СПОСОБ РАЗДЕЛКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ НА ЛОМ Российский патент 1997 года по МПК B23D27/00 B26F3/00 B23H3/00 

Изобретение относится к технике переработки металлических конструкций, например корпусов судов и самолетов на лом. Предлагаемый способ предназначен для судоразделки, но может применяться в других отраслях промышленности при утилизации изделий вооружения и военной техники, для вывода из эксплуатации объектов металлургического производства и атомной энергетики.

Переработка металлических конструкций (судов) на лом осуществляется керосинокислородным, электродуговым, плазменным, лазерным, газовым, гидравлическим, механическим способами резки в ручном, автоматизированном и робототизированном вариантах, а также взрывом с использованием шнуровых кумулятивных зарядов [1]
Каждый из упомянутых известных способов имеет существенные недостатки: наличие пыли, выделение дыма и газа, образование высокотоксичных аэрозолей, вредное влияние на организм человека, малая производительность, большой расход электродов и рабочих газов.

Известен способ разделки металлических конструкций на лом, включающий создание по линии разделения концентратора напряжений и воздействие на металлическую конструкцию механическим усилием для обеспечения ее разделения [2]
Недостатки этого способа сводятся к следующему.

Технологические возможности ограничиваются следующими факторами:
скоростью сверления отверстий для создания концентратора напряжений, которая не может быть увеличена для конкретного применяемого инструмента, например дрели;
суммарной величиной диаметров отверстий, которая должна быть не менее 0,10 длины линии разделения отделяемой части поверхности;
продолжительностью установки разделываемых частей на опоры;
необходимостью последовательного отделения частей, т. е. невозможностью одновременного исполнения работ по всему корпусу металлоконструкции.

Кроме того, известный способ осуществляется с большими энергозатратами, поскольку удар по просверленным линиям наносят силой не менее 4•10⁴, что требует поднятия исполнительного инструмента ударного механизма на значительную высоту.

Изобретение решает следующие задачи: уменьшение энергозатрат в процессе электролитической (коррозионной) резки объемных металлических конструкций и расширение технологических возможностей способа.

Эти решения достигаются тем, что при разделке металлических конструкций на лом создают по линии разделения концентратор напряжений и воздействуют на металлическую конструкцию механическим усилием для обеспечения ее разделения, при этом в качестве концентратора напряжений используют коррозионный надрез, который получают путем формирования в месте реза ограничительного канала с размещенным внутри него неизолированным металлическим проводником, используемым в качестве инструмента, обеспечивая зазор между упомянутым инструментом и разрезаемым металлом, заполнения полости канала электролитом и подключение инструмента к отрицательной клемме, а металлической конструкции
к положительной клемме источника тока, а воздействие осуществляют рабочими инструментами из условия создания в металлической конструкции механических напряжений, инициирующих в надрезе трещину, по которой производят разделение.

На фиг. 1 показана утилизируемая подводная лодка на понтоне; на фиг. 2, 3, 4 и 5 технологическая последовательность формирования электролитического канала; на фиг. 6, 7, 8 расклинивающие штыри, установленные в технологические детали, привариваемые к разрезаемому металлу; на фиг. 9, 10, 11 расклинивающие штыри, установленные в разрезаемый металл; на фиг. 12 - утилизируемое судно у стенки причала.

Зимой (при минусовой температуре воздуха) по наружной поверхности металлической рубки 1 (фиг. 1) разделываемой подводной лодки 2 намечают горизонтальную линию реза 3. Отступив вверх и вниз от линии реза 3 на расстояния, например, по 20 мм, зачищают широким диском турбинки полосу 4 (фиг. 3), обезжиривают поверхность металла в пределах этой полосы 4, наносят электроизоляционный материал, например грунтовку ВЛ-023, и выдерживают до высыхания. Таким образом, получают электролизованную поверхность, на которую наносят по намеченной линии реза 3 механическим способом канавку 5. Берут отрезки ("скорлупки") неэлектропроводных, например полиэтиленовых, полутрубок 6, на которых закрепляют путем обматывания неизолированный, например, диаметром 2 мм непрерывный провод 7, например медный. Каждую полутрубку 6 при помощи клея прикрепляют к полосе 4 и получают электродную систему 8 (фиг. 4).

Затем непрерывный резиновый полушланг 9 (фиг. 5), т. е. разрезанный вдоль пополам резиновый шланг, надевают на электродную систему. Поверх резинового полушланга 9 кистью или пульверизатором наносят покрытие 10 типа АБИС-6, ВЛ 85-14 и выдерживают до затвердевания, закрепляя резиновый полушланг 9 на поверхности металла за счет адгезионных свойств покрытия 10.

Таким образом, формируют ограничительный электролитический канал 11 с размещенным внутри и используемым в качестве инструмента изолированным проводом 7, обеспечивая зазор между проводом 7 и разрезаемым металлом рубки 1 (фиг. 1).

Выше реза 3 устанавливают бак 12 на понтоне 13. Бак 12 соединяют посредством шлангов 14 с каналом 11 и насосом 15, предназначенным для наполнения бака 12 морской водой, с обеспечением слива отработанной морской воды, так как происходит ее слив из канала 11, например, через патрубок 16. Медный провод 7 подключают посредством электропроводника 17 к минусовой клемме источника постоянного тока 18, а металлическую поверхность рубки 1 подключают к плюсовой клемме источника тока 18.

Без участия человека посредством морской воды под действием постоянного тока происходит растворение металла стенок рубки 1 и, таким образом, производят коррозионный надрез.

При необходимости герметизируют рубку 1, заполняют ее внутреннее пространство пресной водой через наливной патрубок 19 до момента выхода воды через вентиляционный патрубок 10, затем эти патрубки герметизируют. В связи с тем, что работу выполняют зимой (при минусовой температуре воздуха), вода в рубке 1 замерзает с увеличением объема. Углубляют коррозионный надрез и одновременно воздействуют льдом до момента инициирования трещины в надрезе, которая отрезает рубку 1 от корпуса подводной лодки 2.

Второй пример конкретного применения способа заключается в том, что к разрезанному металлу 21 (фиг. 6) прикрепляют электролитический канал 22 по вышеизложенной технологии, запускают в действие смонтированную коррозионную систему и получают надрез 23. К надрезаемому металлу 21 с противоположной надрезу 23 стороны в одном или нескольких местах приваривают технологические детали 24 (фиг.7) с отверстиями под расклинивающие штыри 25. Верхняя и боковые части технологической детали 24 имеют, по возможности, большую толщину, чем толщина разрезаемого металла 21. Нижняя тонкая стенка технологической детали 24, прилегающая к поверхности разрезаемого металла 21, имеет канавку 26. Расклинивающий штырь 25 помещают в герметичный теплоизолированный сосуд с жидким азотом. После охлаждения расклинивающий штырь 25 расширяется и создает механические (растягивающие) напряжения в металле. При одновременном воздействии процесса коррозии и растягивающих напряжений осуществляют коррозионное растрескивание металла 21 по надрезу 23 (возможно применение расклинивающих устройств и других конструкций).

Третий пример конкретного применения способа заключается в том, что в разрезаемом металле 27 (фиг.9), например, с противоположной надрезу 28 стороны (фиг. 10) рассверливают одну или несколько групп отверстий под расклинивающие штыри 29. После охлаждения в жидком азоте расклинивающие штыри 29 (фиг. 11) по скользящей посадке вставляют в отверстия для создания в районе надреза механических напряжений. В случае затруднения самопроизвольного зарождения трещины инициируют ее искусственно, например, ударным инструментом.

Четвертый пример конкретного применения способа заключается в том, что надстройку 30 (фиг. 12) утилизируемого судна 31 готовят по изложенной в первом примере технологии и получают надрез под ограничительным каналом 32. В области надреза устанавливают и запускают генератор 33, создающий колебания внутри корпуса надстройки 30. При этом изменяют частоту вынужденных колебаний до тех пор, пока не наступит резонанс.

При необходимости углубляют коррозионный надрез и одновременно воздействуют механическими напряжениями до момента инициирования трещины в надрезе, которая отрезает надстройку 30 от корпуса судна 31.

По сравнению с известным данный способ имеет следующие преимущества:
сокращает время разделки металлических конструкций за счет того, что электролитическое растворение металла используется не для разрезки в целом, а только для получения надреза;
увеличивает производительность за счет того, что разрезка металла осуществляется с большой скоростью, инициированной трещиной в области надреза;
уменьшает количество коррозионных отходов;
расширяет технологические возможности за счет выгодного использования трещины для разрезки прочных сталей и сплавов.

Использование: при переработке крупногабаритных металлических конструкций, например корпусов судов и самолетов на лом. Сущность изобретения: по линии разделения металлической конструкции создают концентратор напряжений, в качестве которого используют коррозионный надрез, получаемый путем формирования в месте реза ограничительного канала с размещенным внутри него неизолированным металлическим проводником, используемым в качестве инструмента. Полость канала заполняют электролитом, после чего инструмент подключают к отрицательной клемме, а металлическую конструкцию - к положительной клемме источника тока. Затем на металлическую конструкцию воздействуют рабочими инструментами, обеспечивающими создание в ней механических напряжений, инициирующих в надрезе трещину. По этой трещине производят разделение. 12 ил.

Способ разделки металлических конструкций на лом, включающий создание по линии разделения концентратора напряжений и воздействие на металлическую конструкцию механическим усилием для обеспечения ее разделения, отличающийся тем, что в качестве концентратора напряжений используют коррозионный надрез, который получают путем формирования в месте реза ограничительного канала с размещенным внутри него неизолированным металлическим проводником, используемым в качестве инструмента, обеспечивая зазор между упомянутым инструментом и разрезаемым металлом, заполняя полости канала электролитом и подключения инструмента к отрицательной клемме, а металлической конструкции - к положительной клемме источника тока, а воздействие осуществляют рабочими инструментами из условия создания в металлической конструкции механических напряжений, инициирующих в надрезе трещину, по которой производят разделение.