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

1ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ«ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ КОМПАНИЯ «ОМЗ-ИЖОРА»На правах рукописиБоровской Александр СергеевичРАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИСВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВОЙ СТАЛИСпециальность:05.16.01 – «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов»Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наукТ.И. ТитоваСанкт-Петербург, 2018 г.2ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ............................................................................................................

6Глава 1. Влияние температуры сварки и послесварочной термическойобработки на структуру и свойства сварных соединений конструкционныххромомолибденованадиевых сталей (обзор)....................................................... 111.1 История вопроса............................................................................................... 111.2 Основные требования к свойствам стали 2,25Cr-1Mo-V..............................

141.3 Принципы легирования 2,25Cr-1Mo-V стали................................................ 191.4Особенностипослесварочнойтермическойобработкисварныхсоединений корпусов нефтехимических реакторов из 2,25Cr-1Mo-V стали.... 271.5 Основные способы и типичные температурные режимы выполнениясварных соединений корпусов реакторов из хромомолибденованадиевойстали........................................................................................................................ 311.6 Дефекты сварных соединений, причины образования.

Способы борьбыс образованием дефектов в сварных соединениях 2,25Cr-1Mo-V стали........... 361.6.1 Холодные трещины...................................................................................... 371.6.1.1 Влияние водорода на технологические и механические свойствасварных соединений хромомолибденовой стали................................................ 391.6.1.2 Обзор моделей водородного охрупчивания металла..............................

411.6.1.3Влияниеструктурысталиповышеннойпрочностинасопротивляемость водородному охрупчиванию................................................. 431.6.2 Трещины повторного нагрева (ТПН). Обзор существующих методовопределения склонности к ТПН........................................................................... 451.7 Технологические сложности при изготовлении сварных соединенийкрупногабаритных сосудов из 2,25Cr-1Mo-V стали повышенной прочности..

481.8 Случаи разрушения сварных соединений из 2,25Cr-1Mo-V стали.............. 491.9 Выводы по главе 1............................................................................................ 51Глава 2. Материалы и методики исследований................................................... 532.1 Исследуемые материалы................................................................................. 532.2 Исследования с использованием стандартных методов............................... 5632.2.1 Химический анализ....................................................................................... 562.2.2 Определение механических свойств...........................................................

572.2.3 Испытания на длительную прочность......................................................... 592.2.4 Металлографические исследования............................................................ 602.3 Специальные методы исследования...............................................................

612.3.1 Дилатометрические исследования.............................................................. 612.3.2 Определение стойкости против теплового охрупчивания........................ 612.3.3 Химический и рентгеноструктурный анализ карбидной фазы................. 642.3.4 Микрофрактографическое исследование...................................................

662.3.5 Физическое моделирование процесса образования трещин повторногонагрева.................................................................................................................... 662.3.6 Компьютерное моделирование режимов послесварочной термическойобработки............................................................................................................... 682.3.7 Применение параметра Ларсена-Миллера для оценки влиянияпослесварочной термической обработки на свойства сварных соединений.... 68Глава 3. Исследование влияния параметров послесварочного отпуска наформирование структуры и свойств металла шва сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали...............................................................................................

703.1. Изготовление сварных соединений для исследования................................ 703.2 Исследование влияния температуры послесварочного отпуска наформирование структуры металла шва................................................................ 773.3 Исследование изменения фазового состава металла шва в зависимостиот параметров послесварочного отпуска............................................................. 833.4 Исследование изменения твердости по сечению сварного соединения взависимости от температуры послесварочного отпуска.................................... 893.5 Исследование изменения характеристик прочности металла шва подвлияниемпослесварочныхотпусковразличнойтемпературыипродолжительности...............................................................................................

963.6 Выводы по главе 3............................................................................................ 1014Глава 4. Исследование влияния параметров послесварочного отпуска насклонность сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали к образованиюхолодных трещин................................................................................................... 1054.1 Оценка влияния параметров послесварочного отпуска на содержаниеводорода в сварных соединениях 2,25Cr-1Mo-V стали......................................

1064.2Исследованиевлияниятемпературыипродолжительностипослесварочного отпуска на сопротивление хрупкому разрушению металлашва и ЗТВ сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали......................................... 1114.3 Опробование выбранных параметров послесварочного отпуска напробах, имитирующих сварные соединения корпусов нефтехимическихреакторов................................................................................................................ 1204.4 Уменьшение термических напряжений при проведении послесварочногоотпуска для снижения вероятности образования холодных трещин.................

1234.4.1 Расчёт нагрева обечайки с продольным швом по режимупромежуточного послесварочного отпуска........................................................ 1234.4.2Расчетнагреваполукорпусареакторанапромежуточныйпослесварочный отпуск кольцевого шва с учетом промежуточной выдержки 1304.5 Выводы по главе 4............................................................................................ 138Глава 5. Исследование влияния параметров послесварочного отпуска насклонность сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали к образованиютрещин повторного нагрева.................................................................................. 1405.1 Изготовление сварного соединения для исследования влияниятемпературы послесварочного отпуска на склонность сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали к образованию трещин повторного нагрева..................... 1415.2 Исследование влияния температуры отпуска на склонность металла шва2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагрева с помощьюфизического моделирования................................................................................

1455.3 Исследование влияния температуры отпуска на склонность металла шва2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагрева с помощью5натурных испытаний и сопоставление полученных данных с результатами 151физического моделирования................................................................................5.4 Выводы по главе 5........................................................................................... 155Глава 6. Промышленное опробование и внедрение температурного режимасварки и термической обработки сварных соединений корпусов реакторовиз 2,25Cr-1Mo-V стали.........................................................................................1566.1 Оценка влияния послесварочного отпуска на служебные свойстванатурных сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали.........................................

1566.2 Промышленное опробование температурных параметров сварки ирежимовпослесварочнойтермическойобработки,внедрениепроизводственной схемы послесварочных отпусков........................................ 1606.3 Выводы по главе 6........................................................................................... 163Основные результаты и выводы.......................................................................... 164Список сокращений и условных обозначений................................................... 167Список использованной литературы..................................................................1696ВВЕДЕНИЕОбозначеннаяправительствомРоссийскойФедерациизадачаимпортозамещения и глубокой переработки нефти внутри страны и производствавысококачественноготоплива,например,широкомасштабноймодернизацииистандартатехническогоЕВРО-5,требуетперевооружениянефтеперерабатывающих предприятий.