Автореферат (Разработка комплексной технологии термической обработки сварных соединений крупногабаритных изделий из хромомолибденованадиевой стали)

На правах рукописиБОРОВСКОЙ Александр СергеевичРАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИСВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВОЙ СТАЛИСпециальность 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукСанкт-Петербург – 2019Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Территориальнаякомпания «ОМЗ-Ижора», г. Санкт-Петербург, КолпиноНаучный руководитель:доктор технических наук Титова Татьяна Ивановна,генеральный директор, научный руководитель Научно-исследовательского центраООО «Территориальная компания «ОМЗ-Ижора» (г. Санкт-Петербург, Колпино)Официальные оппоненты:доктор технических наук, профессор Горынин Владимир Игоревич,главный научный сотрудник подразделения "Корпусные стали и наноматериалы"НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» (г.

Санкт-Петербург)доктор технических наук, доцент Андреев Андрей Константинович,старший преподаватель факультета низкотемпературной энергетики ФГАОУ ВО«Санкт-Петербургскийнациональныйисследовательскийуниверситетинформационных технологий, механики и оптики» (г. Санкт-Петербург)Ведущая организация:ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет» (г. Санкт-Петербург)Защита состоится « 06 » июня 2019г. в 16 00 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.229.03 при Федеральном государственном автономном образовательномучреждениивысшегообразования«Санкт-Петербургскийполитехническийуниверситет Петра Великого» по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург,ул. Политехническая, 29, главный корпус, ауд.

118.С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГАОУ ВО«СПбПУ» и на сайте www.spbstu.ru.Автореферат разослан "" ____________ 2019г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.229.03кандидат технических наукШвецов О.В.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Для решения задач импортозамещения и глубокойпереработкинефтинеобходимаширокомасштабнаямодернизациянефтеперерабатывающих предприятий РФ, что требует большого количествакрупногабаритныхнефтехимическихреакторов(НХР),изготовленныхпосовременным проектам и работоспособных длительный срок при высоких давлениии температуре в регионах с низкими климатическими температурами.По имеющимся данным, в РФ основой топливно-энергетической отраслиявляются27крупныхнефтеперерабатывающихзаводов(НПЗ).Износоборудования и устаревшие технологии гидрокрекинга большинства этих НПЗ несоответствуют современным требованиям к переработке сырья и к производствувысококачественных автомобильных бензинов.Современные крупногабаритные НХР изготавливаются за рубежом и в РФ попроектам компаний Chevron, Exxon Mobil, CB&I, Texaco и других в соответствиисо стандартами ASME Code.

В качестве основного материала для изготовлениякорпусов нового поколения НХР, в том числе реакторов гидрокрекинга нефти,работающих при высокой температуре и давлении водорода, используют сталихромомолибденовой композиции повышенной прочности с дополнительнымлегированием ванадием.

До 2008 года в РФ отсутствовал опыт изготовления НХРиз такой 2,25Cr-1Mo-V стали марок SA-336M F22V, SA-542M Tp.D cl.4a и SA182M F22V по ASME Code. Поэтому при освоении производства корпусовкрупногабаритных НХР из 2,25Cr-1Mo-V стали с высоким уровнем служебныхсвойств потребовались исследования в области сварки и послесварочнойтермической обработки. При этом изготовление корпусов НХР из толстостенныхпоковок и листовых заготовок из 2,25Cr-1Mo-V стали было невозможно безрешения ряда технологических проблем, основные из которых – обеспечениетребуемых высоких служебных свойств и одновременное предотвращениеобразования трещин при сварке и термической обработке. Следует отметить, чтосварные соединения 2,25Cr-1Mo-V стали склонны к образованию холодных трещини трещин повторного нагрева (ТПН), которые недопустимы в крупногабаритныхсосудах давления и требуют дорогостоящего ремонта сваркой с последующимотпуском, что снижает запас прочности конструкции.3В связи с изложенным, целью работы является разработка технологиипослесварочной термической обработки металла корпуса крупногабаритных НХР,гарантирующей проектный высокий уровень служебных свойств и исключающейобразование дефектов типа трещин, на основе комплексных исследованийструктуры, фазового состава и механических свойств металла сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали с учетом влияния на них температурно-временных параметровпослесварочной термической обработки.В соответствии с целью работы были поставлены и последовательно решеныследующие задачи применительно к металлу сварных соединений 2,25Cr-1Mo-Vстали:- Определить влияние тепловых параметров сварки на структуру и свойства металласварных соединений для формирования исходной структуры, позволяющейобеспечить после отпуска требуемые служебные свойства;-Исследоватьвлияниетемпературно-временныхпараметров(ТВП)послесварочной термической обработки на структуру, фазовый состав имеханические свойства металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ) дляопределения параметров отпусков, позволяющих обеспечить требуемые служебныесвойства металла сварных соединений;- Определить влияние ТВП послесварочного отпуска на склонность металласварных соединений к образованию холодных трещин на основе аналитических иэкспериментальных методов оценки склонности металла к хрупкому разрушению,в том числе под воздействием водорода, расчетных методов оценки распределениятемпературных полей при послесварочном отпуске;- Определить влияние температуры послесварочного отпуска на склонностьметалла шва к образованию ТПН с помощью физического моделирования,натурных испытаний и анализа их результатов;- На основании данных по влиянию режима отпуска на механические свойства и насклонность металла сварных соединений к образованию холодных трещин и ТПНразработатьтехнологиюпослесварочнойтермическойобработкикрупногабаритных сварных соединений корпуса НХР;- Выполнить апробацию и внедрение результатов работы в промышленноепроизводство сварных корпусов НХР из 2,25Cr-1Mo-V стали.4Научная новизна (положения, выносимые на защиту):1.

Определены особенности структурного состояния и фазового состава металлашва сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали после послесварочных отпусков вдиапазоне температурно-временного параметра Ларсена-Миллера (параметраотпуска) PLM от 13,0 до 21,1 и определены критические точки AC1 и AC3 на основетермокинетической диаграммы.2. Установлены зависимости механических свойств металла сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали от параметра послесварочного отпуска, определен диапазонпараметра отпуска PLM от 20,4 до 21,1, в котором обеспечиваются требуемыекратковременные механические свойства.3.

Выявлено влияние водорода на сопротивление хрупкому разрушению металласварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали в зависимости от температурыпослесварочной термической обработки, предложены параметры проведениянизкотемпературного режима термической обработки при 350°С для эффективногоудаления водорода.4. Исследовано влияние температурно-временных параметров послесварочногоотпуска на сопротивление хрупкому разрушению металла шва и ЗТВ сварныхсоединений 2,25Cr-1Mo-V стали, позволившее установить параметры проведенияпромежуточных отпусков, исключающие образование холодных трещин.5.

Определена температура наибольшей склонности металла шва 2,25Cr-1Mo-Vстали к образованию трещин повторного нагрева.6. Определены температурно-временные параметры послесварочной термическойобработки крупногабаритных сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали корпусовНХР, обеспечивающие одновременно высокий комплекс их служебных свойств иотсутствие трещин.Практическая значимость работы:1. Разработана и впервые в РФ внедрена в серийное промышленное производствокомплекснаятехнологияпослесварочнойтермическойобработкикрупногабаритных сварных соединений корпусов НХР из 2,25Cr-1Mo-V стали,обеспечивающая высокий комплекс их служебных свойств и исключающаяобразование трещин.2. Разработана и впервые в РФ применена при изготовлении корпусов НХР из52,25Cr-1Mo-V стали в толщинах до 290 мм технология низкотемпературнойдегидрогенизационной термической обработки, позволяющая эффективно удалитьдиффузионно-подвижный водород, сократить количество высоких отпусков сцелью сохранения запаса прочности и уменьшения сроков и себестоимостиизготовления корпусов НХР.3.