Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

По формуле (2,22) скорость охлаждения

щ = 2-3,14.40.5.10»(773-273)» 6340 \2

/ 6340 \2 Ч 0,0060,01 /

Скорость охлаждения оказалась выше допустимой, равной 10 К/с. Уменьшить скорость охлаждения можно за счет увеличения температуры Та (введение подогрева) или за счет уменьшения погонной энергии сварки Определение температуры подогрева. Из формулы (2 22)

(r-r„v= us; i. 0.006.0,01 ; зд.д,

2nh:p 2-3,14.40-510в

Откуда 7--7-„ = 446 К.

Для уменьшения скорости охлаждения с 14 К/с до 10 К/с необходим подогрев Гп = 773-273-446 = 54 К.

Определение погонной энергии сварки. Из формулы (2.22) требуемая погонная энергия, обеспечивающая скорость охлаждения 10 К/с, равна

,/, = е PJT-nr 0 0, у2.3,14.40.5.10»(773-273)а = 1,25-10« Дж/м.

8 примере qlv= = 1,06-10. Погоииую энергию сварки можно уве.чи-

и t UUo

чить с 1,06-10 до 1,25-10 Дж/м за счет увеличения тока с 220 А до 260 А нли за счет снижения скорости сварки с 22 м/ч до 10 м/ч.

3. Пластины из стали 40Х толщиной 10 мм сваривают встык многослойным швом короткими участками.

Режим сварки: ток /=180 А, напряжение дуги [/=24 В, скорость сварки v = 2 мм/с; эффективный к. п. д. Т1 = 0,8. Начальная температура 7н = 290 К.

Определить длину завариваемого короткого участка с учетом того, что температура мартенситного превращения стали 40Х близка к 570 К.

Теплофизические коэффициенты принимаем, как в примере 1.

Температура охлаждения первого слоя

Гв= Г„ + 50==570-1-50 = 620 К.

Эффективная мощность дуги

9 =0,8-180-24 = 3480 Дж/с.

Поправочный коэффициент для стыкового соединения ki-l,5; коэффициент горения дуги А!г=0,75. Длину участка, прн которой первый слой не охлаждается ниже 620 К, определяем по формуле (2,30)

, = 5»-75.3480 „110

4-3,14-40-510в0,0182.0,002 (620 - 290)*

Глава 3. МЕТАЛЛУРГИЯ СВАРКИ (Потапов И. И.) 3.1. Плавление металла в сварочной ванне

Процессы, протекающие при сварке плавлением, относительно сложны. Часто их сравнивают с соответствующими процессами производства стали (выплавка, кристаллизация, реакции между расплавом металла и газообразной и щлаковой фазами).

В процессе сварки дуга перемещается вдоль свариваемых кромок и образует подвижную сварочную ванну (рис. 3.1), в передней части {аЬс) которой происходит плавление основного металла, сварочной (присадочной) проволоки, а в хвостовой части {dkn) - кристаллизация металла. По мере продвижения дуги и сопутствующей ей ванны осуществляется непрерывное формирование сварного шва.

Конвективные потоки badn и bckn в сварочной ванне (см.рис. 3.1) способствуют перемешиванию металла, обеспечению его однородности, а также интенсивному взаимодействию металла с защитной средой. Особенность металлургических процессов в сварочной ванне определяет изменение температуры в ней (рис.

ТАБЛИЦА 3.1

СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КАПЕЛЬ ЭЛЕКТРОДНОГО МЕТАЛЛА И СВАРОЧНОЙ ВАННЫ [I]

С Н

Направление сварки

Рнс. 3.1. Схема распределения температуры по длине L сварочной ванны и перемешивания жиДкого металла в ией:

dabck - высокотемпературная головная часть; 7„д и /кр~"РУР плавления и кристаллизации

3.1). Повышенная температура и более развитая поверхность капель электродного металла по сравнению с ванной создают более благоприятные условия для взаимодействия металла с газами и шлаками именно на стадии капель (табл. 3.1).

3.1.1. Металлургические реакции при сварке

Большинство процессов взаимодействия на границе металл - защитная среда протекают с наибольшей интенсивностью на высокотемпературных участках зоны плавления, поэтому особо

благоприятные условия для протекания реакции создаются на стадии каплн.

По мере спада температуры процессы в большинстве случаев начинают протекать в обратном направлении. Однако скорость протекания процессов в обратном направлении в низкотемпературной части сварочной ванны ниже скорости прямых процессов в наиболее горячей части ее. Этим в основном объясняется тот факт, что количество прореагировавшего вещества в процессе нагрева оказывается больше, чем при снижении температуры. Поэтому в затвердевшем металле часто наблюдается прирост ИЛИ недостаток того или иного элемента по сравнению с исходной его концентрацией в сварочной ванне. Схематически процесс представлен на рнс. 3.2.

Допустим, что между шлаком и жидким металлом при сварке под флюсом идет реакция

Рис. 3 2 Схема нзченеиня концентрации элемента в наплавляемом металле в результате взаимодействия его со шлаком в сварочной ванне

(Ме;оХл + у [Me], </ (Ме0),„ + х [Ме].

(3.1)

в результате которой в наплавленном металле с увеличением температуры возрастает концентрация [Me"]. Исходное равновесное содержание этого элемента в металле было [Ci] (см. рис. 3.2).

Реакция стремится к новому равновесию, причем скорость ее возрастает с повышением температуры. После достижения Ттвх температура начинает снижаться, а соответственно в обратном направлении должна изменяться и концентрация [Me"] в наплавленном металле, стремясь к содержанию [Ci]. Однако к моменту достижения Гтах концентрация [Me"] соответствует равновесному содержанию [Ср] для более низкой температуры,