Повышение однородности структуры и механических свойств сварных соединений из сталей 20 и 30ХГСА в режиме сверхпластической деформации

• Автор: Горбачев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 111 с. : ил.

1 Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Сосуды и аппараты, работающие под давлением в 11 нефтегазовой отрасли и свойства их сварных элементов

1.2 Анализ случаев отказа сосудов, работающих под давлением

1.3 Способы послесварочной обработки сварных соединений из 21 углеродистых и низколегированных сталей

1.3.1 Термическая обработка сварных соединений

1.3.2 Термоциклическая обработка сварных соединений

1.3.3 Пластическое и сверхпластческое деформирование 31 сварных соединений

1.4 Цель и задачи исследования

2 Материал и методы исследований

2.1 Подготовка образцов сварных соединений для исследований

2.2 Способы послесварочной обработки

2.2.1 Прокатка роликами сварных образцов по режиму СПД
2.2.2 Осадка сварных образцов в режиме СПД
2.2.3 Отжиг сварных образцов
2.2.4 Термоциклическая обработка сварных образцов
2.3 Методы исследований
2.3.1 Испытание на растяжение
2.3.2 Определение твердости и микротвердости
2.3.3 Металлографические исследования
2.3.4 Коррозионные испытания
2.3.5 Рентгеноструктурный анализ
3 Влияние деформационной обработки по режимам СПД на 57 механические свойства сварных соединений
3.1 Влияние схемы деформирования в режиме СПД на изменение микротвердости и твердости в области сварного шва сталей 20 и ЗОХГСА
3.2 Влияние прокатки роликами в режиме СПД на механические свойства зон сварного соединения сталей 20 и ЗОХГСА
3.3 Влияние способов послесварочной обработки на микротвердостъ и твердость сварных соединений сталей 20 и ЗОХГСА
4 Структурные изменения в сварных соединениях при деформационно-термической обработке
4.1 Влияние способов послесварочной обработки на изменение микроструктуры сварных соединений стали
4.2 Влияние способов послесварочной обработки на изменение микроструктуры сварных соединений стали ЗОХГСА
4.3 Влияние способов послесварочной обработки на скорость сплошной коррозии сварных соединений сталей 20 и ЗОХГСА
4.4 Результаты рентгеноструктурных исследований Общие выводы
Список использованных источников

Актуальность темы. Накопленный опыт эксплуатации нефтегазового оборудования показывает, что с течением времени происходит разрушение его элементов, как правило, по сварным соединениям вследствие воздействия температурных и силовых нагрузок, различных видов коррозии и других факторов. Это обусловлено тем, что для сварных соединений, выполненных сваркой плавлением, характерны структурная неоднородность и наличие концентрации остаточных напряжений.
Проблема увеличения ресурса нефтегазового оборудования, повышения его надежности является весьма актуальной ввиду острой необходимости снижения возможности возникновения аварийных ситуаций, связанных с гибелью людей, загрязнением окружающей среды, большими материальными затратами на их устранение. При этом одной из важнейших является задача повышения качества сварных соединений, в частности за счет снижения их напряженно-деформированного состояния и достижения свойств, максимально приближающихся к свойствам основного металла.
Решение этой задачи возможно путем использования термической обработки или деформационного воздействия на сварное соединение. Проблема обработки сварных соединений из углеродистых и низколегированных сталей представлена в большом количестве научных исследований, а их результаты нашли применение на практике. Однако известные методы термической обработки ввиду продолжительности и энергоемкости не всегда являются эффективными, при этом не гарантируются устранение структурной неоднородности и достижение равнопрочности сварного соединения и основного металла.
Перспективным с позиций достижения высокого качества сварных соединений представляется использование температурно-скоростных

соединения, причем сама зона термического влияния располагалась в середине рабочей части. Форма, геометрические размеры и схема раскроя образцов представлена на рисунке 2.8. Для выявления различных зон сварного соединения на каждом образце было произведено макротравление. Все образцы располагались вдоль продольной оси испытываемого участка.
Испытания на растяжения проводились при температуре 20 ±2 °С на универсальной машине УММ-50, рассчитанной на разрушающее усилие до 500 кН. В силовой цепи этой машины применяется гидравлический силовозбудитель, а в измерительной - маятниковый силоизмеритель. Скорость деформации 2 мм/мин.
Рисунок 2.8 - Схема раскроя и геометрические размеры образцов для испытания на растяжение
Механические характеристики рассчитывались согласно ГОСТ 1497-84 в виде условных растягивающих напряжений по положению определенных точек на диаграмме растяжения, которую записывали на самописце установки.