iz elinog lima. Izrauju se u razliitim dimenzijama (nazivno punjenje 5, 7,5, 10 kg za domainstva i ugostiteljstvo, 15 25 i 35 kg za industriju, ugostiteljstvo i obrt). Boce za ukapljeni naftni plin proizvode se u serijskoj proizvodnji (dnevno je mogue proizvesti do 2000 boca u pogonima najveeg domaeg proizvoaa boca). U nastavku je prikazan tipian oblik boce za ukapljeni naftni plin, koji se vrlo esto koristi u domainstvu (boca nazivnog punjenja plinom od 7,5 kg).

Izbor elika za propan butan bocu Pri izboru elika od kojeg se izrauje tijelo boce treba zadovoljiti sljedee zahtjeve: 1 . Tijelo boce mora biti izraeno od elinog lima ija su mehanika svojstva u normaliziranom stanju : vlana vrstoa : Rm = 350 450 MPa granica razvlaenja : Re = 250 MPa relativno produljenje : A5 =22 27 %

Ista trebaju biti ustanovljena na epruveti od elinog lima . 2 . Tijelo boce izrauje se elektrolunim zavarivanjem. Usadnik i postolje, kao i zatitni lim zavaruju se elektroluno za tijelo boce po cijeloj duljini dodira , s tim da ukupna duina ava ne smije biti manja od 200 mm . 3 . Svaka boca mora biti ispitana hladnim vodenim tlakom od 25 bara . Ovi zahtjevi odnose se samo na tijelo boce koje je pod tlakom radnog medija. Prema tim zahtjevima za izradu tijela boce je izabran elik .1216, jer vrijednosti Rm, A5 i Re zadovoljavaju gore navedene zahtijeve. elici koji se koriste za izradu ostalih pozicija propan butan boce, takoer trebaju biti dobro zavarljivi. Sadraj kemijskih elemenata ti elika dan je u sljedeim tablicama. Tablica 1. Sadraj kemijskih elemenata .1216 Vrsta Sadraj kemijskih elemenata (%) elika C Si Mn P S .1216 0,16 0,10 0,35-0,55 0,35 0,35 Mehanika svojstva .1216: Rm = 350 400 MPa, Re = 250 MPa, A5 =22 %

Al 0,020

Za pokretne posude pod tlakom za skladitenje i transport tekuih plinova, ovaj elik je izuzetno pogodan. Smije sadravati Si najvie do 0.10 % i ugljik do 0.16 %. Odlikuje se velikom istoom (P manje ili jednako od 0,035 i S manje ili jednako od 0.035) . 200

4 3 5 1b

2

150

300

max 50 2,5

1a

22 10 min 300

1. Tijelo propan/butan boce (R St 37.2) 2. Stopalo (.0146) 3. Usadnik (.0361) 4. Ventil 5. Zatita ventila i rukohvat (.0146) Slika 20. Oblik i dimenzije propan/butan boce nazivnog punjenja 7,5 kg. Tablica 2. Sadraj kemijskih elemenata .0361 Vrsta elika Sadraj kemijskih elemenata (%) C max. P max. S max. .0361 0,17 0,05 0,05

N max. 0,007

Mehanika svojstva .0361 : Rm = 370 450 MPa, Re = 240 MPa, A5 = 25 % Pozicija boce koja se izraujeod ovog materijala je usadnik . Tablica 3. Sadraj kemijskih elemenata .0145 Vrsta elika Sadraj kemijskih elemenata (%) C max. Mn max. P max. .0145 0,15 0,60 0,050

S max. 0,050

Mehanika svojstva .0145 : Rm = 200 500 MPa, Re = 230 MPa, A5 =25 % .0145 pokazao se kao pogodan za izradu stopala i zatitnih limova .

Radi jasnijeg sagledavanja proizvodnog procesa izrade boca za ukapljeni naftni plin, razraen je slijed proizvodnih i kontrolnih aktivnosti u proizvodnom procesu. U njemu se mogu uoiti sve strojarske tehnologije koje su zastupljene u proizvodnom procesu (oblikovanje metala deformiranjem: rezanje na karama, duboko vuenje, pertlovanje; zavarivanje: automatski MAG i automatski EPP postupak), tehnologija toplinske obrade (normalizacija), tehnologija povrinske zatite (elektrostatsko nanoenje polimernog praka i peenje u protonoj pei), tehnologije kontrole kvalitete (ispitivanje tlaenjem vode, zrana proba, ispitivanje rasprskavanjem boce) i druge aktivnosti u proizvodnom procesu. Na tom tzv. globalnom prikazu tehnologije izrade boce moe se izdvojiti bilo koja aktivnost (napr. zavarivanje krunog zavara automatskim EPP postupkom), te se koncentrirati na tzv. lokalno projektiranje tehnologije zavarivanja (PQR/WPAR i SPZ/WPS dokumenti). Kompletnu tehniku dokumentaciju mora odobriti Dravni inspektorat Inspektor posuda pod tlakom. Po odobrenju se izdaje Rjeenje o odobrenju za proizvodnju boca.

(novi tip rukohvata)

TIJELO BOCEsijeenje lima

USADNIKotkivak

STOPALOsijeenje lima

ZATITNI LIM (KRAGNA)sijeenje lima

prosijecanje rondela razvrtanje konusa rondela (platina) duboko izvlaenje lima u polutku (dance) pertlovanje poravnavanje urezivanje navoja

probijanje stopala "tancanje"

prosijecanje

predsavijanje i savijanje stopala

signiranje utiskivanje nepromj. podataka

predsav. i savijanje

K

zavarivanje stopala I. oblikovanje

probijanje rupe za usad. zavarivanje usadnika

oblikovanje stopala II. oblikovanje III. oblikovanje

zav. stopala na polutku

zav. titnika na polutku

zav. tijela boce

toplinska obrada ( normalizacija ) pjeskarenje boce signiranje oznaka na bocu ispitivanje boce na nepropusnost vodenim tlakom uvrtanje ventila na bocu povrinska zatita (bojanje , peenje ) vaganje boce sa ventilom reguliranje navoja usadnika

podmazivanje ventila pastom za brtvljenje zavrna kontrola GOTOV PROIZVOD

ispitivanje zrakom (pneumatska proba )

Slika 21. Slijed proizvodnih aktivnosti kod izrade propan/butan boce za domainstvo

Slijed aktivnosti proizvodnje boca za ukapljeni naftni plin moe se prikazati i sasvim pojednostavljeno.09 10 11 12

8b 07 01 02 03 04 05 06 6a 13 14 15 16 17 8a 08 19 20 21 22 23 24 25 26

LEGENDA uz slike 2a i 2b: 01.Rezanje lima 07.Rubljenje polutke 02.tancanje rondela 08.Zavarivanje polutki 03.Izvlaenje polutki 8a.Zavarivanje rukohvata 04.Obrezivanje polutki 8b.Zavarivanje stopala 05.Probijanje rupe 09.Rezanje lima 06.Zavarivanje usadnika 10.tancanje stopala 6a.Priprema usadnika 11.Savijanje stopala

12.Oblikovanje stopala 13.Rezanje lima 14.tancanje rukohvata 15.Utiskivanje podataka 16.Savijanje rukohvata 17.Oblikovanje rukohvata 18.Zavar.rukohv.i stopala

19.Normalizacija 20.Samarenje 21.Tlana proba 22.Plastifikacija 23.Vaganje 24.Navrtanje ventila 25.Zrana proba 26.Skladitenje

Slika 22. Tehnoloka shema izrade boca

Izbor postupka zavarivanja i dodatnog materijala Za spajanje polutki (danaca) izabran je EPP postupak, a dodatni materijal ica EPP 2. Sadraj kemijskih elemenata ice EPP 2 : C max.=0,1; Si max.=0,10; Mn max,= 1,0. Ova se ica u kombinaciji sa izabranim prakom (OP 185 +UNIFLUX D1) upotrebljava za zavarivanje konstrukcijskih elika, elika za cijevi, kotlovskih ploa i drugih nelegiranih i niskolegiranih elika vlane vrstoe od 440 540 MPa, te granice razvlaenja do 380 MPa .U kombinaciji sa prakom OP 185 + UNIFLUX D1 ostvaruje se kvalitetan zavaren spoj. Praak OP 185 +UNIFLUX D1 je aglomeriran, alumitslno rutilni prah za automatsko zavarivanje nelegiranih I niskolegiranih elika, kotlovskih limova Pri zavarivanju jako poveava sadraj silicija i mangana u zavarenom spoju, pa se i zbog toga upotrebljava u kombinaciji sa niskolegiranom icom EPP 2. Praak nije osjetljiv na hru i druge neistoe, a otporan je prema stvaranju pora u zavarenim spojevima. Kao dodatni materijali za ostale postupke zavarivanja, odnosno MAG CO2 i REL koristi se ica VAC 60 i elektroda EZ 5. Ti dodatni materijali nee biti analizirani, jer pozicije koje se njima zavaruju nisu izloene djelovanju radnog medija .

Detalji zavarenih spojeva na propan/butan boci Zavareni spoj gornje i donje polutke. Na sljedeoj je slici prikazan detalj zavarenog spoja gornje i donje polutke.

3=

121

1.5 8r 1.8 8r 8r

8

8

Slika 23. Zavareni spoj gornje i donje polutke . Osnovni materijal: .1216 se zavaruje sa .1216 Dodatni materijal: praak OP 185 + UNIFLUKS D1, ica EPP 2, promjera 2.5 mm . Postupak zavarivanja: EPP (oznaka prema HRN C. T3. 012 je 121) Poloaj zavarivanja: vodoravni, predmet rotira. Oblik lijeba : I I (sueoni sa potpunim provarom korijena) Nadvienje ava : 0 2.5 mm Podloga : topiva elik Zavareni spoj donje polutke i stopala. Donja polutka se zavaruje sa stopalom, ime se ostvaruje zavareni spoj preme sljedeoj slici:

2.5

6 x 50

135

2,5 2

Slika 24. Zavareni spoj donje polutke i stopala . Osnovni materijal : .1216 se zavaruje sa .0145 Dodatni materijal : plin CO 2, ica VAC 60 promjera 1,2 mm Postupak zavarivanja : vodoravan, predmet rotira .

Zavareni spoj gornje polutke i usadnika. Usadnik se zavaruje na gornju polutku ime se ostvaruje. zavareni spoj prema slici:

3

121

2.5

Slika 24. Zavaren spoj usadnika i gornje polutke Osnovni materijal : .1216 se zavaruje sa .0361 Dodatni materijal : praak OP 185 +UNIFLUKS D1, ica EPP 2 promjera 2,5 mm Postupak zavarivanja : EPP Poloaj zavarivanja : vodoravan, predmet rotira Podloga : topiva elik Zavaren spoj titnika ventila i tijela boce. Na tijelo boce zavaruje se titnik ventila iji zavaren spoj je prikazan na slici:2

2,5

2 x 50

135

2,5

Slika 25. Zavaren spoj titnika ventila i tijela boce Osnovni materijal : .1216 se zavaruje sa .0145 Dodatni materijal : plin CO 2, ica VAC 60 promjera 1,2 mm Postupak zavarivanja : MAG CO 2 Poloaj zavarivanja : vodoravan.

Zavareni spoj stopala na sastavu. Zavarivanje stopala se vri sa unutarnje strane stopala. Zavaren spoj stopala na sastavu prikazan je na slici:p 111

2

Slika 26. Zavareni spoj stopala na satavu . Osnovni materijal : .0145 se zavaruje sa .0145 Dodatni materijal : elektroda EZ 5 promjera 2.5 mm Postupak zavarivanja : REL ( oznaka prema HRN C. T3. 012 je 111 ) Poloaj zavarivanja : horizontalan Oblik lijeba : II (sueono) Za zavarivanje svih ovh pozicija, navedenim postupcima zavarivanja, nije potrebna posebna priprema lijeba za zavarivanje, jer je debljina stijenki limova koji se zavaruju manja od 5 mm . Parametri zavarivanja. Reimi zavarivanja pojedinih pozicija, spomenutim postupcima zavarivanja, dani su u sljedeoj tablici: Tablica 4. Parametri zavarivanja koji se primjenjuju u izradi propan/butan boca za domainstvoPostupci zavarivanja Reimi Zavarivanja EPP (= 0.9) zavariv. tijela Jakost struje zavarivanja, I (A) Napon zavarivanja, U (V) Brzina zavarivanja, v (mm/s) Protok zatirnog plina, Q (l/min) Vrijeme zavarivanja, t (s) Temperatura okoline, T ( C) Efektivna energija E ef(J/mm) = (U I /v) 340 390 25 28 7.01 134.4 20 60 20 zavariv. usadnika 280 300 24 - 26 2.36 60 20 MAG CO 2 (= 0.75) zavariv. elemenata na bocu 120 150 24 28 5.95 9 - 12 84 20 REL (=0.8) zavar. stopala 75 - 95 21 24 2.03 38.4 20

1090.9

2566.9

432

362.9

620.7

Nakon zavarivanja svih dijelova boce, provodi se toplinska obrada, odnosno normalizacija. Boce za propan/butan normaliziraju se u protonoj pei na temperaturi 890 920 C u trajanju od 45 minuta. Brzina prolaza boce kroz pe kree se od 0.72 do 0.75 m/min.

A) Ureaj za zavarivanje usadnika

B) Ureaj za zavarivanje rukohvata

A) Ureaj za zavarivanje stopala

B) Ureaj za zavarivanje polutki

Slika 27. Znaajniji detalji iz proizvodnog procesa izrade propan/butan boca za domainstvo

Znaajnije aktivnosti kontrole kvalitete Zavrna ispitivanja integriteta i funkcionalnosti proizvoda

DE > 327 mm Do = 300 mm

Slika 28. Propan/butan boca nakon ispitivanja tlakom do rasprskavanja

Slika 29. Ispitivanje boce na nepropusnost zrakom pod tlakom .

izlaz zraka

punjenje vodom 4 - 6 bara

voda pod tlakom od 25 bara

Slika 30. Ispitivanje boce na nepropusnost vodenim tlakom

Slika 31. Izgled propan/butan boce za domainstvo nakon ispitivanja rasprskavanjem Kako bi se naglasila potreba pouzdanosti u izradi i eksploataciji posuda pod tlakom za ukapljeni naftni plin koji se koristi u domainstvu, ali prije svega i na pravilno rukovanje tim proizvodima u eksploataciji od strane krajnjeg korisnika, na sljedeoj se slici daje izgled devastiranog stambenog objekta nakon eksplozije propan/butan boce.

Slika 32. Izgled devastiranog stambenog objekta nakon eksplozije propan/butan boce. Eksplozije propan/butan boce se prvenstveno dogaaju zbog nepravilnog rukovanja sa bocom u eksploataciji od strane krajnjeg korisnika (neredovita izmjena brtve, crijeva za plin i regulatora tlaka, neispravna instalirana oprema), dok je pouzdanost same propan butan boce u projektiranim uvjetima eksploatacije izuzetno visoka.