Совершенствование технологии изготовления сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С

• Автор: Каретников, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Влияние остаточных сварочных напряжений и деформаций на работоспособность сварных конструкций
1.1 Влияние различных этапов технологического процесса изготовления на точность и уровень остаточных напряжений в сварных конструкциях

1.1.1 Точность базовых деталей нефтехимической аппаратуры

1.1.2 Причины возникновения остаточных напряжений и деформаций при различных технологических операциях
1.2 Влияние остаточных напряжений на работоспособность аппаратов, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности

1.3 Методы снижения остаточных напряжений и деформаций в сварных конструкциях

1.3.1 Общие методы предупреждения и снижения остаточных напряжений и деформаций в процессе сборочно-сварочных операций

1.3.2 Вибрационные методы снижения остаточных напряжений

1.3.3 Влияние режимов вибрационной обработки на свойства обрабатываемых деталей
1.4Выводы по главе
2 Исследование напряженно-деформированного состояния базовых элементов сварных корпусов аппаратов из низколегированных сталей после сварочных операций
2.1 Общие закономерности образования напряжений и деформаций в оболочковых конструкциях в процессе сварочных операций
2.2 Исследование напряженно-деформированного состояния обечайки корпуса аппарата из стали 09Г2С после наложения кольцевого и продольного шва
2.3 Исследование влияния размеров конструктивных элементов сварного шва типа С7 по ГОСТ 8713 на уровень остаточных напряжений в сварных соединениях из стали 09Г2С
2.4 Выводы по главе
3 Определение оптимальных режимов вибрационной обработки сварных

соединений базовых элементов корпусов аппаратов
3.1 Планирование эксперимента
3.2 Исследование влияния режимов вибрационной обработки в процессе
сварки на механические свойства сварных соединений корпусов аппаратов
3.2.1 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на характеристики статической прочности металла сварного шва и сварного соединения
3.2.2 Исследование влияния величины амплитуды колебаний на статическую прочность металла сварного соединения
3.2.3 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на особенности микроструктуры сварных соединений
3.2.4 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на уровень остаточных напряжений 3-ого рода
3.2.5 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на уровень микротвёрдости перлитной фазы металла сварного соединения
3.2.6 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на сопротивляемость металла шва хрупкому разрушению
3.2.7 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на характер
и глубину проплавления основного металла при сварке под флюсом
3.3 Выводы по главе
4 Разработка ресурсосберегающей технологии изготовления корпусов горизонтальных цельносварных аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки в процессе сварки
4.1 Разработка технологической оснастки для вибрационной обработки
4.2 Частотный анализ корпуса аппарата Г-Э-1-1-6,
4.3 Усовершенствованный технологический процесс изготовления
корпусов аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки
4.4 Выводы по главе
5. Основные выводы и рекомендации
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Значительная часть объектов топливно-энергетического комплекса нашей страны расположена в северных широтах. Технология изготовления сварного оборудования для работы в условиях значительного перепада температур окружающей среды включает в себя проведение термических операций, направленных на снижение негативных факторов, вносимых сваркой (остаточные сварочные напряжения, неоднородность структуры и механических свойств и т.д.), с целью повышения хладостойкости сварных соединений конструкций. Общеизвестно, что термообработка, как основной метод снятия остаточных напряжений, является энергоемким и труднореализуемым технологическим процессом, особенно с учетом крупных габаритов и сложной геометрической формы нефтеперерабатывающего оборудования. При этом, на сегодняшний день отсутствуют неразрушающие методы всесторонней оценки качества проведения термических операций. Вследствие несоблюдения требований технологии, особенно при проведении местной термической обработки сварных швов крупногабаритных конструкций, которая является менее энергоёмкой по сравнению с общей термообработкой, существуют участки сварных соединений, испытавшие недостаточное термическое воздействие. При дальнейшей эксплуатации оборудования, вследствие структурной неоднородности и повышенного уровня остаточных напряжений по сравнению с участками, подвергшимися обработке в полной мере, они выступают очагами зарождения трещин, в результате чего окружающей металл становится подвержен низкотемпературной хрупкости -существенному снижению прочностных характеристик при пониженных температурах и может выступать в качестве очага разрушений, даже при нагрузках ниже расчётных. Подтверждением этого являются рекламации от заказчиков оборудования об образовании трещин в корпусах аппаратов по сварным соединениям. То есть, работоспособность сварного оборудования напрямую зависит от качества выполнения операций технологического процесса изготовления. Поэтому, на сегодняшний день, учитывая общие тенденции развития машиностроительного комплекса России, совершенствование технологического

- приложение к узлам структурных элементов в качестве нагрузки результатов температурного анализа.
- решение конструкционной задачи, позволяющее определить перемещения в узлах модели, напряжения и деформации.
Таким образом, в общем виде методом конечных элементов решается задача определения НДС сварной конструкции в процессе сварки.
При построении конечно-элементной сетки геометрической модели цилиндрической обечайки диаметром 1600 мм для проведения теплового анализа был выбран восьми узловой конечный элемент SOLID77 (Рисунок 2.3)., который в последующем заменялся на элемент SOLID185 для проведения конструкционного анализа. В качестве источника теплоты задавался мгновенный быстродвижущийся источник. При этом, погонная энергия, вводимая в изделие, определялась на основании значений режимов сварки экспериментальных образцов.

а -зона сварного соединения, б - общий вид
Рисунок 2.3 - Конечно-элементная сетка расчетной модели