Снижение степени структурной и механической неоднородности сварных соединений разнородных сталей на основе совершенствования технологии ЭЛС

• Автор: Гончаров, Алексей Леонидович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ГЛАВА I ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ДИАФРАГМ ПАРОВЫХ ТУРБИН

ИЗ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

1.1 .Материалы и способы изготовления диафрагм паровых турбин

1.2.Механизм проплавления и образования дефектов при ЭЛС

1.3.Особенности формирования и эксплуатации сварных соединений разнородных материалов

1.3.1. Остаточные напряжения в сварных соединениях разнородных

сталей

1.-3.2. Химическая и структурная неоднородности в зоне сплавления

разнородных сталей

1.3.3. Магнитные поля при электронно-лучевой сварке разнородных

материалов
1.4.Цели и задачи исследований
ГЛАВА II ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА ДИФФУЗИОННЫХ ПРОСЛОЕК В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ЭЛС
2.1.Методика исследования структуры и свойств сварных соединений
2.2.Влияние режимов термической обработки и состава металла шва на размеры диффузионных прослоек в сварных соединениях разнородных
сталей
2.3.Химическая неоднородность при ЭЛС разнородных сталей
2.4.Исследование влияния структурной неоднородности на свойства сварных соединений разнородных сталей
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II
ГЛАВА III ВЛИЯНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА В ПРОЦЕССЕ ЭЛС РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ
3.1.Термоэлектрические свойства конструкционных материалов
3.2.Термоэлектрические явления при ЭЛС разнородных сталей
3.3.Экспериментальные оценки магнитной индукции термоэлектрических
токов и её влияние на электронный пучок при ЭЛС
3.4.Влияние остаточной намагниченности на электронный пучок в процессе ЭЛС
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
ГЛАВА IV СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛС КОМБИНИРОВАННЫХ ДИАФРАГМ ПАРОВЫХ ТУРБИН
4.1 .Общая технология изготовления диафрагмы
4.2.Разработка методики контроля остаточной намагниченности и технологических приёмов снижения её влияния на электронный пучок
,4.3.Коррекция положения пучка и регулирование степени проплавления при ЭЛС разнородных сталей
4.4.Термическая обработка сварных соединений
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В настоящее время в энергетическом оборудовании широко распространены сварные конструкции деталей и узлов из разнородных сталей. Сварные соединения разнородных сталей обладают рядом специфических особенностей. Характерной для них особенностью является развитая химическая, структурная и механическая неоднородность. При сварке между собой сталей разных структурных классов, обладающих различием коэффициентов температурного расширения, в изделии будут возникать поля собственных напряжений, которые не могут быть сняты термической обработкой. Указанные факторы могут оказывать заметное влияние на выбор материалов конструкции, технологию её изготовления и эксплуатационную надёжность.
Зачастую, в силу конструкционных и технологических особенностей изделий, получение сварных соединений традиционными способами становится затруднительным, что приводит к необходимости использования более перспективных способов сварки с применением концентрированных источников теплоты, основным из которых является электронный луч.
Целесообразность применения электронно-лучевой сварки для изготовления комбинированных конструкций во многом обусловлена надёжной вакуумной защитой металла шва от атмосферных газов, а также локальностью теплового воздействия, что приводит к снижению сварочных напряжений и деформаций.
Электронно-лучевая сварка сталей разных структурных классов сопряжена с целым рядом трудностей, связанных с особенностями формирования структуры сварных соединений, а также с возможным изменением параметров электронного пучка при сварке разнородных сталей. Наличие химической неоднородности при сварке сталей разных структурных классов приводит к образованию неоднородной структуры в зоне сварного соединения, а именно, к возникновению различного рода прослоек у линий сплавления, которые могут снижать качество изделий. Ещё одной особенностью ЭЛС разнородных материалов является возможное отклонение электронного пучка в
Таблица 2
Основные параметры сварных швов
№ образца Fi, мм F:, мм F-Fi+F2, мм 7 С",, % Ьш, мм
1.3 50,00 7,08 57,07 0,88 2,18 2,9
1.4 43,64 10,51 54,15 0,81 3,05 3,9
2.3 39,01 23,16 62,17 0,63 5,25 3,3
2.4 46,88 28,67 75,55 0,62 5,34 3,6
3.2 25,89 13,01 38,90 0,67 4,78 3,0
3.3 26,09 35,27 61.36 0,43 7,75 3,3
3.4 33,20 44,01 77,21 0,43 7,69 3,5
4.1 9,07 13,25 22,32 0,41 7,98 1,6
4.2 17,40 24,19 41,59 0,42 7,83 2,6
4.3 24,53 41,50 66,03 0,37 8,41 3,6
4.4 22,83 53,37 76,20 0,30 9,30 4,1
5.2 9,15 35,15 44,30 0,21 10,45 3,1
5.3 12,98 46,10 59,08 0,22 10,29 3,7
5.4 12,22 53,47 65,69 0,19 10,70 3,6
6.2 7,79 43,30 51,09 0,15 11,12 3,7
Примечание: Первая цифра в обозначении шлифа означает номер поперечного сечения образца, вторая цифра - номер режима сварки согласно табл. 2.1.
Далее, проводили термическую обработку при температурах 450, 550 и 650 °С, выдерживая при каждой температуре серию образцов с различным содержанием хрома в металле шва. Время выдержки каждой группы образцов составляло от 5 до 100 ч. Непосредственно после сварки и каждого этапа термической обработки проводили исследование микроструктуры, при этом определяли ширину образующихся ферритных прослоек и слоя с повышенным содержанием карбидов у линии сплавления. Травление шлифов для микроанализа проводили сначала в спиртовом растворе азотной (3%) и соляной (10%) кислот втечение 1-3 минут для выявления структуры стали 12X13, а затем в 4% спиртовом растворе азотной кислоты в течение 10-20 секунд с