Совершенствование технологии ремонта змеевиков трубчатых печей из стали 15Х5М с применением вибрационной обработки

• Автор: Джасем Али Хаддад Аль-Абода
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

1.1 Трубчатые печи

1.1.1 Назначение и классификация трубчатых печей

1.1.2 Трубчатый змеевик и особенности его эксплуатации

1.2 Дефекты змеевиков трубчатых печей нефтеперерабатывающих установок и способы их ремонта

1.2.1 Хрупкое разрушение печных труб

1.2.2 Местная деформация печных труб и образование отдулин

1.2.3 Высокотемпературная газовая коррозия наружной поверхности печных труб
1.2.4 Образование сквозных свищей и прогаров в трубах
1.2.5 Способы ремонта змеевиков трубчатых печей
1.3 Применение жаропрочной стали 15Х5М для изготовления технологического оборудования
1.4 Особенности поведения хромомолибденовых жаропрочных сталей типа 15Х5М в процессе кристаллизации сварочной ванны
1.4.1 При сварке однородными (перлитными) электродами
1.4.2 При сварке аустенитными электродами
1.5 Особенности технологии изготовления и ремонта конструкций из стали 15Х5М с применением сварки
1.6 Существующие методы снижения остаточных напряжений
1.6.1 Влияние термообработки на механические свойства сварных соединений из стали 15Х5М
1.6.2 Влияние вибрационной и ультразвуковой обработок на механические свойства сварных соединений стальных изделий
1.7 Выводы
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, ВОЗНИКАЮЩЕГО В ЗОНЕ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЗ СТАЛИ 15Х5М
2.1 Исследование напряженно-деформированного состояния сварного соединения из стали 15Х5М применением численных методов анализа
2.1.1 Оценка остаточных сварочных деформаций и напряжений методом фиктивных сил
2.1.2 Определение остаточных сварочных деформаций и напряжений решением температурной задачи деформируемого тела
2.2 Определение остаточных сварочных деформаций и напряжений в кольцевом стыковом соединении из жаропрочной стали 15Х5М
2.2.1 Оценка остаточных сварочных деформаций и напряжений в кольцевом стыковом соединении из жаропрочной стали 15Х5М после сварки
2.2.2 Оценка остаточных сварочных деформаций и напряжений в кольцевом стыковом соединении из жаропрочной стали 15Х5М после сварки с предварительным подогревом до 350°С
2.3 Определение остаточных сварочных деформаций и напряжений в змеевике из жаропрочной стали 15Х5М
2.4 Расчет параметров собственных колебаний
2.5 Выводы
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКРЕСТИКИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНОЙ СТАЛИ 15Х5М
3.1 Планирование эксперимента
3.1.1 Выбор образцов
3.1.2 Характеристика сварочных материалов и применяемого оборудования

3.1.3 Режимы сварки и вибрационной обработки
3.2 Исследование влияния вибрационной обработки на характеристики сварного соединения при заварке кольцевой трещины
3.2.1 Испытания металла сварного шва на ударный изгиб (на образцах типа VII по ГОСТ 6996)
3.2.2 Измерение микротвердости металла различных участков сварного соединения
3.2.3 Исследование влияния различных видов обработки в процессе сварки на микроструктуру металла шва и околошовной зоны
3.2.4 Определение остаточных напряжений на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-ЗМ»
3.3 Исследование влияния вибрационной обработки на характеристики сварного соединения при вварке новой трубы
3.3.1 Исследование влияния вибрационной обработки в процессе сварки на коэффициент концентрации механических напряжений
и другие характеристики местных напряжений
3.3.2 Определение остаточных напряжений на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-ЗМ»
3.3.3 Испытание металла сварного соединения на ударный изгиб
3.3.4 Измерение твердости металла различных участков сварного соединения
3.3.5 Исследование влияния различных видов обработки в процессе сварки на микроструктуру металла шва и околошовной зоны
3.3.6 Испытание сварного соединения на статическое растяжение
3.3.7 Испытания сварных соединений на статический изгиб
3.3.8 Испытания на трещиностойкость при повторных нагревах
3.3.9 Испытания сварных соединений на статический изгиб
3.4 Выводы

Снятие остаточных напряжений в корпусах аппаратов термической обработкой - это дорогостоящий, энергоемкий и трудоемкий процесс. Кроме того, при термообработке детали и узлы могут получать дополнительное искажение формы, изменение размеров, появляется окалина. Печная (объемная) термообработка снижает остаточные напряжения на 80 - 90%, но по известным причинам отличается самыми низкими экономическими показателями.
Методы борьбы с остаточными напряжениями в зависимости от источника энергетического воздействия можно условно разделить на термодеформационные и деформационные. В работе А .Я. Недосеки и др. [58] рассматриваются как широко применяемые методы, так и методы, находящиеся на стадии лабораторных и опытно-промышленных проверок.
Эти данные показывают, что, как и следовало ожидать, рациональная область применения многих методов ограничена особенностями конструкционного материала, формой и габаритом изделий, доступностью сварных швов и другими факторами.
Так, результаты, полученные благодаря термическому отпуску, показывают существенное уменьшение напряжений. Такая обработка достаточно эффективна для снижения остаточных напряжений в сталях, тем не менее, ее применение ограничивается возможностью предприятий.
Местная обработка при низкой температуре позволяет снизить остаточные напряжения до 50%. Однако преимущество этого способа состоит в возможности снятия напряжений в крупногабаритных сварных конструкциях, для которых невозможна общая обработка в термических печах. Необходимость изготовления специальных индукторов для обработки каждого типа соединения свидетельствует об индивидуальных особенностях динамического нагрева при низкой температуре.
Более эффективным для многих конструкций является статическое нагружение, при котором не только снижаются растягивающие остаточные напряжения, но и создаются благоприятные сжимающие напряжения в местах концентраторов. Однако трудность статического нагружения,