Диссертация (1026094), страница 20
Текст из файла (страница 20)
94).Перечень сварочных материалов:−Сварочная проволока сплошного сечения марки Super Arc L-56диаметром 1,14 мм. Сварка корневого шва.−Сварочная рутиловая порошковая проволока марки Power Pipe 60Rдиаметром 1,2 мм. Сварка горячего прохода, заполняющих и облицовочногослоев шва.−Газовая смесь: 80 % Ar + 20 % CO2.Рис. 94. Вид КСС № 1 (вверху), выполненное горелкой сцилиндрическим соплом и КСС № 2 (внизу) с конфузорным соплом149Методика исследованийИспытания проводили в испытательной лаборатории ООО «УНТЦ«Сварка», согласно СТО Газпром 2–2.2–136–2007.
Образцы из КСС труб длямеханических испытаний вырезали по схеме, представленной на Рис. 95.Рис. 95. Образцы для механических испытаний трубИспытания на ударный изгиб проводили по ГОСТ 9454, ГОСТ 6996, типобразца IX с V-образным концентратором на копре РН450, зав. номер 1570,поверка до 23.01.16 г. (Рис. 96).Рис. 96. Образцы для испытаний на ударный изгиб при Т = –20 0СИспытания на статический изгиб по мостовой схеме проводили по ГОСТ14019, ГОСТ 6996 на испытательной машине «Super „L” 60», зав.
номер301675, поверка до 27.02.2016 г. Скорость нагружения, 10 мм/мин (Рис. 97,а). Испытания на статическое растяжение проводили по ГОСТ 1497, ГОСТ6996 на испытательной машине Super „L” 60, зав. номер 301675, поверка до27.02.2016 г. Скорость нагружения, 4 мм/мин (Рис. 97, б).150а)б)Рис. 97. Образцы для испытаний: а – на статическое растяжение,б – на статический изгиб на реброИзмерение твердости проводили по ГОСТ 9012 на твердомере«DuraScan-20», зав. номер 568, поверка до 27.03.2016 г.
(Рис. 98).Рис. 98. Схема измерения твердости по Виккерсу по двум линиямХимический анализ проводили по ГОСТ 18895 на оптико-эмиссионномспектрометре «Q4 TASMAN», номер 4117, поверка до 29.06.2019 г. (Рис. 99).Рис. 99. Зоны химического анализа макрошлифа151Механические испытанияВ табл. 25 указаны данные по свойствам трубной стали категориипрочности К60, согласно ТУ.Таблица 25.Свойства трубной стали категории прочности К60ВременноеПределсопротивление, текучести,МПаМПа596496Ударная вязкость, Дж/см2Относительноеудлинение, %Отношение пределатекучести к временномусопротивлениюТвердость,HV230,83230 – 236КСV-20KCV-40Количество вязкой составляющей в изломе образца притемпературе испытания -20 оС, %363352100Результаты испытаний КСС № 1 представлены в табл.
26–28.Результаты испытаний КСС № 2 представлены в табл. 29–31.На Рис. 100 и 101 показан вид макрошлифов и образцов примеханических испытаниях образцов КСС.Рис. 100. Вид поперечных макрошлифов из КСС № 1 и № 2.Вид сбоку и сверху152Рис. 101. Вид поперечных образцов из КСС № 1 (слева) и КСС № 2 (справа)после механических испытанийТаблица 26.Результаты по измерению твердости КСС № 1№образцаМеталлашваТвердость, HVЗоны термического влиянияЛевая сторона205; 197201; 224198; 190207; 241206209222; 228231; 217218; 211216; 2096224213Правая сторонаЗона основного металлаЛевая сторонаЛиния 1237; 231191; 198215; 256196; 188Среднее значение234193Линия 2225; 251243; 233Среднее значение238Правая сторона212; 211199; 205206213; 210199; 194209; 221194; 207204207Таблица 27.Результаты механических испытаний КСС № 1 на растяжение№ образцаТип образца Размеры образцаНачальнаяпо ГОСТ(ширина,площадь6996толщина), мм образца, F0, мм2Максимальное усилие,Р, кгсВременноесопротивление,σвкгс/мм21/1XII25,1х21,353533200621/2XII25,4х21,354133600621/3XII25,2х21,353732000601/4XII25,3х21,35393240060153Таблица 28.Результаты испытаний КСС № 1 на ударный изгиб№ образцаРазмеры образца(ширина, высотарабочегосечения), ммПлощадьпоперечного Работа удара,сечения,КV, ДжS0, см2Ударная вязкость,КСV-20, Дж/см2Место расположения надрезапо оси швапо линиисплавления4/110,0 х 8,00,80124,7156–4/210,0 х 8,00,8079,9100–4/310,0 х 8,00,80106,4133–4/410,0 х 8,00,8093,7117–4/510,0 х 8,00,8079,299–4/610,0 х 8,00,8094,9119–5/110,0 х 8,00,80184,7–2315/210,0 х 8,00,80116,1–1455/310,0 х 8,00,8080,1–1795/410,0 х 8,00,80100,1–1005/510,0 х 8,00,80161,6–1255/610,0 х 8,00,80141,8–202Таблица 29.Результаты по измерению твердости КСС № 2Твердость, HV№образцаМеталлашваЗоны термического влиянияЛеваясторона179; 189182; 190224; 219211; 215185217191; 196193; 206207; 207209; 2036Зона основного металлаПраваяЛеваясторонасторонаЛиния 1200; 212198; 196227; 206201; 192Среднее значение211196Линия 2226; 217207; 205Правая сторона197; 195203; 197198200; 192197; 192201; 198198; 201195199Среднее значение196206213154Таблица 30.Результаты механических испытаний КСС № 2 на растяжение№ образцаТип образца Размеры образцаНачальнаяпо ГОСТ(ширина,площадь6996толщина), мм образца, F0, мм2Максимальное усилие,Р, кгсВременноесопротивление,σвкгс/мм21/1XII25,0х21,353332600611/2XII25,0х21,353332600611/3XII25,0х21,353333100621/4XII25,0х21,35333270061Таблица 31.Результаты испытаний КСС № 2 на ударный изгибРазмеры образца(ширина, высотарабочегосечения), ммПлощадьпоперечногосечения,S0, см2Работаудара,КV, Дж4/110,0 х 8,00,804/210,0 х 8,04/3№ образцаУдарная вязкость,КСV-20, Дж/см2Место расположения надрезапо оси швапо линии сплавления101,6127–0,80109,2137–10,0 х 8,00,8099,7125–4/410,0 х 8,00,80104,3130–4/510,0 х 8,00,80107,7135–4/610,0 х 8,00,80103,7130–5/110,0 х 8,00,80259,6–3255/210,0 х 8,00,80218,3–2735/310,0 х 8,00,80248,0–3105/410,0 х 8,00,80200,4–2515/510,0 х 8,00,80190,0–2385/610,0 х 8,00,80174,8–219Результаты механических испытаний образцов КСС, выполненных вусловиях ветра с горелкой с цилиндрическим (ЦС) и конфузорным соплом(КС) показали, что при сварке с конфузорным соплом средняя величинаударной вязкости возрастает по шву на 8,3 % с 120,6 Дж/см 2 до 130,6 Дж/см2,по границе шва (линии сплавления) на 49,8 % с 163,7 Дж/см2 до 245,2 Дж/см2.155Результатыизмеренийтвердостипоказали,чтоприсваркесконфузорным соплом средняя величина твердости HV по сварному шву,определенная по 8-ми точкам уменьшается на 11,4 % с 215 до 190,5 HV,средняя величина твердости HV в ЗТВ, определенная по 16-ти точкамуменьшается в ЗТВ на 5,1 % с 223,5 HV до 212 HV.Химический анализ сварных швовДанные сертификатов качества на применяемые сварочные материалыпредставлены в табл.
32.Таблица 32.Химический состав сварочных материаловСодержание химических элементов, %Марка сварочныхматериаловСMnSiSuper Arc L-560,081,210,63Power Pipe 60R0,0461,483 0,468 0,012 0,011 0,755SP0,008 0,006NiCrCuVMo0,020,020,18------Результаты химического анализа образцов КСС представлены в табл.33–34.Таблица 33.Результаты химического анализа КСС № 1Содержание химических элементов, %ЗонаCSiMnSPCrNiCuAlMoCoTiVWточка 10,041 0,482 1,516 0,016 0,008 0,036 0,888 0,194 <0,005 <0,01 <0,005 0,069 0,017 <0,01металл шваточка 20,041 0,407 1,266 0,015 0,0078 0,035 0,837 0,327 <0,005 <0,01 0,0054 0,057 0,02 <0,01металл шваточка 30,054 0,394 1,196 0,015 0,0072 0,035 0,778 0,337 <0,005 <0,01 0,0056 0,05 0,022 <0,01металл шваточка 4основнойметалл0,099 0,287 1,679 0,0064 0,0065 0,036 0,198 0,166 0,039 <0,01 0,0087 0,016 0,051 <0,01точка 5основнойметалл0,1170,31,676 0,0057 0,0065 0,036 0,203 0,169 0,04 <0,01 0,0087 0,017 0,051 <0,01156Таблица 34.Результаты химического анализа КСС № 2Содержание химических элементов, %ЗонаCточка 10,059металл шваSi0,43MnSPCrNiCuAlMoCoTiVW1,516 0,017 0,0076 0,025 0,832 0,09 <0,005 <0,01 <0,005 0,048 0,018 <0,01точка 20,077 0,488 1,474 0,016 0,0075 0,027 0,839 0,092 0,0053 <0,01 0,0053 0,058 0,022 <0,01металл шваточка 30,072 0,497металл шва1,540,016 0,0075 0,027 0,732 0,096 0,0057 <0,01 0,0054 0,064 0,023 <0,01точка 4основнойметалл0,103 0,285 1,678 0,0063 0,0069 0,036 0,184 0,159 0,036 <0,01 0,0088 0,017 0,051 <0,01точка 5основнойметалл0,1160,291,556 0,0057 0,0065 0,037 0,201 0,149 0,04 <0,01 0,0085 0,016 0,051 <0,01Результаты спектрального анализа шва образцов КСС, выполненных вусловиях ветра с горелкой с цилиндрическим (ЦС) и конфузорным соплом(КС) показали, что при сварке с конфузорным соплом среднее содержаниеуглерода увеличивается на 53,3 % с 0,045 % до 0,069 %, кремния на 10,5 % с0,427 % до 0,472 %, марганца на 13,9 % с 1,326 % до 1,511 %, никеля на 1,9 %с 0,581 % до 0,592 % что свидетельствует об улучшении газовой зашитысварочной ванны.Содержание азота и кислорода в металле сварного шва определяли влабораторииметаллургическойэкспертизыСПбПУспомощьюгазоанализатора ELTRA ON900 методом восстановительного плавления вграфитовых тиглях в среде сверхчистого гелия.
Для этого из зоны корня ивыпуклости шва вырезали образцы размером 7×1×2 мм. Образцы вырезали спомощью прецизионного отрезного станка Buehler Isomet 4000, оснащенноготитановыми отрезными дисками с алмазным покрытием (Рис. 102).157Рис. 102. Вид спектрального анализатора Q4 TASMAN Bruker,газоанализатора ELTRA ON900, отрезного станка Buehler Isomet 4000Интегральное содержание кислорода и азота в сварных швах КСС № 1 иКСС № 2 представлено в табл. 35.Таблица 35.Интегральное содержание кислорода и азота в сварных швах№ КСС,зона вырезки,защитный газСодержание газа, ppm№образцаМассаобразца, гКислородАзотКСС № 1,корень шва,смесь80%Ar+20%CO2123280,3484,8386,7565,7494,7573,370,277,086,2Среднее: 545Среднее: 78КСС № 1,верх шва,смесь80%Ar+20%CO21231009501,3512,4117,590,991,7Среднее: 674Среднее: 100КСС № 2,корень шва,смесь80%Ar+20%CO2123484,6386,5424,267,370,269,5Среднее: 432Среднее: 78КСС № 2,верх шва,смесь80%Ar+20%CO2123521,6422,8457,264,965,470,4Среднее: 467Среднее: 67533,4335,4438,1512,0513,7513,21052,7586,3593,1158Результаты газового анализа шва образцов КСС, выполненных вусловиях ветра с горелкой с цилиндрическим (ЦС) и конфузорным соплом(КС) показали, что среднее содержание эквивалентного кислорода [O] присварке горелкой с КС уменьшается в корне шва (КШ) на 20,7 % с 545 ppm до432 ppm и на 30,7 % с 674 ppm до 467 ppm в выпуклости шва (ВШ).
Среднеесодержание эквивалентного азота [N] при сварке горелкой с КС уменьшаетсяв корне шва на 26,2 % с 87 ppm до 63 ppm и на 33,1 % с 100 ppm до 67 ppm ввыпуклости шва (ВШ) (Рис. 103).Рис. 103. Содержание в швах КСС кислорода и азота:вверху – цилиндрическое сопло, внизу – конфузорное сопло.По три образца: КШ – корень шва; ВШ – выпуклость шва1594.4. Выводы главы 41.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
