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

Электрошлаковые сварные соединения стали 20К толщиной 110 мм (флюс АН-22, сварочная проволока ЗСв-10Г2) в состоянии после отпуска при 600-650 °С в течение 4 часов имеют ав = 480-490 МПа. Минимальный уровень ударной вязкости КСи металла шва при температурах +20 и -20 °С равен соответственно 0,42 и 0,24 МДж/м, а процент волокнистой составляющей в изломе В = 30 и 5%. В околошовном участке KCU=0JKCU-° = Q,27 МДж/м2; В = 30 и 5 %.

Для повышения показателей ударной вязкости электрошлаковые сварные соединения подвергаются последующей или сопутствующей высокотемпературной обработке - нормализации, после которой осуществляют высокий отпуск для снятия сварочных напряжений, если толщина проката превышает 36 мм.

При выполнении нормализации температура печи при посадке сварных изделий, аппаратов или их узлов должна быть не более 250-300 °С, скорость нагрева не должна превышать 100-150 °С/ч. Охлаждение - на спокойном воздухе.

При проведении последующего отпуска температура печи при посадке и скорость нагрева изделий такие же, как и при нормализации. Температура при выгрузке -не более 300 °С.

Температура нагрева при нормализации сварных изделий из углеродистых сталей типа СтЗ, 10К, 20К составляет 910- 920 °С, а при высоком отпуске 650± 10 °С.

Время выдержки при нормализации 1-1,5 мин на 1 мм толщины проката. При высоком отпуске время выдержки выбирается из расчета 2-3 мин на 1 мм толщины проката. После охлаждения на спокойном воздухе структура металла шва и ЗТВ - феррито-перлитная. Структура сварных соединений характеризуется высокой степенью дисперсности.

7.5.4. Сварка с регулируемым термическим циклом

С целью повышения эффективности применения электрошлаковой технологии за счет исключения необходимости применения последующей высокотемпературной обработки электрошлаковых сварных соединений предложены такие технологические способы регулирования структуры и свойств, как использование дополнительного гранулированного присадочного металла (ДГПМ), электромагнитное перемешивание (ЭМП) металла в сварочной ванне, ввод дополнительных электродов без тока в сварочную ванну, дозирование мощности, сужение сварочного зазора (УЗ), модулирование сварочного тока (МТ), принудительное сопутствующее охлаждение (ПСО) в процессе сварки [2]. Как показано в работе [3], среди этих методов только сопутствующее охлаждение или сочетание с ним других методов позволяют обеспечить высокую дисперсность и однородность структуры н повысить ударную вязкость при низких темпера-

ТАБЛИЦА 7.2

СВОЙСТВА МЕТАЛЛА ШВА ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫX СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Примечания: 1. Состав металла шва, %: 0,14 С; 0.8 Мп; 0,07 Si.

2. п и С - значения показателя степени и коэффициента в уравнении Пернса:

dl/dN = С (ДК/Р"

турах до уровня, при котором отпадает необходимость в выполнении последующей нормализации.

Например, в состоянии после ЭШС с сопутствующим охлаждением и последующим отпуском при 620 °С значения КСи~° металла шва и околошовного участка ЗТВ сварных соединений стали 20К толщиной 100 мм превышают 0,4 МДж/м. Отмеченное достигается как за счет ограничения роста зерна аустенита в 1,5-2 раза по сравнению с ЭШС по общепринятой технологии, так и повышения дисперсности действительного зерна феррита при одновременном сокращении в составе структуры ферритной составляющей.

Длительность охлаждения ts-s при ЭШС с регулированием термических циклов (РТЦ) зависит при прочих равных условиях от схемы, интенсивности, площади и места отвода тепла относительно шлаковой и металлической ванн. Для определения реализуемых значений t&~s с целью сопоставления их с допустимыми можно воспользоваться номограммой, представленной в работе [3].

Данные, представленные в табл. 7.2, иллюстрируют влияние различных видов последующей термообработки на изменение стандартных показателей механических свойств и трещиностойкость металла шва электрошлаковых сварных соединений низкоуглеродистой стали.

Параметры трещиностойкости (Kic, dl/d.N) определены расчетным путем с использо.ванием данных по стандартным показателям механических свойств (00,2, Ов, ф) с применением специальной программы и персональной ЭВМ типа ЕС-1840.

\l20 \ 80

0

Как видно из табл. 7.2, применение нормализации способствует существенному повышению показателей ударной вязкости и циклической трещиностойкости металла шва электрошлаковых сварных соединений.

Если при сварке обеспечить интенсивность охлаждения, предотвращающую или ограничивающую появление перлитной составляющей в структуре металла- шва и ЗТВ, то сварку можно осуществлять без применения последующей высокотемпературной термообработки, ограничиваясь последующим отпуском с целью снятия сварочных напряжений.

Для выбора рационального вида и технологии сварки без последующей высокотемпературной термической обработки с учетом свариваемости сталей и толщины проката можно воспользоваться номограммой, представленной на рис. 7.2. Она построена на основе учета соотношения длительностей охлаждения тп для заданного химического состава стали и т8-5 - реализуемой и в условиях принятой технологии сварки [3]. На рис. 7.2 выделены следующие области, соответствующие предпочтительным видам сварки: а-е - АДС, причем а, г - с ПСО; б, (9-по общепринятой технологии; в, е -с подогревом; ж, и - однопроходная технология ЭШС, причем ж - с ПСО; 3 -с ДГПМ, МТ, УЗ либо в сочетании этих методов с ПСО; ы-по общепринятой технологии; к, л - двухпроходная ЭШС, причем к -с ПСО, л1 - трехпроходная ЭШС.

Переход от однопроходной к двух- или трехпроходной ЭШС позволяет обеспечить эффект термического воздействия и нормализацию металла шва и зоны термического влияния, образованных при предыдущем проходе, и за счет этого существенно- повысить ударную вязкость электрошлаковых сварных соединений.

На рис. 7.2 проведена пунктирная линия, соответствующая стали А(20К), у которой значение т„ = 27 с. Как видно из рис. 7.2, при толщине проката этой стали до 36 мм рекомендуется применять АДС с ПСО, при толщине 36-45 мм -ЭШС с ПСО, при толщине от 45 до 200 мм - двухпроходную ЭШС с ПСО, а при толщине более 200 мм - трехпроходную ЭШС.

Разработанный пакет программ позволяет решать задачу выбора рациональной технологии сварки в диалоговом режиме с помощью ЭВМ.

10 20 AlO 60 100 200 00 6001000 Длительность охлаждения fg-с

Рис. 7.2. Номограмма для выбора рациональной технологии сварки без последующей высокотемпературной обработки сварных соединений