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

9.4. Свариваемость сталей

Микролегированные стали с содержанием углерода 0,1 % обладают благоприятной свариваемостью. Свойства сварных соединений при сварке на погонной энергии до 50 кДж/см, как правило, удовлетворяют предъявляемым требованиям. Однако в последние годы возрастает потребность в сталях, допускающих возможность их сварки на повышенных погонных энергиях, достигающих 50-100 кДж/см. С увеличением погонной энергии сварки более 100 кДж/см ударная вязкость металла в зоне термического влияния снижается из-за роста зерна аустенита, образования смеси структур верхнего бейиита, игольчатого феррита и высокоуглеродистого мартенсита.

9.4.1. Влияние легирующих элементов

Благоприятное влияние на ударную вязкость металла шва и зоны термического влияния оказывают следующие факторы: снижение содержания С и N для повышения вязкости матрицы; легирование Ti, образующим трудцорастворимые при нагреве нитриды TiN и препятствующие росту зерна аустенита; микролегирование В с целью повышения дисперсности ферритной составляющей структуры.

Свариваемость микролегированных сталей в значительной степени зависит не только от легирующих и микролегирующих элементов, но и от содержания примесных элементов. В особенности это относится к S, которая повышает склонность соединений к образованию горячих и слоистых трещин [3]. Отмеченное является следствием не только «раскатывания» сульфидных включений при прокатке, но и изменения их состава и физических свойств.

В сталях, содержащих Мп, Ti, Zr, активность элементов по отношению к S последовательно уменьшается при переходе от Zr к Ti, а затем к Мп. В сталях, микролегированных V и Nb и содержащих Мп и Сг, активность элементов по отношению к S убывает в следующей последовательности: Мп, Nb, V, Сг.

9.4.2. Выбор тепловых режимов сварки

Увеличение погонной энергии сварки сопровождается увеличением количества доэвтектоидного феррита и интенсивным снижением ударной вязкости металла околошовного участка зоны термического влияния сварных соединений. Например, в сварных соединениях стали 09Г2ФБ, выполненных дуговой сваркой под флюсом, значение KCU-° составляет при q/v = 30 кДж/см не менее 0,8 МДж/м2, а при q/v = 45 кДж/см - не менее 0,45 МДж/м2. По соображениям обеспечения требуемого уровня

ударной вязкости KCU-"0,3 МДж/м, минимально допустимая скорость охлаждения Шд ограничивается для стали 16Г2АФ уровнем 4,6 °С/с, а для стали 12ГН2МФАЮ - уровнем 6 °С/с [4].

Применительно к условиям электрошлаковой сварки тер-моупрочненной стали 10Г2ФР без последующего отпуска значения КСи-°0,3 MДж/м металла околошовного участка ЗТВ достигаются при ш=10-30 °С/с, а в условиях ЭШС с последующим отпуском при 670 °С - когда шЗ °С/с.

9.5. Особенности технологии сварки

При ручной дуговой сварке корневого слоя шва неповоротных стыков термоупрочненных труб из микролегированных сталей с уровнем прочности 600 МПа применяют электроды типа Э-50 с целлюлозным покрытием марок ВСЦ-4 или ВСЦ-4А. Для сварки заполняющих слоев шва неповоротных стыков используют электроды типа Э-60 и Э-70 с покрытием основного типа марок ВСФ-6Э и ВСФ-75.

Микролегированные стали с пониженным содержанием С и углеродного эквивалента допускают возможность сварки без подогрева до больших толщин проката, чем обычные низколегированные стали соответствующей категории прочности. Однако при сварке корневых швов в ряде случаев подогрев обязателен с целью предотвращения возможности образования холодных трещин. Температуру подогрева выбирают с учетом степени легированности стали, оцниваемой по величине Сдкв, толщины стенки свариваемой конструкции, температуры окружающего воздуха и типа покрытия электрода, где

Сэкв = С+ Мп/6 -I- (Сг -Ь Мо -I- V -f Ti)/5-f (Ni + Cu)/15.

Для электродов с основным покрытием при сварке труб из стали с ав = 5504-600 МПа приняты следующие условия выполнения подогрева.

Если Сэкв = 0,37-0,41 %, то подогрев до 100 °С назначают при толщине стенки от 15 до 20 мм и температуре окружающего воздуха от О до -35 °С. При большей толщине стенки подогрев до данной температуры выполняют независимо от температуры окружающего воздуха.

Если Сэкв = 0,42-=-0,46 %, то подогрев до 100 °С назначают при толщине стенки от 12 до 16 мм и температуре окружающего воздуха от -МО до -35 °С. При большей толщине стенки подогрев до данной температуры выполняют независимо от температуры окружающего воздуха.

Если (Гэкв = 0,474-0,51 %, то подогрев до 100 °С назначают при толщине стенки от 10 до 12 мм и температуре окружающего воздуха от О до -20 °С. При толщине стенки от 12 до 18

и от 18 до 26 мм подогрев до температур соответственно 100 и 150 °С назначают независимо от температуры окружающего воздуха.

Дуговую сварку под флюсом поворотных стыков труб из микролегированных сталей с ав = 5504-600 МПа осуществляют с применением сварочных проволок Св-08ХМ, Св-08МХ в сочетании с флюсами АН-348А, АН-348АМ, АН-47.

Необходимый уровень свойств сварных соединений сталей 16Г2Ф и 12ГН2МФАЮ при соблюдении требований по ограничению погонной энергии достигается при дуговой сварке под флюсом с применением проволоки Св-ЮНМА и флюса АН-17М.

При дуговой сварке под флюсом стали 09Г2ФБ применяют проволоку СВ-08ГНМ. и флюс АН-60.

Исходя из условия обеспечения необходимых вязкопласти-ческих свойств и равнопрочности сварных соединений термоупрочненных сталей, сварку эффективно осуществлять с регулированием термических циклов.

Для электрошлаковой сварки с РТЦ термоупрочненной стали 12ГН2МФАЮ толщиной 40 мм при этом используют сварочную проволоку 2Св-10Г2СМА и флюс АН-8 Режимы сварки: /св = 800+850 А, U = 50+5\ В; Ua = 340360 м/ч; v = = 3,0 м/ч [5]

При РТЦ (регулируемый термический цикл) посредством принудительного сопутствующего охлаждения достигается интенсивность охлаждения металла шва и ЗТВ ш = 3,5ч-4,0 °С/с и после отпуска при 620-650 °С обеспечивается следующий уровень свойств: шов -ав929 МПа; /СС6-«0,55 МДж/м2; околошовный участок-/(С[/~*°0,65 МДж/м; основной металл-ав806 МПа, КСи-°1,00 МДж/м.

Электрошлаковая сварка с регулированием термических циклов термоупрочненной стали 10Г2ФР толщиной 40 мм осуществляется с применением проволоки 4Св-10НМ и флюса АН-8. Термообработка - последующий отпуск при 700 °С. Показатели механических свойств соответствуют следующим значениям: шов -ав770 МПа; /CCt/-"" 1,15 МДж/м2; околошовный участок -/(С[/-°0,69 МДж/м; основной металл - ОвбОО МПа; KCU~*oO,78 МДж/м. \

Значения параметров трещиностойкости металла шва и околошовного участка зоны термического влияния сварных соединений стали 10Г2ФР находятся при этом выше соответствующих показателей основного металла: /(ic = 83,5 МПа-м/; п = 3,59; С = 0,3-10--!*; dl/dN при A/(ic = /Cic/l,5 составляет 0,139х X 10~мм/цикл.