LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

09Г2СЮч

Початкова температура, єС Qсв (Дж/см) при товщині металу, мм

5 8 10 20 25 30

20 3...10 6...18 8...20 12...27 13...32 16...36

100 2,5...8 4...16 6,5...18 9,5...21 10...26 12...32


Такі величини погонних енергій забезпечуються при ручному зварюванні покритими електродами діаметром 3...4 мм струмом до 120...160А чи при багатошаровому механізованому зварюванні в захисних газах дротом Св-08ХГ2СНМТ невеликого діаметру (1,0...1,2 мм) струмом до 200А. Обидва процеси зварювання малопродуктивні, що викликало необхідність розробки нового прийому керування структурою і властивостями металу шва і ЗТВ – імпульсного дводугового зварювання. Сутність даного процесу полягає в наступному. На електрично ізольовані один від одного плавкі електроди, які розташовані уздовж осі шва, роздільно подаються імпульси струму регульованої амплітуди, тривалості і частоти. Під їх впливом між кожним з електродів і виробом по черзі формуються дуги, які утворять загальну зварювальну ванну. Для реалізації процесу за участю автора розроблена дослідна установка, яка складається з керованого тиристорного джерела живлення ОИ–126, механізмів роздільної подачі електродних дротів і двоелектродного пальника. Технічна характеристика устаткування передбачає регулювання амплітуди імпульсів струму в межах Iа=150...1000А при діапазоні тривалості проходження імпульсів струму і пауз між ними 1,2=0,02...2,00с. Частота імпульсів струму 5...50Гц. Температурну обстановку в біляшовній зоні при однодуговому і дводуговому зварюванні досліджували шляхом осцилографування температур нагрівання металу ЗТВ в окремих точках, розташованих на певних відстанях від осі шва. Встановлено, що в умовах імпульсного дводугового зварювання швидкість наростання температур нагрівання різних ділянок ЗТВ значно вища, ніж при однодуговому зварюванні. Тривалість перебування металу у високотемпера-турних областях (600...1400єС) при дводуговому зварюванні скорочується в 1,5-3 рази. Для точки, розташованої поблизу зони сплавлення, швидкість охолодження металу W6/5 = 8...12єС/с, що відповідає раніше знайденому раціональному інтервалу W6/5=5,5...35єС/с. Величина погонної енергії при імпульсному дводуговому зварюванні цілком вкладається в оптимальний діапазон, зазначений в таблиці 2 для даної товщини металу.

Осцилографування термічних циклів і металографічні дослідження пока-зали, що ширина ЗТВ, обмежена ізотермою Т = 500єС, при однодуговому і дводу-говому зварюванні дорівнює відповідно 12 і 8 мм. Причому, ширина ділянки перегріву в порівнюваних варіантах складає 2 і 0,6мм. Те ж саме стосується ділянки неповної перекристалізації і ділянки старіння. При дводуговому зварюванні за рахунок імпульсного впливу дуг інтервал аустенізації на вітці високошвидкісного нагрівання зміщується в область більш високих температур, процеси гомогенізації аустеніту і росту зерна загальмовуються, завдяки чому досягаються сприятлива дрібнозерниста структура металу шва і рівномірний розподіл гартівних структур у м'якій феритній основі. На термічно зміцненій сталі 09Г2СЮч ударна в'язкість металу шва KCV при –70єС перевищує 60 Дж/см2, а металу ЗТВ - 40 Дж/см2 (рис. 4). Примітно, що при імпульсному дводуговому зварюванні вміст дифузійного водню в металі шва знижується в 1,5-2 рази порівняно з однодуговим зварюванням при аналогічних умовах. Це сприяє підвищенню стійкості металу шва і ЗТВ проти утворення холодних тріщин і зниженню схильності зварних з'єднань до уповільненого руйнування.

В роботі докладно вивчено вплив взаємопов'язаних параметрів режимів дводугового зварювання (зварювального струму, напруги на дузі, швидкості зварювання, діаметра електродного дроту і відстані між електродами) на формування швів низьколегованих сталей. На підставі виконаних досліджень сформульовані технічні вимоги на створення промислового устаткування для імпульсного дводугового зварювання.

В процесі дослідно-промислової перевірки розробок в лабораторних і виробничих умовах Криворізького металургійного комбінату, НВО "Дніпроспецсталь" і Запорізького сталепрокатного заводу освоєно виготовлення зварювальних дротів марок Св-08ХГ2СНМТ і Св-08ХГНМТ. Розроблено технічні умови на зварювальні дроти марок Св-08ХГ2СНМТ і Св-08ХГНМТ (ТУ У 05416923.052-2000). Виготовлено дослідні партії зварювальних дротів Св-08ХГ2СНМТ і Св-08ХГНМТ, які передані провідним підприємствам для промислових випробувань. Розроблено технологічні рекомендації із зварювання обладнання на підприємствах хімічного машинобудування з термічно зміцнених сталей 09Г2С и 09Г2СЮч для зберігання і транспортування зріджених газів. Застосування холодостійких термозміцнених низьколегованих сталей і розробленої технології зварювання дозволить на 15...20% знизити металоємність продукції.



ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ


1. Вивчено характер впливу на міцність і холодостійкість металу шва кожного з ряду легуючих елементів – Mn, Si, Cr, Ni, Mo, Ti – для випадку їхнього спільного введення в зварювальну ванну в невеликих кількостях. На основі обробки експериментальних даних методом багатомірного регресійного аналізу показано, що ступінь впливу окремого елементу значною мірою залежить від вмісту інших елементів і в більшості випадків зменшується з підвищенням його концентрації. Показано високу ефективність модифікуючого впливу титану за рахунок здрібнювання мікроструктури і поліпшення форми неметалічних включень. Встановлено межі раціональних концентрацій легуючих елементів у металі шва (%): С-0,06...0,08; Si-0,2...0,5; Mn-0,9...1,1; Cr-0,5...0,6; Ni-0,6...0,7; Mo-0,25...0,35 і Ti-0,04...0,08.

2. З метою оптимізації складу зварювального дроту проведені дослідження з вивчення термодинамічної активності в бінарних і багатокомпонентних розплавах на основі заліза основних легуючих елементів системи ХГСНМТ, впливу цих елементів на ефективний потенціал іонізації зазначеної системи, на сталість процесу дугового зварювання в захисних газах (СО2, Ar+СО2) і характеристики переносу електродного металу в цих умовах. Встановлено, що в розплавах заліза коефіцієнт активності всіх основних легуючих елементів, за винятком молібдену, знижується з підвищенням їх концентрації. При тому самому невеликому вмісті будь-якого елемента його активність підвищується на 1-2 порядки за рахунок введення інших елементів (наприклад, активність Si при доданні Mn, Cr, Ni, Mo, Ti чи активність Mo при введенні хрому). Встановлені можливості зниження ефективного потенціалу іонізації атмосфери дуги за рахунок введення Cr, Ti, Al, Zr. У цьому відношенні Si, Mn, Ni і Mo індиферентні і підвищення концентрації будь-якого елемента з цієї групи практично не позначається на величині розривної довжини дуги. Отримані дані у своїй сукупності підтверджують справедливість наукового положення про