LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

використовували оптичну та електронну металографію, емісійний, спектральний і хімічний аналізи, традиційні методи випробувань механічних властивостей при кімнатній і низьких температурах, дилатометричні зразки-імітатори термічних циклів. Схильність металу шва і біляшовної зони до уповільненого руйнування оцінювали кількісним методом "Імплант" і на технологічній пробі "Теккен". Холодостійкість металу зварних з'єднань визначали на стандартних зразках за Менаже і Шарпі, а також на спеціальних таврових з'єднаннях (випробування на одиночний удар).

Основна частина досліджень виконана на зразках із сталей 09Г2С і 09Г2СЮч у нормалізованому і термозміцненому стані. Як захисні гази при зварюванні використовувалися СО2 і суміш Ar+25% СО2. При зварюванні під флюсом застосовували стандартні флюси марок АН-348, АН-47 і АН-67.

Наукова новизна. Доведено, що при комплексному легуванні металу шва Si, Mn, Cr, Ni, Mo і Ti кожний з елементів при постійній концентрації інших ефективно сприяє підвищенню міцності і холодостійкості тільки при відносно невисокому сумарному вмісті усіх легуючих елементів – до 3%. У зазначеній композиції марганець і нікель, зміцнюючи низьковуглецевий низьколегований метал шва, можуть сприяти зниженню його холодостійкості при температурі нижче –40єС, якщо концентрація кожного з них перевищить 1,1...1,2%.

На основі результатів досліджень комплексного впливу Si, Mn, Cr, Ni, Mo і Ti на механічні властивості і ударну в'язкість металу шва та з урахуванням отриманих в роботі нових даних про термодинамічну активність цих елементів у зварювальній ванні, їх впливу на стійкість горіння дуги, характер плавлення і перенесення електродного металу, встановлено оптимальні склади електродних дротів для зварювання в захисних газах (СО2; Ar+СО2) і під флюсом. Вони відрізняються від відомих зварювальних дротів обмеженим вмістом кремнію і марганцю, додатковим введенням хрому (0,5...0,7%), нікелю (0,7...0,8%), молібдену (0,3...0,4%), титану (0,1...0,2%), а також тим, що забезпечують необхідний рівень холодостійкості низьколегованого металу шва при температурі –70єС.

Встановлено причину знеміцнення і зниження холодостійкості термічно зміцнених кремнієвомарганцевих сталей у ЗТВ, яка полягає у формуванні під впливом уповільнених швидкостей охолодження грубозернистої феритно-бейнітної структури зі значною кількістю феритної фази.

Встановлена можливість протікання процесу уповільненого руйнування в біляшовній зоні зварних з'єднань низьколегованих термічно зміцнених сталей (σ0,2=450...520 МПа) і безпосередній взаємозв'язок цього із вмістом дифузійно-рухливого водню. Доведено, що для сталей цього типу при обмеженому вмісті дифузійного водню в наплавленому металі ([Н]диф?6...7мл/100г) метал ЗТВ не схильний до утворення холодних тріщин.

Встановлено, що можливості регулювання термічного циклу в порівнянні з традиційним дуговим зварюванням у СО2 набагато більше має імпульсне дводугове зварювання, яке забезпечує збільшення швидкості нагрівання металу ЗТВ і зменшує тривалість його перебування при високих температурах у 1,5-3 рази. При дводуговому зварюванні за рахунок імпульсного впливу можна змістити інтервал аустенізації при нагріванні в область більш високих температур і загальмувати процес росту зерна, підвищуючи тим самим холодостійкість металу ЗТВ.

Практична цінність результатів досліджень полягає в розробці вихідних положень з технології механізованого дугового зварювання в захисних газах і під флюсом термічно зміцнених низьколегованих сталей з температурою експлуатації металоконструкцій до –70єС. Оптимізовані склади електродних дротів Св-08ХГ2СНМТ і Св-08ХГНМТ, оформлені технічні умови на їх виробництво.

Для дугового зварювання термічно зміцнених низьколегованих сталей різних товщин визначені оптимальні швидкості охолодження металу ЗТВ, які складають W6/5=5,5...35,0єС/с. Встановлені діапазони допустимих тепловкладень Qсв=10...36 кДж/см, що забезпечують високі експлуатаційні характеристики зварних з'єднань в умовах низьких температур (до –70єС).

Сформульовано технічні вимоги на створення промислового устаткування для імпульсного дводугового зварювання.

Апробація результатів і публікації. Основні результати роботи повідомлені на міжнародних конференціях: "Високоефективні технології в машинобудуванні", жовтень, 1998, м.Харків, "Технологія ремонту машин, механізмів і устаткування", травень, 1999, м.Алушта і "Проблеми забезпечення якості в зварювальному виробництві", квітень 2001, м.Київ. За темою дисертації опубліковано 8 статей у журналі "Автоматическая сварка".

Структура дисертації включає вступ, чотири розділи, висновки по розділах, загальні висновки, список використаних джерел з 141 найменування і два додатки. Вона викладена на 127 сторінках машинописного тексту і містить в собі 36 таблиць і 63 рисунки.

У вступі обґрунтована актуальність теми, показані наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.

В першому розділі на підставі узагальнення літературних даних вітчизняних і закордонних досліджень проведено аналіз зварюваності низьколегованих конструкційних сталей, а також розглянуті металургійні і технологічні прийоми удосконалення механізованого дугового зварювання в захисних газах і під флюсом термозміцнених кремнієвомарганцевих сталей. Сформульовано мету і завдання розробок, описана методика досліджень.

Другий розділ присвячений дослідженню фізико-металургійних рішень підвищення міцності і холодостійкості низьколегованого металу шва з 0,2=450...520 МПа, вибору раціональної системи комплексного його легування і визначенню композицій електродних дротів для зварювання термічно зміцнених низьколегованих сталей у захисних газах і під флюсом.

В третьому розділі розглянуті особливості формування структури і властивостей металу ЗТВ в умовах термічного циклу зварювання. Оцінено опірність металу ЗТВ утворенню холодних тріщин. Вивчено вплив термічного циклу зварювання на холодостійкість зварних з'єднань. Визначено оптимальні швидкості охолодження металу ЗТВ і встановлені діапазони допустимих тепловкладень, які забезпечують високі експлуатаційні характеристики зварних з'єднань в умовах низьких температур.

В четвертому розділі приведені технологічні рекомендації щодо виготовлення електродних дротів Св-08ХГ2СНМТ і Св-08ХГНМТ, техніки і режимів зварювання термічно зміцнених холодостійких низьколегованих сталей. Описано досвід практичного застосування і перспективи розвитку розробок.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Питанням зварюваності низьколегованих конструкційних сталей підвищеної міцності присвячені роботи багатьох вітчизняних і закордонних дослідників. Доведено, що за реакцією на термічний цикл зварювання низьколеговані сталі більш чутливі, ніж