Технологические факторы формирования структуры и свойств коррозионностойких биметаллов, получаемых методом электрошлаковой наплавки

• Автор: Павлов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Основные характеристики коррозионностойких биметаллических материалов, определяющие их технологичность при изготовлении оборудования и уровень потребительских свойств

1.1.1. Химический состав основного и плакирующего слоя

1.1.2. Механические свойства двухслойной стали.

1.1.3. Химическая и структурная неоднородность.

1.1.4. Напряженное состояние.

1.1.5. Качество соединения слоев

1.1 .б.Коррозионная стойкость биметаллов.

1.2. Особенности сварки коррозионностойких биметаллов

1.3. Пути повышения стойкости против различных видов коррозии сталей, используемых в качестве плакирующего слоя биметаллов.
1.3.1. Межкристаллитная коррозия.
1.3.2. Коррозия под напряжением
1.3.3. Питтинговая коррозия
1.3.4. Оптимизация режима термической обработки
1.4. Анализ существующих способов производства коррозионностойких биметаллов и их сравнительная оценка.
Преимущества способа ЭШН
1.4.1. Пакетный способ получения биметаллических листов
1.4.2. Литейный способ производства биметаллов.
1.4.3. Получение биметаллов с использованием энергии взрыва
1.4.4. Получение биметаллов электрошлаковой наплавкой
1.5. Постановка задачи исследований.
Глава 2. Материал и методика исследований.
Глава 3. Технологические факторы формирования структуры и свойств коррозионностойких биметаллов, получаемых методом наклонной ЭШН.
3.1. Влияние технологических параметров наплавки на качество соединения слоев биметаллов. Разработка требований к
коррозионностойкой стали расходуемых электродов.
3.2. Закономерности формирования структуры плакирующего слоя и переходной зоны в процессе производства биметаллических листов
3.2.1. Исследование формирования структуры плакирующего слоя
3.2.2. Исследование переходной зоны.
3.3. Исследование влияния режимов термообработки на структуру
основного слоя и механические свойства биметаллических листов.
Глава 4. Разработка новой экономнолегированной стали повышенной стойкости против общей и питтинговой коррозии для плакирующего слоя биметаллов, получаемых методом ЭШН.
4.1. Исследование влияния легирования хромистой стали кремнием
и ниобием на стойкость против общей и питтинговой коррозии
4.2. Проведение коррозионных испытаний, для определения оптимального химического состава стали ХС2Б
4.3. Исследование структуры и коррозионной стойкости сварных соединений двухслойной стали XС2 и монометалла XС2Б
4.4. Определение перспективных областей использования
биметаллической металлопродукции из стали марки ХС2Б
Глава 5. Разработка технологии, освоение производства и внедрение
различных видов биметаллической металлопродукции.
5.1. Освоение в ОАО Северсталь производства двухслойного проката толщиной ,, мм для оборудования нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности.
5.2. Освоение в ОАО Северсталь производства двухслойного
листового проката марки ХС2 толщиной мм.
5.3. Опыт изготовления оборудования из двухслойной стали, полученной
методом наклонной ЭШН в ОАО Пензхиммаш
ВЫВОДЫ.
Список источников


Перемещение атомов химического элемента в ту сторону, где его концентрация больше, получило название восходящей диффузии. Название восходящая диффузия в данном случае является условным, так как связывание углерода в стойкие карбиды уменьшает его термодинамическую активность, и диффузия развивается по тому же нормальному закону выравнивания концентраций. Перемещение углерода в течение всего процесса развития неоднородности происходит в сторону, меньшей термодинамичекой активности. Перераспределение углерода влечет за собой существенное разупрочнение основного слоя биметалла вблизи плоскости раздела за счет обезуглероживания и собирательной рекристаллизации, расторможенной диссоциацией карбидов. В основном слое образуется мягкая прослойка, а в плакирующем хрупкая прослойка, насыщенная карбидами. Расположены прослойки параллельно плоскости листов, т. В то же время их роль в технологическом процессе изготовления сосудов может оказаться существенной, так как ряд технологических операций штамповка, вальцовка, правка и др. В этом отношении опасность представляет, повидимому, только хрупкая прослойка, а ее влияние может усиливаться напряженным состоянием, характерным для двухслойной стали. Прилегающий к хрупкой прослойке с двух сторон мягкий и пластичный металл, наоборот, уменьшает вероятность ее отрицательного влияния. Следовательно при производстве биметаллов необходимо учитывать и по возможности ограничивать диффузионные процессы, главным образом путем оптимизации режимов прокатки и термообработки . Напряженное состояние. Наличие поля внутренних напряжений в двухслойных сталях упрощенно связывают с разностью коэффициентов линейного расширения основного и плакирующего металлов. Однако в создании напряжений существенную роль играет также различие упругопластических свойств модулей и пределов упругости, степени упрочнения в области пластической деформации, скорости релаксации и др. Немаловажное значение имеют также объемные изменения в процессе фазовых превращений. Некоторое влияние оказывает различие коэффициентов теплопроводности, усиливающее неоднородность охлаждения двухслойных листов после горячих операций. Ранее представление о нарастании внутренних напряжений по мере повышения температуры изза разности коэффициентов линейного расширения приводило к ограничению области применения двухслойных сталей, плакированных аустенитными сталями, температурой 0С. К такому же эффекту должна приводить термическая обработка и другие технологические операции, связанные с высокотемпературным нагревом. Наибольшие напряжения в охлажденном двухслойном листе должны соответствовать более низкой температуре, а ее повышение до определенного значения должно сопровождаться снижением напряжений. Аналитическими и экспериментальными исследованиями установлено, что напряжения в двухслойной стали, вызванные разностью коэффициентов линейного расширения, уменьшаются по мере повышения температуры и становятся равными нулю при температуре С . Вместе с тем двухслойный металл при изготовлении сосудов и аппаратов чаще не остается в свободно охлажденном состоянии. Гибка, правка, различного рода подгоночные операции, сопровождающиеся пластической деформацией, несомненно изменяют величину и характер внутренних напряжений . Характер и степень пластической деформации, влияние термического цикла сварки, различного рода нагревов, подогревов настолько сложны и неоднородны, что определение истинного напряженного состояния биметаллов и его использование для оценки работоспособности сосудов, повидимому, не представляется возможным. Представления о внутренних напряжениях позволяют считать, что их изменение в двухслойной стали, носит преимущественно линейный характер по толщине листа. Максимальная величина напряжений в этом случае практически не превышает предел текучести. Внутренние напряжения, возникающие изза различия прочностных и пластических свойств и термических коэффициентов линейного расширения, могут привести в процессе изготовления оборудования к образованию прогибов, гофр, складок, расслоений, трещин и разрывов, т.