Модернизация технологии изготовления сварных аппаратов из стали 12Х18Р10Т с применением вибрационной обработки

• Автор: Зарипов, Марс Зульфатович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ АППАРАТОВ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 12Х18Н10Т.
1.1 Применение аустенитной стали марки 12Х18Н10Т при изготовлении аппаратов
1.1.1 Характеристика стали
1.1.2 Объект применения
1.1.3 Статистика применения высоколегированной стали
1.2 Технология изготовления сварных конструкции из стали марки 12Х18Н10Т
1.2.1 Обработка давлением
1.2.2 Технология сварки высоколегированных аустенитных сталей
1.2.3 Особенности влияния легирующих элементов на структуру стали 12Х18Н10Т
1.2.4 Общие технологические условия сварки
1.2.5 Ручная дуговая сварка
1.3 Влияние МКК на эксплуатационные свойства конструкции.
2 АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ЗОНЕ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ И ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА ЕГО СВОЙСТВА
2.1 Анализ напряженно-деформированного состояния в зоне сварного соединения стали 12Х18Н10Т
2.2 Оценка остаточных сварочных деформаций и напряжений в стыковом соединении из стали марки 12X18Н1 ОТ
2.3 Анализ влияния параметров вибрационной обработки на свойства металла сварного соединения
2.3.1 Вибрационная обработка расплавленного металла
2.3.2 Влияние вибрационной обработки на кристаллизующийся металл..

2.3.3 Влияние вибрационной обработки на затвердевший металл
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОПУТСТВУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА МЕТАЛЛА СВАРНОГО ШВА ИЗ СТАЛИ 12Х18Н10Т.
3.1 Исследование влияния вибрационной обработки при сварке на точность изготовления
3.2 Исследование сварного шва на стойкость к межкристаллитной коррозии
3.2.1 Изготовление образцов из сварных стыковых соединений
3.2.2 Определение количества образцов для испытаний
3.2.3 Подготовка образцов к испытаниям
3.2.4 Испытание образцов в растворе серной кислоты и сернокислой
меди в присутствии металлической меди
3.2.5 Оценка результатов испытаний на межкристаллитную коррозию
3.3 Исследование влияния сопутствующей обработки на микроструктуру сварного шва
3.4 Испытание сварного соединения на статическое растяжение
3.5 Измерение микротвердости
3.6 Испытание металла сварного соединения на ударный изгиб
3.7 Испытание на малоцикловую выносливость
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИИ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 12Х18Н10Т С ПРИМЕНЕНИИ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ.
4.1 Выбор режима вибрационной обработки и аппаратное обеспечение процесса
4.2 Разработка технологического процесса изготовления сварной конструкции из стали 12Х18Н1 ОТ с сопутствующей обработкой
5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время одной из наиболее важных проблем в развитии нефтяного машиностроения являются повышение работоспособности машин и аппаратов, а также экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов. При эксплуатации нефтеперерабатывающего оборудования с течением времени часто происходит разрушение элементов по сварным соединениям вследствие воздействия температурных и силовых нагрузок, коррозии и других факторов. Причину этих разрушений в сварных соединениях базовых деталей можно объяснить наличием в них структурной неоднородности и остаточных напряжений. Многие конструктивные элементы выполняются с применением сварочных операций. Высококонцентрированный источник тепловой энергии и различная деформационная способность деталей являются причиной возникновения значительных остаточных напряжений, которые влияют на точность изготовления и работоспособность элементов [2, 17, 68, 81].
В различных отраслях машиностроения большое распространение имеет класс кольцевых деталей и узлов: обечайки, бандажи, диски, кольца жесткости, фланцы, днища. В химическом и нефтяном, энергетическом и атомном, транспортном и сельскохозяйственном машиностроении указанный класс узлов и деталей имеет значительную металлоемкость, требует больших затрат энергии при изготовлении. Так, в химическом, нефтяном и атомном машиностроении металлоемкость базовых элементов машин и аппаратов (обечаек, днищ и фланцев) составляет от 40 до 70 %, а иногда доходит до 80 % от всей металлоемкости изделия [1,9, 13, 24, 87, 84, 91-92].
Анализ природы и механизма возникновения остаточных напряжений в элементах химического и нефтяного оборудования и методов снятия этих напряжений говорит о том, что остаточные напряжения могут достигать значительных величин [3, 1422, 104, 133, 139].

относительно стабильных структур в результате выпадения карбидной и интерметаллидной фаз. Локальные разрушения характерны для участка перегрева околошовной зоны и являются межкристаллическими разрушениями вследствие концентрации деформаций по границам зерен и развития процессов межзеренного проскальзывания. Упрочнение границ зерен стали типа Х16Н9М2 за счет молибдена, образующего карбиды по границам зерен, а также уменьшение содержания углерода (до 0,02%) или увеличение содержания бора до 0,5% в сталях 1Х15Н24В4Т и 1Х14Н14В2М соответственно повышает сопротивляемость сталей локальным разрушениям. Другим средством снижения склонности к локальным разрушениям является получение более пластичного металла шва.
При сварке высокопрочных сталей в околошовной зоне возможно образование холодных трещин. Поэтому до сварки рекомендуется произвести их аустенизацию для получения высоких пластических свойств металла, а упрочняющую термическую обработку проводить после сварки. Предварительный и сопутствующий нагрев до 350—450 °С также уменьшает опасность образования холодных трещин.
При сварке жаростойких сталей под действием нагрева в металле швов могут наблюдаться такие же структурные изменения, как и при сварке жаропрочных сталей. Большинство жаростойких сталей и сплавов имеют большой запас аустенитности и поэтому при сварке не претерпевают фазовых превращений, кроме карбидного и интерметаллидного дисперсионного твердения. На этих сталях также возможно образование холодных трещин в шве и околошовной зоне, предупреждение которых в некоторых случаях может быть достигнуто предварительным нагревом до 2 50—550 °С.
Высоколегированные аустенитные стали и сплавы наиболее часто используют как коррозионно-стойкие. Основным требованием, которое предъявляется к сварным соединениям, является стойкость к различным