Данная работа посвящена исследованию структурно-химической неоднородности (СХН) трубопроводного переходника из разнородных сталей, выполненного аргонодуговой сваркой (АрДС). При помощи оптического микроскопа получены фотографии СХН и ее размеры. СХН выражается в появлении прослоек (карбидной и ферритной) с разным химическим составом. Приведены графики роста ширин прослоек от времени выдержки и температуры.This paper is devoted to the comparison of the structural and chemical inhomogeneity (SCI) of adapters made of dissimilar steels, made by tungsten insert gas (TIG). By means of optical microscope, photographs of the SCI and its dimensions were obtained. SCI is expressed in the appearance of interlayers (carbide and ferritic) with different chemical composition. Graphs of the growth of the widths of the interlayers from the time of exposure and temperature are given

Betz, H.

Braam, U.

Lang, N.

Laube, B.

Sadtler, S.

Schmalzing, G.

Schuler, T.

Max Planck Society eDoc Server

An acidic and a phenylalanine motif facilitate exit of glycine receptors from the endoplasmic reticulum

Чикан, К. А.

Гончаров, А. Л.

Деготь, В. Р.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

     VIII Международная научно-практическая конференция  «Инновационные технологии в машиностроении»   11Литература. 1. Валиев Р.3., Александров И.В. Наноструктурныематериалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос. – 2000. – 272 с. 2. Носкова Н.И., Мулюсов Р.Р. Субмикрокристаллические и нанокрисгаллические металлы и сплавы. Екатеринбург: УрО РАН. –  2003. – 279 с. 3. Потекаев А.И., Табаченко А.Н., Савостиков В.М., Дудурев Е.Ф., Бакач Г.П.,Скосырский А.Б. Высокопрочные субмикрокристаллические (α+β)–титановые сплавы с нанокомпозиционным антифрикционным износостойким покрытием//Известия Вузов. Физика. –2014. – Т.57.– №2. – С.77-84. 4. Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Ерошенко А.Ю. Шаркеев Ю.П. Эволюция структуры и механических свойств ультрамелкозернистого титана // Материаловедение. – 2010. – №5. – С.48-55.  5. Салищев Г.А, Валиахметов В.Р., Галеев Р.С., Малышева С.П. Формирование субмикрокристалличе-ской структуры в титане при пластической деформации и ее влияние на механическое поведение // Металлы. – 1996. – №4. – С. 86-91. 6. Wang S.Q., Liu J.H., Chen D.L. Tensile and fatigue properties of electron beam welded dissimilar joints bet-weenTi–6Al–4V and BT9 titanium alloys // Materials Science and Engineering. – 2013. – A 584. – P.47–56.  7. А.А. Клопотов, Ю.А. Абзаев, А.И. Потекаев, О.Г. Волокитин. Основы рентгеноструктурного анали-за в материаловедении. Томск: ТГАСУ. – 2012. –  275 с. 8. Паршин A.M., Скотникова М.А. Диаграмма распада и режим термической обработки двухфазных сплавов титана // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1997. – № 7. – C.34-37.  9. Лясоцкая В.С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов. – М.: Экомет. – 2003. – 352 с. 10. Мирзаев Д. А., Ульянов В. Г. Влияние скорости охлаждения на температуру β→α превращения и структуру титана // Сплавы титана особыми свойствами. − 1982. − М.: Наука. − С.43-47. 11. Анисимова Л. И., Гольдштейн М. И., Попов Л. А. Закономерности распада метастабильного β-твердого раствора в β-титановых сплавах // Сплавы титана  особыми свойствами. − 1982. − М.: Наука. − С.43-47.   ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ В РАЗНОРОДНОМ СВАРНОМ СОЕДИНЕНИИ ТРУБОПРОВОДНОГО ПЕРЕХОДНИКА К.А. Чикан аспирант, А.Л. Гончаров к.т.н., доцент, В.Р. Деготь руководител Национально исследовательский университет «МЭИ» 111250, Россия, г. Москва, Красноказарменная улица, дом 14  E-mail: kristinchikan92@gmail.com Аннтотация: Данная работа посвящена исследованию структурно-химической неоднородно-сти (СХН) трубопроводного переходника из разнородных сталей, выполненного аргонодуговой сваркой (АрДС). При помощи оптического микроскопа получены фотографии СХН и ее размеры. СХН выражается в появлении прослоек (карбидной и ферритной) с разным химическим составом. Приведены графики роста ширин прослоек от времени выдержки и температуры. Abstract: This paper is devoted to the comparison of the structural and chemical inhomogeneity (SCI) of adapters made of dissimilar steels, made by tungsten insert gas (TIG). By means of optical micro-scope, photographs of the SCI and its dimensions were obtained. SCI is expressed in the appearance of inter-layers (carbide and ferritic) with different chemical composition. Graphs of the growth of the widths of the interlayers from the time of exposure and temperature are given. При реконструкции технологических производств нередки случаи, когда возникает необходи-мость соединения технологического трубопровода из разных структурных классов. Зачастую это патрубки оборудования из аустенитной стали с подводящими и отводящими трубопроводами из ста-ли перлитного класса. Согласно п. 6.3.6 ПНАЭ [1] в таких случаях должны применяться специальные переходники. Переходники представляет собой сборочные единицы, сваренные из двух отрезков труб, каж-дый из которых по марке стали соответствует соединяемым трубам. Размеры переходников преду-смотрены СТО [2], конструкция представлена на рис. 1.  Секция 1: Инновационные технологии Рис. 1. Конструкция переходника Для исследования неоднородностиговой сваркой (АрДС) неплавящимсяколегированный шов (рис. 2). Послекрой переходника. Были подготовленыТермическая обработка проводилась(табл. 1). Время выдержки каждогоменными точками контроля: 1, 2, 4, 7, 10, 15, 23, 35, 5  ТеоретическиеТип сварки НомерАрДС Теоретическое содержание никеля        получения и контроля неразъемных соединениймашиностроении 12 : 1 – патрубок из стали перлитного класса; 2 –ли аустенитного класса  был изготовлен переходник с разделкой кромок электродом с присадочной проволокой, обеспечивающей окончания технологической операции сварки, был три макрошлифа для дальнейшей термической обработки при трех температурных режимах: 650 макрошлифа составляло от 1 до 100 часов со следующими0, 75, 100 часов.   Рис. 2. Внешний вид моделей переходников  значения степени проплавления и содержания хроманикеля в исследуемых сечениях  макро-шлиф Температура термической обработки, ˚С Содержание хрома1, % 1 650 18 2 550 18 3 580 18  и хрома в шве.  в   патрубок из ста-  аргоноду- высо- произведен рас-  (ТО). ˚С; 580˚С; 550˚С   вре-Таблица 1.   и Содержание никеля1, % 10 10 10      VIII Международная научно-практическая конференция  «Инновационные технологии в машиностроении»   13Исследование закономерностей роста прослоек во времени Структурно-химическая неоднородность в виде прослоек образуются в результате диффузии углерода, так как при сварке разнородных сталей, концентрация углерода в каждой стали может от-личаться, более того, в аустенитных сталях, к примеру сталь 12Х18Н10Т, содержится карбидообра-зующий элемент хром, который в соединении с углеродом образует карбид Cr23С6. В процессе свар-ки, в шве и в основном металле, из-за кратковременного нахождения жидкой сварочной ванны, не успевают равномерно распределиться карбидообразующие элементы, что приводит к большой разнице в электрохимическом потенциале и как следствие к реактивной диффузии. В результате чего, происходит частичная диссоциация цементита, и переход углерода в более легированную сталь. Постепенно, скорость реакции снижается, так как начинается выравниваться электрохимический потенциал [6-8]. Известно, что процесс диффузии зависит от трех основных параметров: времени, температуры и химического состава. Исследование изменения ширины диффузионных прослоек во времени мож-но найти в [3-5]. На рис. 3 представлена микроструктура сварного соединения АрДС. Примененная присадоч-ная проволока обеспечила аустенитную структура шва. Сразу после сварки видно появление феррит-ной прослойки в перлитной стали на границе сплавления и начало зарождения карбидной (рис. 3, а). Так же видно, укрупнение зерен феррита, это связано с рекристаллизацией. После проведения вы-держки при высоких температурах в течение 1 часа, можно наблюдать, как начинает увеличиваться ширина ферритной прослойки и появляется карбидная (рис. 3, б, в, г). На рис. 4 представлены фер-ритная и карбидная прослойки сварного шва переходника после выдержки в течении 100 ч при раз-личных температурах.  а)  б) в)  г) Рис. 3. Микроструктура в зоне сплавления перлитной стали 20 и аустенитного шва переходника после сварки и после выдержки в течении 1 ч при различных температурах: а – после сварки; б – после выдержки при температуре 550°С (макрошлиф 2); в – после выдержки при температуре 580°С (макрошлиф 3); г – после выдержки при температуре 650°С (макрошлиф 1)      Секция 1: Инновационные технологии получения и контроля неразъемных соединений в  машиностроении  14а) б) в) Рис. 4. Микроструктура в зоне сплавления перлитной стали 20 и аустенитного шва переходника после выдержки в течении 100 ч при различных температурах: а – при температуре 550°С (макрошлиф 2); б – при температуре 650°С (макрошлиф 1); в – при температуре 580°С (макрошлиф 3)   Рис. 5. Графики зависимости ширины ферритных прослоек в микрошлифах 1 (650°С), 2 (550°С) и 3 (580°С) от времени выдержки при старении 02004006008001000120014000 20 40 60 80 100образец 3.1 образец 3.2 образец 3.3Xф, мкмt, ч     VIII Международная научно-практическая конференция  «Инновационные технологии в машиностроении»   15 Рис. 6. Графики зависимости ширины карбидных прослоек в микрошлифах 1 (650°С), 2 (550°С) и 3 (580°С) от времени выдержки при старении   Рис. 7. Зависимость ширины ферритной прослойки от температуры при различном  времени выдержки   0501001502002500 20 40 60 80 100образец 3.1 образец 3.2 образец 3.3Xк, мкмt, ч02004006008001000120014001600550 570 590 610 630 6501 2 10 23 100Xф, мкмT,°С     Секция 1: Инновационные технологии получения и контроля неразъемных соединений в  машиностроении  16 Рис. 8. Зависимость ширины карбидной прослойки от температуры при различном вре-мени выдержки  В результате исследования причин и кинетики роста диффузионных прослоек, можно сделать следующие выводы: График зависимости ширины прослоек от времени выдержки имеют параболический характер, что подтверждается работой [5]; График зависимости ширины прослоек от температуры выдержки имеет экспоненциальный характер; Установлено, что при сварке переходника аустенитным швом, прослойки феррита образуются со стороны перлитной стали, и ее ширина зависит от температуры, причем при повышении темпера-туры, скорость роста прослоек увеличивается; Обнаружено, что сразу после АрДС наблюдается укрупнение зерна феррита в месте сплавле-ния шва и перлитной стали, а также наблюдается скопление карбидов хрома на линии сплавления шва и перлитной стали; Анализируя кривые времени выдержки в 100 часов можно сделать вывод, что при температуре 550°С ширина ферритной прослойки будет примерно 250 мкм, карбидной – 70 мкм, а при температу-ре 650°С ширина ферритная прослойка будет 1400 мкм, а карбидная – 230 мкм, т.е. ширина феррит-ной прослойки при повышении температуры увеличивается более чем в 5 раз, а карбидной в 3 раза. Литература 1. ПНАЭ Г-7-009-89 "Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка, основные положения". 2. СТО 79814898 110-2012 "Детали и элементы трубопроводов атомных станций из коррозионно-стойкой стали на давление до 2,2 МПа (22 кгс/см2). Соединения сварные. Типы и размеры". 3. Драгунов В.К. Электронно-лучевая сварка разнородных сталей и сплавов в производстве комби-нированных конструкций: диссертация … доктора технических наук : 05.03.06 / Драгунов Виктор Карпович; [Место защиты: Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского (МАТИ) ]. – Москва, 2007. – 333 с.: ил. 4. Драгунов В.К., Родякина Р.В. Особенности строения сварочных соединений разнородных сталей. – М.: Изд-во МЭИ, 2001. – 16 с. 5. Гончаров А.Л. Снижение степени структурной и механической неоднородности сварных соеди-нений разнородных сталей на основе совершенствования технологии ЭЛС: диссертация … кан-дидата технических наук : 05.03.06 : М., 2005 175 с. РГБ ОД, 61:05 5/2258. 6. Земзин В.Н. Сварные соединения разнородных сталей. М.-Л.: Машиностроение, 1966. 232с. 7. Готальский Ю.Н. Сварка разнородных сталей. – К.: Техника, 1981. – 184 с., ил. – Библиогр.: с. 180 – 183. 8. Сварка разнородных металлов и сплавов/ В.Р. Рябов, Д.М. Рябкин, Р.С. Курочко, Л.Г. Стрижев-ская. – М.: Машиностроение, 1984. – 239 с., ил.  

Исследование закономерностей развития структурно-химической неоднородности в разнородном сварном соединении трубопроводного переходника

MPG.PuRe

Lang, Niklas

Braam, Ursula

Schüler, T.

Schmalzing, Günther

RWTH Publications

http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/45671/1/conference_tpu-2017-C30_p11-16.pdf

Исследование закономерностей развития структурно-химической неоднородности в разнородном сварном соединении трубопроводного переходника

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Max Planck Society eDoc Server

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

MPG.PuRe

MPG.PuRe

RWTH Publications