1 / 1
В процессе сварки в металле свариваемых деталей происходят разнообразные процессы. Главные из которых это:
Все эти процессы приводят к появлению местных напряжений, которые могут стать причиной возникновения трещин и, в тяжелых случаях, привести к полному разрушению изделия. От всех этих неприятностей поможет избавиться термообработка сварных соединений.
Термообработка может производиться разными способами в различных режимах. В зависимости от химического состава и геометрических размеров изделия используют следующие виды термообработки.
Изделие нагревается до температуры 970 градусов, и эта температура поддерживается в течение полутора часов. Далее происходит естественное охлаждение. Метод получил широкое распространение при термообработке высоколегированных сталей.
Этот процесс предусматривает нагрев металла до 300 С0 с последующей выдержкой при этой температуре. Идеальное время выдержки два часа. Кроме снятия напряжения, этот способ снижает количество растворенного водорода в металле шва. Такой метод более всего может пригодиться для обработки изделий с толстыми стенками, где другие методы применить сложно.
Применяется при термической обработке труб малого диаметра. Такие трубы имеют тонкие стенки. В данном случае шов с участком трубы нагревают до 800 градусов и выдерживают около получаса. Таким образом, удается снять только часть напряжений, но это не главное. Главная цель этого вида обработки – придание металлу мелкозернистой однородной структуры.
Подходит для сталей перлитного класса. Время обработки выбирается в пределах нескольких часов. Температуру нагрева доводят до 600 – 700 градусов. Такая обработка решает множество проблем для низколегированных сталей. Остаточное напряжение снимается практически полностью, исчезает закалочная структура.
Самый высокотемпературный вид. Процессы идут при 1100 градусах в течение 120 – 180 минут. Далее проходит естественное остывание на воздухе. Применяется, в основном, на высоколегированных сталях, придавая им высокую пластичность при незначительных остаточных напряжениях.
Применение различных видов термообработки позволяет повысить прочность сварных швов, увеличить надежность изделий и значительно продлевает срок технической эксплуатации, способствуя повышению коррозионной стойкости металла.
Термическая обработка швов требует различных технологий и оборудования. Существует три основных типа оборудования для термической обработки.
Радиационное оборудование - это наиболее простой, а значит, и самый распространенный вид оборудования. Нагрев изделия происходит за счет передачи тепла от нагретой нихромовой проволоки. Между проволокой и изделием прокладывают термостойкий электроизоляционный материал и постепенно увеличивают напряжение на нагревательном элементе (нихромовая проволока). Работа проходит намного быстрее, если нагревательная проволока уже изолирована, и нет необходимости каждый раз изолировать изделие.
Регулировка напряжения может осуществляться различными средствами: от простейших способов переключения отводов на обмотке понижающего трансформатора или устройства гасящих сопротивлений, до высокотехнологичных электронных преобразователей напряжения на тиристорах.
Газопламенное оборудование намного хлопотнее предыдущего вида. Согласитесь, что обеспечить подачу электрического питания намного проще, чем подачу газа. Такие же сложности с регулировкой процесса и контролем параметров. И еще проблематичнее выглядят возможности механизации или автоматизации термообработки сварных швов с применением газопламенного оборудования. Но есть у этого оборудования и одно неоспоримое преимущество – низкая стоимость работ. Это становится понятным при самом приближенном сравнении стоимости электроэнергии и газа.
Этот вид термообработки требует специального дорогостоящего оборудования и квалифицированного обслуживания. Промышленность выпускает как переносные индукционные установки, рассчитанные на обработку некрупных деталей в «полевых» условиях, так и многофункциональные гиганты, на основе которых создаются целые производственные участки.
На таких участках используют мощные индукционные установки, вырабатывающие высокочастотное напряжение. Это напряжение подаётся на провода, особым образом расположенные на обрабатываемом изделии. Протекающий в проводах ток, в свою очередь, вызывает появление токов в обрабатываемой детали, которые и разогревают её до нужной температуры.
Индукционные установки используются не только для термообработки сварных швов, но и для разогрева труб в процессе их изгибания. Таким образом, имеется возможность на одной промышленной линии осуществлять разогрев труб перед сваркой, непосредственно сварку труб и термообработку сварных швов. К этому участку обычно примыкает участок приварки фланцев и других деталей.
Необходимо отметить, что все эти процессы легко механизируются и автоматизируются. При наличии необходимого набора датчиков, компьютера и программного обеспечения можно создавать полностью автоматические производственные линии.
В книге приведены основные положения теории термической обработки сварных соединений и конструкций, рассмотрены сварные соединения широкой номенклатуры сталей и сплавов, находящих применение во всех отраслях народного хозяйства. Рассмотрен расчетный метод определения свойств сварных соединений в зависимости от температурно-временного фактора термической обработки и уровня исходных свойств. Особое внимание уделено выбору оптимальных режимов термической обработки, определяющих повышенную надежность сварных конструкций в разных условиях эксплуатации. Книга предназначена для инженерно-технических работников заводов, проектных и научно-исследовательских организаций, занимающихся проектированием и изготовлением сварных конструкций.
Предисловие
Глава I. Структура и свойства сварных соединений
1. Условия образования сварного соединения
2. Структура и свойства металла шва
3. Структура и свойства зоны термического влияния
4. Свойства сварных соединений
Глава II. Назначение и выбор вида термической обработки сварные конструкций
5. Назначение
6. Выбор вида термической обработки
А. Низко- и среднелегированные конструкционные и теплоустойчивые стали
Б. Коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные стали
Глава III. Влияние термической обработки на свойства сварных соединений
7. Выбор параметров режима термической обработки
8. Механические свойства
9. Склонность к хрупким разрушениям
10. Усталостная прочность
11. Жаропрочность
Глава IV. Образование трещин при термической обработке
12. Виды и характер растрескивания
13. Образование трещин в процессе релаксации напряжений
14. Методы оценки
15. Пути снижения склонности к ТТО
Глава V. Способы проведения и режимы термической обработки сварных конструкций
16. Общая и местная термическая обработка
17. Выбор режимов термической обработки
18. Контроль качества термической обработки
Глава VI. Сварные соединения углеродистых, низко- и среднелегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей
19. Стали и их свариваемость
20. Механические свойства
21. Образование трещин при термической обработке
22. Склонность к хрупким разрушениям
23. Жаропрочность
Глава VII. Сварные соединения высокохромистых коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сталей
24. Стали и их свариваемость
25. Влияние термической обработки на свойства сварных соединений
А. Мартенситные и мартенситно-ферритные стали
Б. Феррито-аустенитные стали
Глава VIII. Сварные соединения аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе
26. Стали и их свариваемость
27. Образование трещин при термической обработке
28. Склонность к локальным разрушениям
29. Влияние термической обработки на свойства сварных соединений
Список литературы
Предисловие
Термическая обработка является одним из наиболее распространенных технологических процессов в металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности. Она широко используется на всех стадиях изготовления конструкций как исходная операция получения нужных свойств полуфабриката (проката или литья), как промежуточная операция с целью улучшения технологических свойств при их переработке и как окончательная операция обработки конструкции для придания металлу изделия требуемого комплекса механических, физических и химических свойств.
Назначение или отказ от термической обработки сварных конструкций является одним из основных вопросов, возникающих при их проектировании, изготовлении и ремонте. Процесс сварки может рассматриваться с позиций его влияния на структуру и свойства сварного соединения как процесс термомеханической обработки металлов, который протекает в широком диапазоне температур и деформаций, приводит к заметному изменению свойств исходного металла и сопровождайся возникновением поля остаточных напряжений в изделии. С повышением легирования и прочности используемых материалов возрастает необходимость проведения термической обработки сваренного изделия для улучшения свойств и устранения неблагоприятного поля остаточных напряжений. Имеется много случаев, когда необоснованный отказ от термической обработки сварных конструкций или проведение ее по неправильному режиму привели к авариям и снижению эксплуатационной надежности конструкции.
С повышением легирования свариваемых материалов и использованием новых высокопроизводительных методов сварки усложняется и выбор режима термической обработки конструкции после сварки. Если при изготовлении их из низкоуглеродистой и низколегированных сталей основным видом термической обработки является отпуск, то при переходе к средне- и высоколегированным сталям, а также при использовании методов сварки с высокими тепловложениями, например электрошлаковой, в ряде случаев необходимы сложные режимы высокотемпературного воздействия, охватывающие практически все известные способы термической обработки. При этом нужно учитывать не только изменение при термической обработке свойств разных зон сварного соединения, но и самого материала конструкции.
Предлагаемая книга, созданная на основе собственных исследований авторов, а также данных отечественного и зарубежного опыта, посвящена комплексному рассмотрению проблемы термической обработки сварных соединений и конструкций. В ней детально изложены общие положения термической обработки с учетом специфических особенностей сварных соединений и влияния различных факторов, определяемых легированием основного и присадочного материалов, типом конструкции и условиями ее эксплуатации. Даны основные положения расчетного определения свойств сварных соединений в зависимости от температурно-временных условий режима термической обработки и уровня исходных свойств основного металла. Рассмотрены сварные соединения широкой номенклатуры сталей и сплавов, используемых в отраслях народного хозяйства, где применяется сварка. Особое внимание уделено выбору оптимальных режимов термической обработки, определяющих надежность сварных конструкций в различных условиях эксплуатации. Детально изложена также новая проблема образования трещин при термической обработке сварных узлов.
При рассмотрении указанных вопросов особое внимание уделялось освещению их с позиций общей теории термической обработки металлов. С учетом последних рассматривали и закономерности изменения структуры и свойств разных участков зоны термического влияния.
Основное внимание в книге уделено изменению при термической обработке структуры и свойств сварных соединений. Вопросы снятия сварочных остаточных напряжений изложены значительно более кратко, имея в виду ранее выпущенные материалы в этой области. В краткой форме также рассмотрены вопросы оборудования для проведения общей термической обработки, учитывая их подробное освещение в ряде специальных руководств.
Пути предотвращения восприимчивости металла к межкристаллитной коррозии. Наиболее простым способом является термическая обработка сварных соединений. Аустенитные стали, нагретые до температур 950—1150 С [c.55]
В связи с тем, что термическая обработка сварных соединений разнородных сталей не приводит к снятию остаточных напряжений, а лишь вызывает их перераспределение, она может рекомендоваться только для улучшения механических свойств различных зон сварного соединения. Поэтому, например, для сварных соединений углеродистой стали с аустенитной, в которых не следует ожидать появления хрупких закаленных околошовных зон в результате сварки, термическую обработку следует исключить. [c.49]
Рекомендуемая по условию снятия остаточных напряжений для сварных изделий из аустенитных сталей термообработка (стабилизация) при температурах 800—900° может приводить не к улучшению, а в ряде случаев к ухудшению свойств металла шва и околошовной зоны сварного соединения (п. 4, глава II). Поэтому оптимальным видом термической обработки для сварных соединений аустенитных сталей является аустенизация — закалка с температур 1050—1200° в зависимости от марки стали. Этот режим термической обработки принят в качестве основного для сварных стыков паропроводов и ряда других ответственных конструкций из аустенитных сталей. В случае необходимости снятия остаточных напряжений, созданных в процессе быстрого охлаждения при аустенизации, конструкция может дополнительно подвергаться стабилизации по режиму 800- 900° — 10 час. [c.92]
Хрупкие разрушения — трещины — могут поразить сварные соединения аустенитных сталей и сплавов еще в процессе сварки. Но они могут появиться и после сварки — во время термической обработки или в процессе эксплуатации сварных соединений. Трещины наблюдаются в металле шва и в околошовной зоне. Несмотря на сходство металлографической картины трещин различного происхождения, причины и усилия, вызвавшие их появление в металле шва или околошовной зоне, могут быть самыми различными. [c.164]
Вопросы обеспечения требуемой жаропрочности сварных соединений аустенитных сталей и сплавов тесно связаны с выбором оптимальной термической обработки. Многое в этой области еще недостаточно ясно. Можно, однако, сформулировать некоторые общие закономерности, выявившиеся в последние годы. [c.274]
В заключение следует отметить, что ряд вопросов жаропрочности сварных соединений аустенитных сталей и сплавов, например термической усталости [3] или термостойкости, изучен еще недостаточно. Многое остается неясным и в деле термической обработки так называемых композитных сварных соединений, т, е. сварных изделий из разнородных и разнотипных сталей и сплавов. По какому из компонентов соединения надлежит выбирать термическую обработку Например, по жаропрочному сплаву лопатки ротора или по жаропрочной стали диска этого ротора [c.274]
Сварные соединения высоколегированных сталей можно подразделить на несколько групп — высокохромистые (мартенситно-ферритные и фер-ритные), хромоникелевые (аустенитные, аусте-нитно-ферритные), высокопрочные (аустенитно-мартенситные, мартенситностареющие). Назначение термической обработки сварных соединений каждой из перечисленных групп различное. Необходимость проведения термической обработки зависит от состава металла шва. [c.460]
Сварные соединения такого типа широко используют при изготовлении изделий и объектов различного назначения (табл. 17). Целесообразность их применения обусловлена стремлением к экономии дорогих высоколегированных сталей, необходимостью соединения разных частей и узлов одного и того же объекта, возможностью не проводить термическую обработку сварных соединений сталей с мартенситом в ЗТВ и получением вязких аустенитных швов на ферритных сталях. [c.421]
Термическая обработка сварных соединений жаропрочных аустенитных сталей имеет и некоторые особенности. В сварных соединениях жаропрочных сталей металл шва, как правило, по составу заметно отличается от состава свариваемой стали (табл. 8.5). В металле шва часто содержится значительно меньше углерода, чем в свариваемой стали. В ЗТВ имеются участки, где по-разному прошли процессы растворения и выделения карбидных и интерметаллидных фаз. Все это приводит к тому, что при последующем длительном эксплуатационном нагреве процессы [c.172]
Термическая обработка сварных роторов включает в себя высокий отпуск при изготовлении их из перлитных или хромистых сталей или высокотемпературную стабилизацию — для аустенитных роторов. Режим отпуска или стабилизации определяется маркой свариваемой стали и имеет своими задачами снятие сварочных напряжений и устранение хрупких закаленных зон в сварном соединении. [c.125]
Второй вид составляют операции высокотемпературной термической обработки сварных узлов закалка или нормализация при нагреве до температур 900—1000° С е последующим отпуском для конструкций из сталей перлитного, бейнитного и мартенситного классов и аустенитизация при температурах 1050—1200° С без последующей стабилизации или с ее введением для изделий из аустенитных сталей. Основной их целью при изготовлении сварных конструкций является перекристаллизация созданных сваркой участков с резко ухудшенными свойствами, восстановление которых отпуском невозможно. Такими участками могут быть участки крупного зерна в шве и околошовной зоны сварных соединений, выполненных, например, электрошлаковой сваркой, а также мягкие прослойки в зоне термического влияния при сварке термически упрочняемых сталей. При высокотемпературной термической обработке может также проходить залечивание зародышевых дефектов на границах зерен, созданных в процессе сварки и способствующих проявлению склонности сварных соединений к локальным разрушениям при высоких температурах. Так как с повышением легированности сталей вероятность ухудшения границ зерен при сварке повышается, то и необходимость высокотемпературной обработки для них возрастает. Однако в связи с тем, что проведение ее значительно сложнее операций отпуска, а для крупногабаритных изделий зачастую и невозможно, то к ней обращаются лишь в ограниченном числе случаев, когда отпуск или стабилизация не дают желаемых результатов. [c.82]
Возможность применения мартенситностареющих и аустенито-мартенситных сталей определяется стойкостью против общей и межкристаллитной коррозии сварных соединений. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода в зоне термического влияния наблюдается образование карбидной сетки, приводящей к межкристаллитной коррозии. Восстановление коррозионной стойкости достигается только после полного цикла термической обработки изделия после сварки. Стали аустенитно-мартенситного класса подвергаются контролю на склонность к межкристаллитной коррозии в соответствии с ГОСТ 6032—84. [c.46]
Сварные соединения таких сталей при всех толщинах свариваемого металла должны подвергаться термической обработке. Исключение могут составлять только сварные соединения таких сталей, металл шва которых является высоколегированным аустенитным или аустенитно-ферритным (см. п. 2—4). [c.415]
Размер зерна является нормируемым показателем как для основного металла, так и для сварных соединений. В сталях различают аустенитное, или наследственное, зерно и действительное зерно. Наследственное зерно — это зерно аустенита, которое сталь имеет при нагреве до температуры выше Асз- Аустенитное зерно характеризуется способностью к росту зерна при температуре, незначительно превышающей критическую. Действительное зерно — это фактическое зерно, полученное в стали в результате термической обработки. [c.60]
Сварные соединения аустенитных паропроводов с толщиной стенки более 20 мм подвергаются термической обработке по режиму аустенизации, т. е. закалке на аустенит. Сварные швы труб из этих сталей с толщиной стенки до 20 мм аустенизации в монтажных условиях подвергать не обязательно. Аустенизация, состоящая в нагреве до 1 100 25°С, выдержке при этой температуре в течение 1 ч и быстром охлаждении, наряду со снятием сварочных напряжений, приводит к повышению пластичности сварного соединения и выравниванию структуры щва и прилегающей к нему зоны. В аустенитно-ферритных швах, выполненных электродами ЦТ-15, ЦТ-16 и др., аустенизация обеспечивает почти полное растворение феррита, что заметно ослабляет или даже полностью исключает процесс образования хрупкой сиг-ма-фазы в процессе последующей эксплуатации. [c.211]
Прочностные и пластические свойства соединения аустенитной стали, сваренного по оптимальному режиму, несмотря на его структурную неоднородность в состоянии сварки, близки к соответствующим показателям исходного металла (фиг. 93). Это справедливо для всех изученных сталей. Однородную структуру в сварном соединении получают при длительной термической обработке в печи или кратковременным (1—5 мин.) нагревом в сва- [c.143]
Основное различие в распределении полей остаточных напряжений в соединениях однородных и разнородных сталей разных структурных классов возникает при термической обработке или высокотемпературной эксплуатации (рис. 32.10, г, ). На стадии нагрева и выдержки при максимальной температуре обоих типов соединений остаточные напряжения снимаются за счет прохождения процесса релаксации, при последующем охлаждении однородных соединений условий для возникновения поля собственных напряжений нет, поэтому термическая обработка является эффективным способом их снятия. В отличие от этого при охлаждении соединений из сталей разных структурных классов в них возникают новые внутренние напряжения, условно называемые напряжениями отпуска, обусловленные разностью характеристик термического расширения свариваемых сталей. В соединениях аустенитной стали с перлитной охлаждение после нагрева вызывает в аустенитной стали появление остаточных напряжений растяжения, а в перлитной — уравновешивающих их напряжений сжатия. В сварных соединениях перлитной стали с высокохромистой наоборот в перлитной стали возникают напряжения растяжения, а в высокохромистой сжатия. Аналогичные закономерности распределения остаточных напряжений сохраняются в биметаллических изделиях, выполненных наплавкой, взрывом и другими способами, например, вибрационной обработкой. [c.434]
Последняя из перечисленных технологическая операция является широко применяемой и высокоэффективной мерой. На 80...90 % снижаются (релаксируются) остаточные сварочные напряжения путем проведения высокого отпуска при температуре 550...750 °С сварных соединений углеродистых и легированных конструкционных сталей. Одновременно обеспечивается повышение свойств сварных соединений и удаление (эвакуация) диффузионно-подвижного водорода из зон высокотемпературного нагрева при сварке. Для сварных соединений аустенитных сталей применяется термическая обработка по режиму аустенизации (закалка на аустенит) с температур 1050... 1100 °С или стабилизирующий отжиг при температуре 840...880 °С. [c.40]
Э-09Х1МФ. Когда применение подофева свариваемых изделий и последующей термической обработки сварных соединений невозможно или необходима сварка перлитных жаропрочных сталей с аустенитными, допускается использование электродов на никелевой основе. [c.323]
Устранение повреждаемости границ зерен околошовной зоны, а также снижение прочности тела зерна могут достигаться выбором рационального режима термической обработки сварных соединений. Для высокожароирочных аустенитных сталей и сплавов заметное повышение надежности их сварных соединений при высоких температурах обеспечивается при переходе к более совершенной металлургической технологии выплавки стали или сплава. Одним из возможных путей повышения надежности при высоких температурах сварных соединений этих материалов является также переход к использованию методов сварки плавлением с минимальным тепловложением, а также к сварке методами давления [57]. Работы в этом напрлвлении находятся, однако, еще в начальной стадии, поэтому уверенного ответа о целесообразности использования тех или иных методов сварки получить пока нельзя. [c.78]
Совершенно иным является развитие процесса при термической обработке сварного соединения, склонного к растрескиванию. Для металла околошовной зоны в данном случае (рис. 61, б) характерна в условиях ползучести повышенная склонность к меж-зеренному разрушению. Поэтому кривая длительной прочности 1 будет иметь больший наклон, чем аналогичная кривая на рис. 61, а, и пересечение ее с кривой релаксации 3 произойдет сравнительно быстро за время Однако и в этом случае вероятность образования трещин мала, так как обычно и при межзеренном разрушении возможная деформация больше деформации за счет релаксации напряжений (рис. 61, г). Лишь при сварке сплавов повышенной жаропрочности, например дисперсионнотвердеющих никелевых сплавов, степень повреждаемости границ зерен околошовной зоны которых особенно велика, можно ожидать появления трещин при термической обработке и без концентраторов. Растрескивание можно ожидать также и при чрезмерной жесткости свариваемых узлов из аустенитных и теплоустойчивых сталей. [c.100]
Одним из средств предотвращения коррозионного растрескивания сварных соединений аустенитных сталей служит термическая обработка с целью устранения главной причины, вызывающей коррозионное разрушение, — напря- [c.285]
Сварные соединения высоколегированных сталей можно подразделить на несколько групп — высокохромистые (мартенситно-ферритные и ферритные), хромоникелевые (аустенитные, аустенитно-ферритные), высокопрочные (аусте-нитно-мартенситные, мартенситностареющие). Назначение термической обработки сварных соединений каждой из перечисленных групп различное. Необходимость проведения термической обработки зависит от состава металла шва. Как правило, термическая обработка не проводится при аустенитных и аустенитно-ферритных швах на неаустенитных сталях (ферритно-мартенситных, высокопрочных). [c.418]
Методы предотвращения локальных разрушений сварных соединений аустенитных сталей состоят в исключении или ослаблении воздействия факторов, их вызывающих. Высокотемпературная термическая обработка (аустенизация) при 1050—1100° С позволяет практически полностью снять сварочные напряжения (90—95%) и эффект самонаклепа. Возможен отпуск и при более нпзкпх температурах. Однако отпуск при температурах ниже 850—900° С не рекомендуется, так как в этом случае в процессе выдержки снижаются пластические свойства [c.119]
О роли термической обработки в изменении ударной вязкости в ЗТВ сварных соединений аустенитной стали типа Х16Н6 можно судить по данным табл. 8.3. Термическая обработка заключалась в закалке в воде с 1000 °С, обработка холодом при —70 С и отпуск при 250 °С в течение 1 ч. Термическая обработка улучшает хладостойкость ЗТВ сварных соединений. Необходимо отметить очень высокую вязкость и хладостойкость участка сплавления. По-видимому, это связано с высокой температурой нагрева околошовной зоны, в результате нагрева сталь подвергалась аустенитизации и приобрела высокую вязкость. [c.170]
Использование технологии сварки плавлением неаустенитных сталей аустенитными швами непрерывно расширяется. В некоторых случаях такая технология является наиболее удобной, а в некоторых практически незаменимой. Особенно удобна технология сварки аустенитными электродами неаустенитных сталей при монтажных работах и ремонте крупных аппаратов, где трудно осуществить термическую обработку сварных соединений после сварки неаустенитными электродами, дающими металл шва, по составу близкий к свариваемой стали. Но даже при сварке не в процессе монтажа, а в цехе использование технологии с образованием аустенитных швов на неаустенитных сталях имеет преимущества перед технологией с образованием сварного соединения со швами, по составу близкими к свариваемой стали. Например, при сварке высокохромистых коррозионно-стойких и жаростойких сталей использование присадочных материалов, дающих высокохромистый металл шва, нерационально из-за его низкой технологической прочности и высокой хрупкости. При сварке среднеуглеродистых низко- и среднелегированных сталей, термически обработанных на высокую прочность (ЗОХГСА, ЗОХГСНА и др.), использование среднеуглеродистых легированных присадочных материалов связано с опасностью получения в шве трещин, не говоря уже о том, что и технология сварки в этом случае осложняется необходимостью подогрева, замедленного охлаждения после сварки и термической обработкой сварных соединений. [c.308]
В отдельных случаях, когда применение подогрева свариваемых изделий и последующей термической обработки сварных соединений невозможно или необходима сварка перлитных жаропрочных сталей с аустенитными, допускается использование электродов на никелевой основе марки ЦТ-36 или аргонодуговой сварки проволокой Св-08Н60Г8М7Т. [c.231]
Длительная прочность сварных соединений аустенитных сталей обычно определяется прочностью самой стали. Разрушение сварных образцов, испытываемых на длительную прочность, происходит либо по основному металлу, либо по околошовной зоне. Чувствительность к локальным разрушениям связана с понижением относительной прочности границ зерен за счет выделения по ним различного рода примесей, а также упрочнения тела зерна. Для предотвращения локальных разрушений сварных соединений аустенитных сталей проводят их высокотемпературную термическую обработку (аустенитизацию) с целью снятия сварочных напряжений и эффекта самонаклепа, уменьшают содержание хрома в стали [17, 18]. Весьма стойки против локальных разрушений стали, легированные бором [10], молибденом. Использование сталей, выплавленных на чистой шихте, прошедших электро-шлаковый и, особенно, вакуумнодуговой переплав, значительно повышает стойкость сварных соединений против локальных разрушений и соответственно надежность работы энергетических установок. [c.454]
Трещины прн термической обработке возникают также в сварных соединениях теплоустойчивых сталей, в первую очередь легированных ванадием, молибденом и хромом. Одна из подобных зародышевых трещин на наружной поверхности у усиления шва (рис. 57) явилась, как указывалось выше, очагом эксплуатационного разрушения стыка паропровода стали 15Х1М1Ф после 60 тыс. ч эксплуатации при температуре 535—565 С (рис. 57, а). Примеры их появления в турбинных сварных конструкциях изложены в [93], Термическая обработка может приводить к трещинам и в изделиях из аустенитных нержавеющих и жаропрочных сталей, как правило, легированных ниобием или титаном. Наиболее вероятно их возникновение в изделиях большой толщины и сложной конфигурации, особенно при сочетании разиостенных элементов. С повышением жаропрочности сталей и прежде всего с повышением в них содержания ниобия и титана возможность появления указанных трещин возрастает, а сами трещины могут быть настолько большими, что приводят к браку изделия. На рис. 58 показан эскиз ротора газовой турбины, состоящего из двух сваренных между собой дисков из стали X15Н35ВЗТ диаметром 500 мм и привариваемого к ним стакана диаметром 400 мм при калибре швов 30 мм. Ротор после сварки был стабилизирован по режиму 700° С — 15 ч, что привело к появлению в районе околошовной зоны одного из дисков, а также у концентратора в месте перехода от горизонтального к вертикальному участку, большого числа [c.95]
При использовании сталей, склонных к образованию трещин при термической обработке, следует избегать соединений высокой жесткости, например, типа показанных на рис. 56 вварных толстостенных штуцеров в сосудах. При повышенной жесткости сварных соединений, например, в сварных узлах паропроводов из Сг-Мо-У стали при толщине стенки свыше 20—30 мм или сварных штуцерах с непосредственной сваркой труб любой толщины друг с другом, нужно вводить операцию зачистки наружной поверхности швов до плавного сопряжения с основным металлом перед термической обработкой, чтобы исключить эффект концентрации напряжений. Целесообразно в ряде случаев рассматривать вопрос о возможности перехода к высокотемпературной термической обработке (нормализации для перлитных сталей и аустенитизации для аустенитных). Можно также вводить предварительную облицовку кромок, так как в этом случае жесткость сварного соединения заметно меньше и степень повреждения границ зерен око-лошовной зоны при воздействии ТДЦС также снижается. Для высоколегированных аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе повышенной жаропрочности целесообразным бывает использование металла, выплавленного по совершенной металлургической технологии, применение мелкозернистого материала и ряд других методов, детально рассмотренных в главах, посвященных соответствующим типам материалов. [c.103]
Аварийные последствия локальных разрушений сварных стыков аустенитных паропроводов и узлов из хромомолибденованадиевых сталей при эксплуатации энергетических установок, а также появление трещин в околошовной зоне при термической обработке сварных конструкций из конструкционных и теплоустойчивых сталей, жаропрочных аустенитных сталей и высоконикелевых сплавов вызвали необходимость в проведении больщого комплекса исследований. Они выполнялись в направлениях определения механизма явления, разработки методов испытания и принятия мер по исключению опасности этого вида разрушений. Современные представления о механизме локальных разрушений при эксплуатации и термической обработке изложены в пп. 8 и 12. В данном параграфе приведено описание методов лабораторной оценки склонности сварных соединений к рассматриваемым разрушениям. Виды испытаний конструктивной прочности сварных узлов при высоких температурах изложены в п. 16. [c.125]
Для получения сварных соединений аустенитных хромоникелевых сталей, стойких против обра-. зования трещин при свар- ( ке, термической обработке и в процессе эксплуатации, принимаются меры металлургического и технологического характера. [c.135]
Свойства стыков труб поверхностей нагрева зависят в исходном состоянии от композиции сварного шва и основного металла, а также от вида сварки. Это и определяет необходимость проведения термической обработки. Термическая обработка стыков труб из сталей перлитного класса марок 20, 12Х1МФ и аустенитного класса марки 1Х18Н12Т, выполненных электродуговым или газоэлектрическим способом, не требуется, поскольку такие сварные соединения обладают достаточным ресурсом механических и технологических свойств и вполне надежны в эксплуатации. Однако соединения труб из других сталей или стыки, сваренные другими способами, должны обязательно подвергаться термической обработке. [c.212]
Так же как и в сварных соединениях перлитной сталп с высокохромистой, термическая обработка рассматриваемых конструкци не может привести к снятию остаточных сварочных напряжений, а вызовет лпшь пх перераспределение. Поэтому в сварных соединениях малоуглеродистых сталей с аустенитными термическая обработка после сварки может не производиться. При использовании в сварном соединепии закаливающейся перлитной стали вначале на свариваемых кромках может быть выполнена облицовочная наплавка аустенптнымп электродами и произведен отпуск для снятия закалки в околошовной зоне. Последующая Сварка основного шва может уже производиться без подогрева, и отпадает необходимость в последующем отпуске. [c.211]
Механические свойства сварных соединений из сталей переходного класса приведены в табл. 34. Следует обратить внимание на два обстоятельства. Прочность сварных швов, не подвергаемых термической обработке, после сварки резко уменьшается лри сравнительно небольшом повышении температуры испытания. Это объясняется тем, что шластическая деформация в процессе испытания при повышенных температурах не сопровождается мартенситным превращением, которое происходит при растяжении при 20°С, а, следовательно, сварные н вы в деталях из сталей переходного класса при этих условиях будут иметь прочность, близкую к прочности аустенитных сталей. Так, например, при сварке без присадки ста- [c.195]
Невозможность снятия остаточных напряжений при термической обработке сварной разнородной конструкции указывает на бесполезность этой операции для снятия напряжений. Ее применение в данном случае может быть оправдано лишь необходимостью отпуска закаленных участков в швах или в зоне термического влияния сварного соединения. Отпуск для этих целей бывает необходим в сварных соединениях перлитной стали с 12-процентной хромистой, а также в соединениях перлитной стали с аустенитной, когда в качестве малолегированной составляющей используются закаливающиеся при сварке стали. [c.180]
Термическая обработка – процесс, который обязательно производится после окончания сварочных работ и имеет большое значение для получения качественных сварных соединений с высокой прочностью и длительным сроком эксплуатации. Пропустить данный технологический процесс нельзя, так как низкое качество сварных швов может в процессе использования изделий привести к непоправимым последствиям и огромным убыткам.
Правильно выполненная термообработка сварных швов гарантирует более длительный срок эксплуатации трубопроводов, в том числе работающих под высоким давлением. При помощи нормализации сварных соединений достигается повышение их механической прочности, коррозионной стойкости и устойчивости к температурным воздействиям. Во время отжига и высокого отпуска происходит оптимизация структуры шва и резко понижается возможность коррозии и появления трещин.
Проведение своевременного качественного контроля сварных соединений не менее важно, так как позволяет обнаружить дефекты швов, появившиеся в результате нарушения технологии сварки.
Высококвалифицированные специалисты ООО «Метрология и Автоматизация», прошедшие аттестацию, обладают большим опытом проведения высококачественной термообработки и контроля сварных соединений любой сложности с помощью современного мобильного оборудования – установки РТ 70-6.
Обработка после сварки влияет на свойства самого сварного соединения, и необходима для получения качественного шва, который не потрескается и не разрушится.
Термообработка сварных соединений технологических трубопроводов является обязательной, так как того требует технология производства. Многие детали не допускаются в эксплуатацию без проведения термообработки.
Наша компания проводит работы по термообработке на высококачественном оборудовании компании Weldotherm.
Назначение и виды термообработки сварных соединений.Соединения, выполненные дуговым способами сварки, непосредственно после процесса характеризуются высоким уровнем содержания водорода, неоднородностью структуры и свойств сварного шва, зоны термического влияния, а также наличием в них сварочных напряжений.
Неоднородность структуры соединения зависит, главным образом, от неравномерности нагрева металла при сварке. Металл шва в процессе сварки в расплавленном состоянии имеет температуру выше 1500°С, в то время как соединение со швом участки металла нагреваются в меньшой степени и находятся в твердом состоянии. Прочность и твердость металла шва обычно в 1,5-2 раза превышают эти характеристики в зоне термического влияния и основном металле. Неравномерное значение в сварном соединении имеют и специальные свойства, такие как жаропрочность, хладостойкость, коррозионная стойкость.
Такое неудовлетворительное состояние металла усугубляется действием внутренних напряжений, возникающих в процессе сварки, которые могут достигать значений, близких к пределу текучести (250-350 МПа). Появление этих напряжений обусловлено неравномерностью нагрева различных зон соединения и усадкой металла при охлаждении, структурными изменениями и жесткостью свариваемого изделия.
Внутренние напряжения, возникающие в процессе сварки, опасны тем, что могут вызвать появление трещин в сварных соединениях, особенно, если они изготавливаются из легированных сталей. Кроме того, эти стали при сварке в производственных условиях быстро остывают, что приводит к образованию закалочных структур в шве и зоне термического влияния, также способствующих трещинообразованию.
Одним из основных средств повышения надежности сварных соединений является термическая обработка, процесс которой состоит из трех последовательных этапов: нагрев до определенной температуры с заданной скоростью, выдержка при этой температуре в течение определенного времени и последующие охлаждение с заданной скоростью или подслоем изоляции.
В каждой отрасли промышленности имеет свои нормативно-технические документы по термообработке сварных соединений, которые отражают особенности данного производства.
Классификация видов термообработки.
Предварительный подогрев
Трубы из низкоуглеродистых и низколегированных сталей перлитного класса подогревают (особенно в зимнее время) до 100-200°С, что предохраняет сварное соединение при сварке от быстрого охлаждения, приводящего к возникновению трещин в шве. Различают предварительный подогрев (до начала сварки) и сопутствующий (непосредственно в процессе сварки или во время перерывов в процессе сварки).
Высокий отпуск
При термообработке сварное соединение нагревают до температуры на 20-30°С ниже температуры критической точки Ас1, выдерживают в течение 1-5 ч. и затем медленно охлаждают. При этом на 70-90% снижается уровень сварочных напряжений, происходит структурные изменения в сварном шве и зоны термического влияния, заключающиеся для низколегированных сталей в распаде закалочных структур, что в конечном итоге приводит к заметному снижению твердости и повышению пластичности металла. Высокому отпуску обычно подвергают сварные соединения труб из сталей перлитного класса.
Нормализация
Применяется для сварных соединений, выполненных методами сварки с большой погонной энергией, при которой структура металла сварного соединения становится крупнозернистой с пониженными механическими свойствами.
Сварное соединение нагревают до температуры на 20-30 °С выше температуры критической точки Ас3, выдерживают в течение непродолжительного времени и охлаждают на спокойном воздухе.
Нормализации чаще всего подвергают сварные соединения тонкостенных труб малого диаметра из низколегированных сталей перлитного класса, сваренных газовой сваркой, которые в исходном состоянии (после сварки) имеют крупнозернистую структуру с пониженными пластичными свойствами.
Термический отдых
Сварное соединение нагревают до 250-300 °С и затем выдерживают в течение нескольких часов. При термическом отдыхе уменьшается содержание диффузионного водорода в сварных соединениях, а также несколько снижается уровень сварных напряжений. Отдых обычно назначают для сварных соединений толстостенных конструкций, для которых трудно выполнить термообработку по режиму высокого отпуска.
Сюда можно отнести также термообработку по режиму "дегазации" (нагрев до 200-250 °С с выдержкой 1-2 ч.), которая проводится при ремонте трубопроводов и корпусных конструкций, проработавших в контакте с коррозионноопасными средами.
Аустенизация
Сварное соединение нагревают примерно до 1080-1130 °С, выдерживают в течение 1-2 ч. охлаждают на воздухе. В результате аустенита за счет распада феррита, улучшить механические свойства стали и снизить уровень сварочные напряжений. Аустенизации подвергают сварные соединения трубопроводов из высоколегированных сталей аустенитного класса марок 08Х18Н10Т и др.
Стабилизирующий отжиг
Стабилизирующий отжиг применяют для сварных соединений трубопроводов из высоколегированных сталей аустенитного класса марок 08Х18Н10Т и т.п. Сварное соединение нагревают до 850-870 °С, выдерживают в течение 2-3 ч. и охлаждают на воздухе. Такая термообработка приводит к снижению сварных напряжений на 70-80 % и обеспечивает стабильную структуру, хорошо противодействующую возникновению межкристаллитной коррозии.
Нормализация с отпуском
Полная или восстановительная термообработка применяется для восстановления структуры и свойств сварных соединений различных сталей. При термической обработке сварных соединений теплоустойчивых сталей с целью продления ресурса длительного эксплуатирующихся паропроводов, а так же барабанов. Нормализация обеспечивает получение равномерной аустенитной структуры. При последующем охлаждении происходит превращение аустенита в феррит. Высокий отпуск дает длительную прочность и пластичность сварных соединений.
Все вышеперечисленные виды термообработки сварных соединений возможно производить на индукционном и радиационном оборудовании.
Технологии термообработки.
Принцип индукционного нагрева
Принцип индукционного нагрева легко иллюстрируется с помощью катушки индуктивности с магнитным полем, изменяющимся при изменении силы тока
Поле замыкается внутри катушки, и напряженность зависит от силы тока и количества витков катушки. При помещении металлического предмета внутрь катушки на его поверхности будут возникать вихревые токи, которые вследствие электрического сопротивления металла вызовут нагрев поверхности. Эффект нагрева возрастает с ростом напряженности поля и зависит от свойств материала и расстояния катушки от поверхности.
Наведенный ток будет создавать собственное, противоположное основному поле, что предотвращает проникновение поля катушки в центр предмета. По этой причине вихревые токи будут более активны в области, близкой к поверхности предмета, с понижением силы тока по направлению к центру.
Глубиной проникновения считается уровень, на котором сила тока падает до уровня 37%. С понижением частоты поля глубина проникновения увеличивается. Наложение вихревых токов во внутренних областях предмета вызывает понижение эффективности катушки индуктивности. По этой причине особенно важно выбирать частоту поля в соответствии с габаритами нагреваемого предмета.
Можно установить, что все проводящие материалы нагреваются индукционным методом, вызывая немедленный нагрев в металле.
Преимущества
- быстрота нагрева;
- высокая концентрация и точная локализация энергии при нагреве обеспечивают короткий цикл, высокую производительность, улучшают показатели использования оборудования и материалов и снижают риск деформации при нагреве;
- высокое и однородное качество;
- индукционный нагрев позволяет с легкостью осуществить точное автоматическое управление процессом. Он идеально согласуется с автоматизированным производством и не требует специальной подготовки персонала;
- нагрев только внутри материала;
- непрерывный нагрев производится непосредственно в детали;
- индукционный нагрев позволяет избегать сложного технического обслуживания, измерения, нагрева футеровки печей и их охлаждения. В процессе нагрева не выделяется дым или другие вредные эмиссии, загрязняющие материалы и оборудование. Все это снижает опасность процесса и улучшает рабочие условия;
- пониженные затраты энергии;
В силу самого принципа индукционного нагрева формирование тепла происходит внутри детали и, вследствие этого, процесс более эффективен по затратам энергии, чем другие методы, и количество рассеиваемой энергии исключительно низко.
Применение
- плавка металлов в индукционных электропечах;
- формоизменение: ковка, гибка, прошивка, прессование;
- термообработка: закалка, отжиг, правка, нагрев перед сваркой;
- пайка твердым и мягким припоями;
- спекание металлических порошков и многих других.
Выбор оборудования
Сначала определяют количество необходимой энергии по графику поглощения энергии различными металлами и определяют КПД нагревательной установки.
Для получения значения полной энергии следует разделить потребление энергии на одну тонну данным видом материала на КПД установки.
Далее следует умножить полученное значение на величину требуемого почасового выхода продукции (т/час) для определения потребления энергии.
Специалисты компании «Амбит» готовы провести на месте любой процесс термической обработки индукционными установками.
Термообработка сварного шва является довольно сложной процедурой, без которой получение ответственных соединений выполнить невозможно. Швы с дефектом часто приводят к значительным потерям.
Результатом неравномерного нагрева шва и околошовных зон при сварке часто становится неоднородность свойств на различных участках шва независимо от толщины сварочных элементов. Это влечет за собой снижение показателей прочности, устойчивости к коррозии, температурной переносимости. Остаточные напряжения могут стать причиной возникновения трещин и разрыва соединений.
Термическая обработка – это основной способ решить проблемы, появляющиеся в местах соединения, а также повысить надежность шва.
Вы имеете индукционные установки, но вам не хватает обученного, профессионально подготовленного персонала? Специалисты из службы сервиса по термической обработке компании «Амбит» на вашей рабочей площадке и с использованием вашего оборудования проведут необходимую процедуру термообработки.
ТВЧ установки в ходе обработки деталей Блока Переключения Скважин («Аргоси Технолоджис»).
Групповая обработка стыков. Задействованная мощность от 1,5 до 15 кВт на разных стадиях процесса обработки.
Вид термической обработки - «Высокий отпуск».
Сепаратор перед термообработкой.
Сварные соединения, непосредственно после процесса сварки, характеризуются неоднородностью структуры и свойств сварного шва, зоны термического влияния и наличием в них сварочных напряжений.
Термическая обработка - один из основных способов решения этих проблем и повышения надежности сварных соединений. Результат – снижение уровня сварочных напряжений, улучшение структуры и свойств металла соединения, удаление водорода.
Термообработка сварных швов широко применяется в различных отраслях: нефтеперерабатывающей, энергетической, химической. ООО «Южгазстрой» проводит местную термическую обработку труб (нагрев касается непосредственно шва). Процесс термообработки состоит из трех последовательных этапов: нагрев до определенной температуры с заданной скоростью, выдержка при этой температуре в течение определенного времени и последующее охлаждение с заданной скоростью. Соблюдение регламентирующих значений этих параметров имеет большое значение для качества термообработки.
Режимы термической обработки выбираются согласно режимам, установленным для свариваемой стали. Контроль пригодности того или иного режима термообработки ведется с учетом механических свойств и микроструктуры металла сварного соединения. В случаях, когда металл шва отличается по химическому составу от основного металла, наши специалисты вводят необходимые корректировки в режимы термообработки.
После термообработки сварное соединение становится равноценным основному металлу по всему комплексу физико-химических свойств при условии, что химический состав металла шва и свариваемой стали был одинаковым. В ряде случаев, при одинаковых с основным металлом химическом составе и термообработке, металл шва может иметь механические свойства, превышающие свойства основного металла.
ООО «Южгазстрой» проведет согласно Вашему заказу любой процесс местной термической обработки сварных соединений на месте мобильными нагревательными установками.
<a href="https://www.olark.com/site/6954-889-10-9802/contact" mce_href="https://www.olark.com/site/6954-889-10-9802/contact" title="Contact us" target="_blank">Questions? Feedback?</a> powered by <a href="http://www.olark.com?welcome" mce_href="http://www.olark.com?welcome" title="Olark live chat software">Olark live chat software</a>102 ОБЗОР СВАРКИ Том 88 5/2016
на сам процесс и необходимость их учета в расчетах выполнено
[2 ÷ 4].
Однако даже наличие широких теоретических знаний
, часто подкрепляемых обширными лабораторными испытаниями
, не является достаточным условием для получения высокой до
точности результатов численного анализа с использованием
случайных инструментов.Ключевую роль в этом играет
программное обеспечение и диапазон входных факторов
, учитываемых при его работе. Внедрение
на рынок усовершенствованных пакетов, позволяющих производить расчет
с использованием метода конечных элементов
, создает «новое качество» в проектировании бесчисленных
разновидностей деталей для достижения максимального
максимального качество, долговечность и специальные характеристики пригодные для использования
вых.Дополнительная «специализация» этих пакетов
позволяет гораздо более гибко и полноценно использовать
в отраслях, для которых они были предназначены [2,4].
Современные программы для численного анализа сварочных процессов
, основанные на методе конечных элементов
, существенно изменили возможности инженеров-сварщиков
. Можно полностью практически
определить металлургические конструкции, деформации и до
сварочные напряжения, на ранней стадии проектирования продукта
или разработки технологии сварки.Имеется
, поэтому возможность внесения изменений в технологический процесс до внесения
изменений в технологический процесс, а также отработка различных вариантов заданного решения
т.е. термическая обработка после сварки.
Простым способом, сводя к минимуму затраты на испытания и прототипы, мы снижаем
себестоимость производства, а также получаем
дополнительную информацию путем разработки оптимальной технологии [6 ÷ 11].
Средства расчета
В настоящее время на рынке представлено множество решений в виде программного обеспечения
, которое в большей или меньшей степени позволяет проводить анализ явлений, происходящих
при сварке элементов конструкций. При анализе -
, описанном в статье, использовался пакет VISUAL
WELD (SYSWELD) компании ESI Group. Это программное обеспечение
, которое позволяет моделировать метод конечных элементов
, охватывающий вопросы сварки и термообработки
.ВИЗУАЛЬНАЯ СВАРКА (SYSWELD)
охватывает все вопросы нелинейного анализа, т.е. нелинейной
нервной теплопроводности в любом пространстве, нелинейной
геометрии больших деформаций, изотропного и кинематического
упрочнения материалов или фазовых переходов. Сочетание
влияния такого большого количества явлений, происходящих в процессе сварки
, позволяет получить высокое соответствие результатов моделирования
реальному поведению сварной конструкции
[2,4].
VISUAL WELD (SYSWELD) позволяет моделировать процесс сварки
в очень широком диапазоне: как без дополнительного материала
, так и с дополнительным материалом,
с использованием источников тепла, имеющих физический контакт со сварочным элементом
(сварка трением, точечная) как
также бесконтактная (электродуговая, лазерная,
электронно-лучевая). Точно так же диапазон возможной термической обработки составляет
.Это процессы
, среди прочих: отпуск, отжиг для снятия напряжений, пересыщение -
, закалка (лазерная, индукционная, электролучевая
новая, плазменная, трение), науглероживание и азотирование [4].
Исходные данные для процесса расчета:
Короче говоря, вся информация, которую инженер-сварщик
найдет в Руководстве по технологии сварки и которую
на основании собственного профессионального опыта
может предоставить.Результаты, которые мы получаем, запуская симуляции, также важны. При этом
можно получить распределения полей и градиенты температуры -
, фазовый состав в отдельных участках соединения,
деформации, остаточные напряжения, смещения и твердость
[2,3,8,9 ,10].
Для получения результатов с очень высокой степенью корреляции с фактическим поведением заготовки/конструкции
важны данные материала программного обеспечения
.Обычно механические свойства определяются как функции, зависящие от температуры и содержания
отдельных фаз. Кроме термомеханических данных
материала, т.е. коэффициента теплопроводности, удельной теплоты
/энтальпии, плотности, модуля Юнга, Пуассона
, предела текучести или закалки, важны также металлургические свойства
. Система учитывает фазовые превращения
, кинетику аустенитного превращения
при нагреве и превращения феррита, бейнита и мартенсита
при охлаждении (графики ХТФП, ХТФи).В случае конструкций из алюминия
среди прочего: превращения материала из "твердой" в "мягкую" стадию
, ответственные за потерю механических свойств -
, упрочнение материала в процессе эксплуатации, потеря
свойства при перекристаллизации или при растворении
осадков [2 ÷ 4].
Описание вопроса
Проблемы моделирования сварочных процессов методом
методом конечных элементов является сложной задачей.
Определение уровня сварочных напряжений, деформаций,
распределения температурного поля весьма затруднительно из-за
сложного характера связи между температурой,
термической усадкой и расширением, а также переменными свойствами материала во времени и пространстве . Для упрощения анализа термический и механический анализ часто разделяют. Это связано с принятым принципом
: изменения механического состояния (напряжения, тренировочное напряжение,
) не меняют температуру процесса.С другой стороны,
изменение температуры явно отражается в
не в изменении распределения деформаций и напряжений. Поэтому
первый анализ процесса сварки в таком случае
касается распределения температурных полей в процессе сварки,
и затем результаты используются для определения результирующих
изменений в распределении напряжений и деформаций .
Этот тип анализа основан на предположении, что тепло, выделяемое при пластической деформации, намного
меньше, чем тепло, выделяемое электрической дугой.
Следовательно, можно проводить термический и механический анализы как два отдельных, последовательных
анализа [2 ÷ 4].
Дискретная модель, допущения и результаты анализа
Чтобы представить сварщику возможности современного программного обеспечения
, модель таврового соединения стальных листов
S355J2G3 (таблица I) толщиной 10 мм был подвергнут численному анализу
, сваренных тремя
стежками методом МАГ.Хотя в случае выбранной марки стали
и толщины свариваемых элементов
после процесса сварки требуется проведение термических обработок -
к и термических в реальных условиях, это позволило, однако, показать программные возможности и широкий спектр
возможностей прогнозирования свойств сварных соединений
с помощью численного анализа.
.Термическая обработка и сварка - учебная:
Термическая обработка - общие сведения:
1. Термическая обработка - технологический процесс, направленный на изменение механических свойств и физико-
химические металлы в твердом состоянии, в основном вызывая структурные изменения, всегда в результате
воздействия температуры и времени, а иногда и других факторов.Делим на:
а) в зависимости от сечения:
по объему;
площадь.
б) в зависимости от применяемых факторов:
обыкновенные - достигаются изменения свойств металла во времени и температуре:
железо и сплавы цветных металлов;
термохимические - изменения свойств металла достигаются под действием времени,
температуры и технологической среды;
термомагнитный;
термопласт.
2. Части производственного процесса:
технологический процесс → обработка → продукт
а) технологический процесс ОС - основная часть производственного процесса, в ходе которой изменяются свойства металла
путем вызывания структурных изменений, вызванных температура, время
и окружающая среда.
Операция ОК - часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте
одним/несколькими работниками на одной партии (напр.закалка, отпуск).
ОЦ обработка - часть операции, осуществляемой с использованием одних и тех же технологических средств
технологических с неизменными параметрами термообработки
(например, нагрев, отжиг, охлаждение).
3. Виды нагрева:
Топливо: Электрический:
пламя: ~ электрод;
ванна; ~ электрон;
лучистый; ~ индуктивный;
конвекция.~ флуоресцентный;
~ лазер;
~ резистивная:
- токопроводящая;
~ плазма.
4. Типы охлаждения:
Естественное: Принудительное (искусственное):
~ на воздухе; конвекция ~ обдув;
~ с плитой; ~ душ;
~ с указанием веса партии.~ погружение;
токопроводящие ~ металлические пластины.
5. Типы атмосфер - технологические атмосферы:
нерегулируемая Естественная: регулируемая:
Искусственная:
активная: защитная: нейтральная
бесгенераторная: вакуумная .
| Дуговая сварка в среде защитного газа - метод MAG | РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ: После прохождения курса сварщик умеет: ПЛАН ПРОГРАММЫ: МИНИМАЛЬНЫЙ ВРЕМЯ: ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: |
| Дуговая сварка ВИГ вольфрамовым электродом | РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ: После прохождения курса сварщик умеет: ПЛАН ПРОГРАММЫ: 80 часов ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: |
| Дуговая сварка ММА (электрическая) | РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ: После прохождения курса сварщик умеет: ПЛАН ПРОГРАММЫ: МИНИМАЛЬНЫЙ ВРЕМЯ: ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: |
| Сварка кислородно-ацетиленовая (газовая) | РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ: После прохождения курса кислородно-ацетиленовой сварки (газовой) сварщик знает :
После прохождения курса сварщик знает :
ПРОГРАММА ПРОГРАММЫ: МИНИМАЛЬНЫЙ ВРЕМЯ: ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ УЧАСТИЯ: - оконченная начальная и неполная средняя школа |
| Работа на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) | РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ: Целью курса является практическое овладение навыками в области программирования и эксплуатации станков с числовым программным управлением (токарных и фрезерных станков).Программа обучения обеспечивает теоретическое и практическое введение в основы: механической обработки; технический чертеж; планирование технологического процесса; и программирование технологических процессов на станках с числовым программным управлением. Завершающим этапом обучения является практическое применение полученных знаний и навыков работы на фрезерно-токарном станке с числовым программным управлением . МИНИМАЛЬНЫЙ ВРЕМЯ: ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ УЧАСТИЯ: - оконченная начальная и неполная средняя школа
|
Ответственные компоненты энергетических котлов изготовлены из стали для работы при повышенных температурах. Из-за добавления легирующих элементов (преимущественно хрома и молибдена) эти стали относятся к группе материалов с ограниченной свариваемостью, а это означает, что процесс сварки должен полностью контролироваться до, во время и после выполнения соединения.
Процесс изготовления соединения длительный и, следовательно, дорогой, поэтому сварное соединение должно быть выполнено с большой тщательностью, чтобы гарантировать высочайшее качество.
В настоящее время стандартными методами сварки элементов силовых трубопроводов являются TIG в качестве корневого слоя и электрод с покрытием для присадочных слоев.Способы сварки 141 и 111 являются ручными процессами, требующими от сварщика высокой профессиональной квалификации и значительно удлиняющими производственный цикл соединения. В настоящее время наличие дополнительных материалов в виде порошковых проволок позволяет исследовать сварочные материалы, предназначенные для работы при повышенных температурах методом МАГ.
Мартенситные стали содержат, помимо основных компонентов железа и хрома, легирующие элементы молибдена, ванадия, ниобия и никеля.В сталях, применяемых в энергетике, содержание кремния, марганца и никеля относительно невелико, тогда как содержание углерода в зависимости от сплава колеблется в достаточно широких пределах.
Хром является основным компонентом мартенситных легированных сталей. Обладает высоким сродством к углероду, расширяет область существования фазы α-железа и стабилизирует ее, а также повышает коррозионную стойкость и термостойкость. Хром повышает прокаливаемость, прочность, пластичность и твердость, что повышает стойкость стали к истиранию и износу.Повышенное содержание хрома снижает критическую скорость охлаждения, что приводит к мартенситному превращению стали.
Следующим компонентом, определяющим свойства мартенситной стали, является углерод. Этот элемент расширяет область существования ϫ-фазы. Увеличение содержания углерода повышает прочность и твердость стали, увеличивает температуру перехода в хрупкость и значительно снижает пластичность, ударную вязкость и свариваемость стали. По этим причинам содержание углерода в сталях, предназначенных для работы при повышенных температурах, ограничено, а требуемые эксплуатационные свойства достигаются введением легирующих добавок и соответствующей термической обработкой.
Молибден в мартенситно-легированных сталях повышает прочность, особенно сопротивление ползучести, и повышает сопротивление хрупкому разрушению, а также повышает коррозионную стойкость и интенсивно повышает прокаливаемость стали.
Ванадий как легирующий элемент повышает стойкость стали к перегреву и обуславливает мелкозернистую структуру стали, значительно увеличивая сопротивление ползучести. Повышает прокаливаемость стали и задерживает снижение твердости после отпуска, является сильно ферритным и карбидообразующим элементом.
Для целей энергетики разработана сталь Р91 (по ASME) или X10CrMoVNb91 (по EN), химический состав этой стали представлен в табл. I, механические свойства – в табл. II.
Таблица I . Химический состав стали Р91 (согласно PN-EN 10216-2)
| Марка | Химический состав, % | |||||||
| С | Си | Мн | Кр | Мо | № | В | Другое | |
| Р91 | 0,08 -0,12 | 0,2 -0,5 | 0,3 -0,6 | 8 -9,5 | 0,85 -1,05 | 0,06 -0,1 | 0,18 -0,25 | Н = 0,03 -0,07 |
Таблица II. Свойства стали Р91
| Марка | Механические свойства | ||
| Re, МПа | Rm, МПа | Амин, % | |
| Р91 | 450 | 630 | 19 |
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ 9000 3
Объектом исследования были стыковые сварные соединения труб из стали Х10ХМФНб9-1 диаметром Ø168,3 х 18,26 мм.Химический состав и прочностные характеристики представлены в табл. III и IV.
Таблица III . Химический состав испытуемой стали Х10CrMoVNb9-1/P91 (по сертификату производителя)
| Марка | Химический состав, % | |||||||
| С | Си | Мн | Кр | Мо | № | В | Другое | |
| Р91 | 0,09 | 0,26 | 0,56 | 8,49 | 0,93 | 0,24 | 0,075 | N - 0,042 Cu - 0,16 Ni - 0,19 |
Таблица IV. Механические свойства испытанной стали X10CrMoVNb9-1/P91 (согласно сертификату производителя)
| Марка | Механические свойства | |||
| Re, МПа | Rm, МПа | Амин, % | КВ, Дж | |
| Р91 | 569 | 673 | 23 | 215 |
Для испытаний использовались сварочные материалы, предоставленные Böhler-Uddeholm, с химическим составом и механическими свойствами, аналогичными свойствам основного материала.Используемые сварочные материалы перечислены в таблице V.
.
Таблица V. Дополнительные материалы
| Метод сварки | Классификация связующего | Диаметр | Торговое наименование |
| 141 | ЭР90С-Б9 | 2,4 | С 9 МВ - ИГ |
| 136 | Э91Т1-Б9М | 1,2 | C 9 МВ Ti Fd |
ПРОЦЕСС СВАРКИ
Процесс сварки выполнялся методами 141 и 136.Для испытаний использовалось инверторное устройство Saprom S8 SpeedPulse LORCH, предоставленное RYWAL-RHC.
Корневой слой изготавливался традиционным способом, т.е. методом TIG, а заливка приваривалась порошковой проволокой. Испытательные соединения были выполнены в двух положениях сварки: PF и PC. Способ подготовки кромок под сварку показан на рис.1, а способ расположения валиков в положениях ПФ и ПК на рис.
Рис. 1 .Подготовка разделки под сварку
Рис. 2 . Как расположить стежки в позиции PF
Рис. 3 . Как расположить стежки в позиции ПК
ТЕПЛОВОЙ ЦИКЛ СВАРКИ И ПОСЛЕСВАРОЧНАЯ ТЕРМООБРАБОТКА
Перед сваркой стык нагревали матами сопротивления до температуры 210 90 326 o 90 327 С.В процессе работы межпроходная температура соединения контролировалась с помощью термопар и в процессе сварки не превышала 300 на С. Термический цикл сварки и схема послесварочной термообработки представлены на рис. 4.
Рис. 4 . Принципиальная схема термического цикла сварки и послесварочной термообработки
Проведен неразрушающий контроль сварных соединений, выполненных в виде ВТ-испытаний; МТ; РТ.Испытания проводились с учетом уровня качества В по PN-EN ISO 5817. После получения положительных результатов неразрушающих испытаний соединения подвергались разрушающим испытаниям.
В объем разрушающих испытаний вошли:
Испытания проводились в соответствии со стандартом PN-EN 895.Определенный таким образом предел прочности при растяжении Rm показал, что в обоих положениях сварки (ПФ и ПК) требования прочности соблюдены (630 МПа для основного материала), и образцы разрушились в области основного материала. Тестовые значения представлены на рисунках 5 и 6.
Рис. 5 . Прочность соединения на растяжение в положении PF
Рис. 6 .Прочность соединения в положении ПК
Испытания проводились в соответствии с PN-EN 875 для определения величины работы разрушения сварного шва и ЗТВ при температуре окружающей среды. Критерием служило минимальное значение работы разрушения, установленное стандартом PN-EN 12952-6, которое составляет для ЗТВ 24 Дж и для сварного шва 27 Дж. Полученные результаты работы разрушения в шве и ЗТВ выше, чем минимальные значения. Результаты ударного испытания представлены на рис.7 и 8.
Рис. 7 . Работа на разрыв сварного шва и ЗТВ в положении ПФ
Рис. 8 Сварочные работы и ЗТВ в положении PC
ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Измерения твердости проводились на основании стандарта PN-EN ISO 15614-1. По этому стандарту максимальное значение твердости термически обработанного сварного соединения составляет 350 HV10.Результаты выполненных измерений твердости ниже допустимых значений. На рисунке 9 показано расположение точек измерения, а на рисунках 10 и 11 показано распределение твердости в сварном соединении для положений PF и PC.
Рис. 9 . Размещение точек измерения твердости в сварных соединениях 9000 3
Рис. 10 . Диаграмма распределения твердости для PF
Рис. 11 .Диаграмма распределения твердости для изделия ПК
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Макроскопические испытания сварных соединений проводились в соответствии с PN-EN 1321. Макроскопические испытания показали, что уровень качества В соответствует PN-EN ISO 5817. На рисунках 12 и 13 представлены результаты макроскопических испытаний изделий из ПФ и ПК. .
Рис. 12 . Макроскопические результаты для позиции PF
Рис. 13 .Макроскопические результаты для предмета PC
1. Соединения встык из стали Р91 по методу 136 в позициях ПФ и ПК показали высокое качество как при неразрушающих, так и при разрушающих испытаниях
2. Сроки соединения и соответственно затраты на сварку ниже, чем для метода 111
3. Метод 136 легче учиться, чем 111, а значит, требуемая квалификация сварщиков может быть ниже
4.Возможна механизация способа 136, что еще больше повысит производительность сварки
ЛИТЕРАТУРА
1. Кливер Э.: Свариваемость стали. Эд. Фотобит 2002
2. Хернас А.: Жаростойкость сталей и сплавов. Эд. Силезского технического университета, Гливице 1999
3. Коллектив авторов под редакцией д-ра инж. К. Ференц: Техника сварки на практике. Варшава 2007
4. Brózda J.: Руководство по сварке и термической обработке стали для работы при повышенных температурах.Эд. Instytut Spawalnictwa, Gliwice 1990
5. Ференц К.: Сварка. WNT, Варшава 2007
6. Добжаньски Л. А.: Материалы для металлоконструкций. WNT, Гливице-Варшава 2004
7. PN-EN 12952-6: 2004. Водотрубные котлы и вспомогательное оборудование. Лот 6: Исследования в процессе производства. Подготовка документации и маркировка напорных частей котлов
8. PN-EN ISO 15614-1:2008. Спецификация и квалификация технологии сварки металлов. Проверка технологии сварки. Часть 1. Дуговая и газовая сварка стали и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов
9.PN-EN 895: 1997. Разрушающий контроль сварных металлических соединений. Испытание поперечных образцов на растяжение
10. ПН-ЕН 910:1999. Сварка. Разрушающий контроль сварных металлических соединений. Испытания на изгиб
11. PN-EN 1321:2000. Сварка. Разрушающий контроль сварных швов металлов. Макроскопическое и микроскопическое исследование сварных соединений
Была ли статья полезна для вас?
Хотите получать информацию о новых статьях? Оставьте нам свой адрес электронной почты.
.Х. Цегельски-Познань С.А. является всемирно известным производителем различных типов машин, устройств, сварных конструкций и других элементов с широким спектром применения.
В данную группу изделий входят конструкции и устройства для морских проектов, в частности лебедки, подъемные и грузоподъемные устройства, корпуса редукторов (предназначенные для буровых установок и судов). HCP производит широкий спектр крупногабаритных деталей для горнодобывающей техники, энергетики и металлургической промышленности, а также крупногабаритные тарельчатые, шаровые и конусные клапаны для различных промышленных применений и редукторы.
Благодаря высококвалифицированному сварочному персоналу HCP производит сварные конструкции в соответствии со стандартами PN, EN, DIN, NORSOK или другими стандартами, требуемыми заказчиком, а работа обычно контролируется DNV, GL, PRS, LR, BV, Классификационные общества UDT.
Предприятие имеет возможность термической и термохимической обработки, включая отжиг для снятия напряжений, как малых, так и больших конструкций длиной более 12м. Еще большие габариты имеют специализированные дробеструйные и покрасочные камеры, в которых выполняется профессиональная антикоррозийная защита.
Широкая номенклатура станков и большая грузоподъемность крана позволяют выполнять широкий спектр механообработки в области точения, фрезерования, сверления, хонингования, шлифования не только мелких деталей, но и конструкций или отливок массой до 150 тонн.
Сфера деятельности компании:
РЕКЛАМНЫЙ ФИЛЬМ: МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ И КООПЕРАТИВНЫЕ УСЛУГИ
.У нас есть около десятка передвижных приборов сопротивления ( общей мощностью 0,5 МВт ) для осуществления процесса нагрева под сварку и отжиг с полным и прозрачным измерением параметров тока, фиксируемых самописцами на бумажных или электронных картах:
3-канальные мощностью 33 кВт
6-канальные мощностью 65 кВт
12-канальные мощностью 135 кВт
Установки оснащены программируемыми регуляторами температуры и самописцами, предназначены для термообработки сварных соединений металлоконструкций по заданным температурно-временным характеристикам в диапазоне температур до 1000°С.
Мы также реагируем на потребности клиентов и вот уже 3 года оказываем услуги в области термообработки в передвижной печи сопротивления с возможностью расширения ее габаритов:
горизонтальные размеры детали: 2100 х 3600 мм
высота детали: 2100 мм
максимальный вес загрузки: 10 тонн
максимальная температура выдержки: 800 °С
количество завершенных процессов отжига: 450 партий устройства электрического сопротивления, мы присутствуем при крупнейших инвестициях в судостроение, нефтехимические и энергетические заводы в нашем регионе и во всей Польше.
.
Настройки файлов cookie
Здесь вы можете определить свои предпочтения в отношении использования нами файлов cookie.Требуется для работы страницы
Эти файлы cookie необходимы для работы нашего веб-сайта, поэтому вы не можете их отключить.
Функциональный
Эти файлы позволяют использовать другие функции сайта (кроме необходимых для его работы).Включив их, вы получите доступ ко всем функциям веб-сайта.
Аналитический
Эти файлы позволяют нам анализировать наш интернет-магазин, что может способствовать его лучшему функционированию и адаптации к потребностям Пользователей.
Поставщики аналитического программного обеспечения
Эти файлы используются поставщиком программного обеспечения, под которым работает наш магазин.Они не объединяются с другими данными, введенными вами в магазине. Целью сбора этих файлов является выполнение анализа, который будет способствовать разработке программного обеспечения. Вы можете прочитать больше об этом в политике использования файлов cookie Shoper.
Маркетинг
Благодаря этим файлам мы можем проводить маркетинговые мероприятия.
.
