Диссертация (Повышение эффективности модифицирования металла шва при сварке низколегированной стали под флюсом с металлохимической присадкой), страница 12

Гистограмма ранжирования факторов и их комбинаций покоэффициентам для привеса при получении МХП в цилиндрическом смесителе ив планетарной мельницеВремя механической обработки МХП (фактор Х3) оказалось менеезначимым фактором в исследуемых пределах как при получении МХП посуществующей технологии, так и по разработанной. Фактор Х2 (скоростьвращения – энергия вводимая в смесь) в уравнении регрессии для смесителя (2.6)имеет знак минус. Это свидетельствует о том, что при обработке в смесителе необразуются прочные связи между модифицирующей частицей и поверхностьюгранулята, т.е. возникает в основном механическое взаимодействие, когдамодифицирующие частицы закрепляются в поверхностных трещинах и различныхнеровностях.

Для образования устойчивых связей необходима более высокаяэнергия смешивания.Как уже отмечено, с увеличением скорости вращения барабана смесителяхимическая добавка под действием центробежных сил отбрасывается и оседает настенках смесителя, не участвуя в процессе механического синтеза. Этот фактор(Х2) в случае обработки МХП на планетарной мельнице в 5 раз оказывает большеевлияние на увеличение прочности связей между частицами по сравнению со80смесителем. Коэффициент взаимного влияния (Х12), учитывающий концентрациюTiO2 (Х1) и энергию смешивания, незначителен при обработке МХП в смесителе(0,1186), а при обработке в планетарной мельнице увеличивается в 5,5 раза до(0,6523) [85].В Таблице 10 представлены параметры обработки МХП для каждойустановки, при которых получены максимальные величины масс (привесов)модифицирующих частиц, закрепившихся на поверхности гранулята.Таблица 10.Параметры обработки МХП, при которой получены максимальные значенияпривесовУстановка дляполучения МХПКонцентрацияисходныхЭнергияВремякомпонентов, смешивания, смешивания,mTiOминоб/мин×100%2Времявстряхивания, минПривес TiO2, грDmi = mМХП - Dmгранулята,mгранулятаЦилиндрическийсмесительПланетарнаямельница5,0004× 100 % = 5%100,0016603011,32285,0001× 100% = 5%100,0184003013,3412Максимальное значение привеса в 2,5 раза больше при обработке МХП впланетарной мельнице, что свидетельствует о более прочных связях междучастицами в составе МХП, изготовленной по разработанной технологии впланетарной мельнице.Эти результаты [85] позволяют утверждать, что разработанная технологияполучения МХП перспективна и открывает возможности получения стабильногосостава присадки, что позволит повысить модифицирующую способность МХП ипослужит основой для повышения хладостойкости и стабильности свойствсварных соединений, выполненных с её участием [89].81Выводы по главе 31.

Установлено, что для повышения прочности связей между частицами,эффективно применять высокоэнергетические планетарные мельницы.2. Определено, что при изготовлении МХП по разработанной технологии сприменением высокоэнергетической планетарной мельницы наибольшее влияниена величину привеса (прочность связей между частицами) оказывают исходнаяконцентрация модифицирующей добавки и энергия смешивания. Полученноезначение привеса в 2,77 раза больше при производстве МХП в планетарноймельнице по сравнению с существующей технологией.

Это говорит о том, чтовыше и прочность сцепления диоксида с гранулятом и, следовательно,стабильность состава МХП.3. Используя новую технологию, в состав МХП можно ввести в 3,14 разабольшемодифицирующейдобавки.Этопозволяетсделатьвывод,чторазработанная технология перспективна и позволит получать металлохимическиеприсадки более качественные, с широким рецептурным диапазоном.4. Обнаружено, что распределение частиц TiO2, прошедших обработку впланетарной мельнице, в корне отличается от распределения частиц МХП,полученной по существующей технологии. Резко увеличивается число частицразмером менее 1 мкм (до 60 %).

Таким образом, при обработке МХП в планетарноймельнице происходит значительное измельчение модифицирующих частиц TiO2, чтоявляется благоприятным фактором, повышающим модифицирующую способностьМХП. Эти результаты подтолкнули к последующему сравнению влияниятехнологий получения МХП на структуру, механические свойства и химическийсостав металла швов сварных соединений, выполненных с участием МХП.82Глава4.СТАБИЛЬНОСТЬСТРУКТУРАМЕТАЛЛАМЕХАНИЧЕСКИХШВАПРИСВОЙСТВСВАРКЕСИМХП,ИЗГОТОВЛЕННОЙ ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ4.1.

Сборка и подготовка под одностороннюю сварку стыковыхсоединений с металлохимической присадкойДля изучения механических свойств сварных соединений [89, 92, 94 – 97], атакже макро-, микроструктуры [91, 27] и химического состава металла шва [93, 98,99]быливыполненыавтоматическойсваркойподфлюсомАН-47сметаллохимической присадкой (МХП) образцы размером 14×300×1000 мм изстали 10ХСНД.Сборку образцов выполняли без разделки кромок на формирующих стекломедных подкладках согласно схеме по Рис.

4.1 [69].+38-2 ìì13,4³1810-16 ììh(ÌÕÏ)38-4023à4à7056PÓñèëèå ïîäæàòèÿ ïîäêëàäêèРис. 4.1. Схема сборки контрольных стыковых соединений толщиной 14-16 ммпод одностороннюю автоматическую сварку под флюсом с МХП (АФ с МХП):1 – стыкуемые кромки элементов; 2 – два-три слоя стеклоткани; 3а – полоскастекла толщиной 3,0 мм; 3б – измельчённый прокаленный флюс АН-348-А; 4а –стекло-медная подкладка; 4б – медная подкладка под автоматическую сварку; 5 –стальная поджимающая полоса толщиной 10-12 мм; 6 – МХП при первомпроходе сварочного автомата.83При сборке применяли цельные выводные планки с прорезью, ширинакоторой была равна 9-10 мм (Рис. 4.2).Рис.

4.2. Выводные планки цельные с прорезью для сварки сметаллохимической присадкой при толщине свариваемых листов до 16 ммвключительноДля уменьшения угловой деформации выводные планки к свариваемымобразцам приваривали сначала по двум вертикальным торцевым кромкам, а затемпо верхней горизонтальной плоскости на всю ширину планки.Для полного удаления поверхностного конденсата при установке полосокстеклоткани и медных подкладок выполняли подогрев кромок с обратнойстороны стыка пламенем газовой горелки до температуры 100 – 120 °С, медныеподкладки прогревали пламенем газовой горелки и непосредственно передпостановкой.

Перед сваркой стыкуемые кромоки с лицевой стороны стыкаподогревали до температуры 100 – 120 °С. Металлохимическую присадку (МХП)засыпали в сварочный зазор перед первым проходом сварочного автомата. Высотазасыпки МХП hМХП = 9 – 10 мм. Контроль высоты засыпки МХП осуществлялиспециальным шаблоном.Режимы односторонней автоматической сварки под флюсом с МХПстыковыхсоединенийустанавливалиТаблицы 11 СТО ГК Трансстрой 005-2007.всоответствиисрекомендациями84Таблица 11.Режимы односторонней автоматической сварки стыковых соединений подфлюсом с МХП [62]Слои стыковогошваПослойная форма шваПараметры режима сваркипроволокой Ø 4 ммСила токаIсв, АНапряжение надуге, U¶, ВСкорость сваркиVсв, м/час750-80036-3819,5После первого проходаh1 =0 ¸1,0 ìì0 ¸2 ììПервый с МХПВылет электрода – 36-38 ммПосле второго проходаh2 <3,5ìì550-60038-4019,5Второй без МХПВылет электрода – 40-42 ммПеред выполнением второго прохода контролировали температуру шва иоколошовной зоны, при этом температура указанных зон сварного стыковогосоединения была в пределах от 100 °С до 200 °С.

Медные подкладки были снятыпосле полного окончания сварки стыка и его остывания до температуры » +40 °С.Геометрическиепараметрысварныхстыковых соединений,выполненныхавтоматической сваркой под флюсом с МХП, соответственно представлены наРис. 4.3.Рис. 4.3. Геометрические параметры монтажных стыковых швов сварныхсоединений, выполненных автоматической сваркой под флюсом с МХП85Согласно СТО 005-2007 [69], монтажные сварные соединения из сталимарки 10ХСНД должны обеспечивать следующий комплекс механическихсвойств:а) минимальные значения предела текучести и временного сопротивленияметалла стыкового и углового шва не должны быть ниже их значений дляосновного металла (марки 10ХСНД) соответствующего класса прочности;б) максимальные значения твердости металла стыкового и углового швов иоколошовной зоны должны быть не выше 350 единиц по Виккерсу (HV);в) минимальное значение относительного удлинения металла стыкового иуглового швов на пятикратных образцах ─ d5 должно быть не менее 16 %;г) угол статического изгиба сварного соединения с поперечным стыкомдолжен быть не менее 120°;д) минимальные значения ударной вязкости на образцах КСU (на образцахМенаже) для стыковых соединений должны быть не менее 29 Дж/см2.Испытания образцов сварных стыковых соединений на ударную вязкость(КСU) проводили при минус 40 °С в обычном исполнении, минус 50 °С вСеверном А и минус 60°С в Северном Б.

[68, 69, 100].4.2. Методика проведения механических испытанийОценка влияния МХП и технологии её изготовления на стабильностьпрочностных свойств и ударную вязкость металла шва производили путёмсравнения предела прочности ( s B ), предела текучести ( s Т ) и ударной вязкостиметалла шва ( аН ) при температуре испытаний t = – 40 °С и – 60 °С, а также ихстабильность по длине шва.Для этой цели было изготовлено 9 серий МХП по существующей иразработанной технологиям с различной концентрацией TiO2 [92]. КонцентрациюTiO2 изменяли в пределах 0–3,84 % (вес) в составе МХП и определяли посоотношению:86[TiO2 ]МХП = (1 -PГ) ×100% ,PМХП(4.1)где PГ и PМХП – вес чистого гранулята и вес гранулята после смешивания сTiO2 и встряхивания на вибросите в течение 1 минуты с частотой 1,6 Гц.Собранные образцы сваривали в соответствиями с указанной в Таблице 11технологией.

Перечень изготовленных образцов представлен в Таблице 12.Качествостыковыхизмерительногосоединенийконтроляиконтролировалиультразвуковойметодомдефектоскопиейвизуально(УЗД)сприменением дефектоскопа ультразвукового УД 2-70 по нормам ГК ТрансстройСТО-005-2007 [69].Таблица 12.Перечень заваренных контрольных сварных соединений автоматической сваркойпод слоем флюса с металлохимическими присадкамиИсходнаяконцентрацияTiO2 в составемодифицирующей смеси, %Фактическаяконцентрация TiO2 всоставе модифицирующейсмеси после смешивания,%УстановкадляполученияМХП123451Без МХП00–2TiO2 = 0,3 – см0,30,1683TiO2 = 1 – см10,4274TiO2 = 3 – см30,8685TiO2 = 6 – см61,0776TiO2 = 0,3 – пм0,30,03757TiO2 = 1 – пм10,468TiO2 = 3 – пм32,049TiO2 = 6 – пм63,84ПланетарнаямельницаЦилиндрический смеситель№ КССМаркировкаконтрольныхсварныхсоединенийВ маркировке указан индекс «см», «пм» для МХП, полученных в цилиндрическомнизкоэнергетическом смесителе и в высокоэнергетической планетарной мельнице соответственноИз контрольных сварных соединений в соответствии с ГОСТ 6996 былиизготовлены следующие типы образцов для испытаний (Рис.