LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення холодостійкості зварних з'єднань термічно зміцнених кремніємарганцевих сталей

Національна академія наук україни

Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона





Проценко

Петро Прокопович




УДК 621.791:669.018.2




Підвищення холодостійкості зварних з'єднань ТЕРМІЧНО зміцнених кремнієвомарганцевих сталей




Спеціальність 05.03.06

"Зварювання та споріднені технології"




Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук



Київ-2002


Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Інституті електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України.


Науковий керівник:

доктор технічних наук, член-кореспондент НАН України Ющенко Константин Андрійович, Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, заступник директора.


Офіційні опоненти:


Доктор технічних наук, старший науковий співробітник Міходуй Леонід Іванович, Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, завідуючий відділом.


Кандидат технічних наук, доцент Сливінський Анатолій Матвійович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", професор кафедри.



Провідна установа: Український державний морський технічний університет, м. Миколаїв.


Захист відбудеться 27.03.2002 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.182.01 при Інституті електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України за адресою: 03680, Київ-150, МСП, вул. Боженка, 11


З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Інституту електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України.




Автореферат розісланий 25.02.2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор технічних наук Кіреєв Л.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Збільшення обсягів використання зріджених газів обумовило необхідність пошуку раціональних рішень по створенню виробів для їх збереження і транспортування з застосуванням низьколегованих масових сталей з досить високим рівнем службових властивостей при низьких температурах (до –70єС). Такому комплексу вимог задовольняють термічно зміцнені кремнієвомарганцеві сталі типу 09Г2С і 09Г2СЮч (σ0,2= 450...520 МПа). Однак, через схильність до знеміцнення в зоні термічного впливу (ЗТВ) при існуючих технологіях зварювання плавленням можливість широкого застосування цих сталей для створення таких виробів обмежена. З іншого боку, серійні електродні дроти марок Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-08ГСМТ та ін. за ГОСТ 2246-70, що використовуються при зварюванні конструкційних сталей масового застосування, не забезпечують необхідної ударної в'язкості металу шва за Шарпі при температурах нижче –60єС. При –70єС вона може бути забезпечена, якщо використовувати зварювальні дроти розроблені для високоміцних сталей (σ0,2 ?590 МПа), однак система їх легування надто складна і нераціональна для відносно простих за складом кремнієвомарганцевих сталей з σ0,2 = 450...520 МПа. Обидва названі фактори (ускладнена зварюваність основного металу і відсутність належного електродного матеріалу) визначили наукову задачу пошуку фізико-металургійних і технологічних рішень по забезпеченню працездатності зварних з'єднань у конструкціях з термічно зміцнених низьколегованих кремнієвомарганцевих сталей при температурах експлуатації до –70єС в умовах статичного і ударного навантаження.

Необхідність проведення відповідних досліджень обумовлена наказами Держкомітету України по науці і техніці від 01.03.93 р. № 15 по темі 5.43.08 і від 05.03.94 р. № 39 по темі 04.04.09/001К-3-95, а також темами 37/9 і 37/7 науково-дослідних робіт ІЕЗ ім. Є.О.Патона на 1998-2000 р.р., виконаних відповідно до Постанов бюро ВФТПМ НАН України (протоколи № 20 від 29.01.98 р. і № 7 від 24.04.2000 р.).

Мета роботи. На основі досліджень з вибору раціональної системи комплексного легування металу шва і впливу термічного циклу зварювання на структуру і властивості ЗТВ розробити комплекс фізико-металургійних і технологічних рішень для механізованого дугового зварювання термічно зміцнених кремнієвомарганцевих сталей із границею текучості 450...520 МПа, що забезпечують рівень службових властивостей зварних з'єднань, необхідний для експлуатації при температурах до –70єС.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

- дослідити закономірності впливу основних легуючих елементів і їх сполучень на структуру і властивості металу шва, стійкість горіння дуги і характеристики переносу електродного металу; вибрати раціональну систему комплексного легування металу шва і створити відповідні їй композиції електродних дротів для зварювання в захисних газах і під флюсом термічно зміцнених холодостійких кремнієвомарганцевих сталей;

- дослідити особливості формування структури і властивостей металу ЗТВ і оцінити його опірність утворенню холодних тріщин;

- визначити оптимальні умови дугового зварювання термічно зміцнених холодостійких низьколегованих сталей з метою формування заданої структури і властивостей металу шва і ЗТВ; оцінити вплив термічного циклу зварювання на холодостійкість зварних з'єднань;

- розробити узагальнені рекомендації з технології механізованого дугового зварювання термічно зміцнених кремнієвомарганцевих сталей стосовно до виготовлення відповідальних металоконструкцій, що експлуатуються при температурах до –70єС в умовах статичного і ударного навантаження.

Методика досліджень. Вибір раціональної системи комплексного легування металу шва провели за допомогою інтерполяційних розрахункових моделей статистичною обробкою отриманих експериментальних даних методом багатофакторного регресійного аналізу. Термодинамічну активність легуючих елементів у бінарних і багатокомпонентних розплавах на основі заліза визначали експериментально виміром електрорушійних сил концентраційного гальванічного осередку та ізотермічним калориметруванням. Для оцінки впливу легуючих елементів на стійкість горіння дуги за уточненим рівнянням Саха розраховували ефективні потенціали іонізації систем заліза з відповідними елементами. Експериментальним критерієм стабільності процесу зварювання була розривна довжина дуги. Характеристики переносу електродного металу в дузі вивчали за допомогою електронного аналізатора нестаціонарних процесів, а також швидкісною кінозйомкою дуги, синхронізованою з осцилографуванням параметрів режимів зварювання.

При дослідженні структури і властивостей металу шва і ЗТВ