Диссертация (1143676), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Последанного отпуска ВИ металла шва превышает 55% (рис.4.5).Выбранный в главе 3 отпуск 705°C – 8 ч (PLM=20,4) позволяет значительноснизить склонность металла шва к хрупкому разрушению, о чем свидетельствуютего низкая температура перехода в хрупкое состояние - минус 33°С (по среднейвеличине работы удара 55 Дж,) и большое количество вязкой составляющей визломе образца после испытания при минус 18°С – в среднем превышающее 70%(табл. 4.1, рис.4.3 и 4.4). Увеличение продолжительности термической обработкипри 710°C до 35 часов приводит к дальнейшему повышению уровня работы удараметалла шва.Таким образом, в результате анализа результатов испытаний на ударныйизгиб металла шва и ЗТВ сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали установленоследующее:1.
Для обеспечения требования KV-18°С не менее 55 Дж, необходимо выполнитьотпуск с PLM ≥ 20,05, что соответствует отпуску с температурой выдержки 700°Cпродолжительностью не менее 4,1 ч или 705°C не менее 3,2 ч. При увеличениипродолжительности отпуска до 35 часов происходит постепенное увеличениезначений работы удара металла шва и ЗТВ при минус 18°С до 164,7-189,6 Дж и241,6-350,0 Дж соответственно.2. Для обеспечения высокой стойкости к хрупкому разрушению технологический(промежуточный) отпуск сварных соединений должен иметь PLM не менее 19,20,119что соответствует отпускам с температурой выдержки 660°C продолжительностьюне менее 4 ч или 680°C не менее 2 ч.3.
Удовлетворительная стойкость к хрупкому разрушению сварных соединенийпосле термической обработки 350°C – 7 ч будет обеспечена при температуреизделия более 80ºС, после отпуска 660°C – 4 ч или 680°C – 2 ч - при температуреизделия более 5ºС. Это необходимо учитывать при промышленном изготовленииНХР из 2,25Cr-1Mo-V стали.1204.3 Опробование выбранных параметров послесварочного отпуска на пробах,имитирующих сварные соединения корпусов нефтехимических реакторовДляопробованияразработанныхпараметровнизкотемпературнойпослесварочной термической обработки изготовлена плоская сварная проба издвух планок стали SA-336M F22V толщиной 240 мм, длиной 2500 мм и шириной300 мм.
Для сварки использованы материалы 2,25Cr-1Mo-V типа с низкимсодержанием ДПВ 4,6 мл/100 г. Непосредственно после сварки проба былаподвергнута НДТО по режиму 350°С – 7,0 ч. Скорости нагрева и охлаждениясоставляли 40-50°С/ч.После этой термической обработки проба была проконтролирована методаминеразрушающего контроля. По результатам визуального осмотра, контроляметодами МПД и УЗК трещин не обнаружено. На основании положительныхрезультатов неразрушающих контролей можно утверждать, что подобныемалонагруженные сварные соединения 2,25Cr-1Mo-V стали (швы малогабаритныхпроб или продольные и кольцевые швы сварки обечаек малой толщины и диаметра)будут обладать достаточной стойкостью к образованию трещин после термическойобработки по режиму 350°С - 7,0 ч.Для имитации швов, испытывающих значительные напряжения в процессе ипосле сварки (например, швы вварки штуцеров, продольные и кольцевые швысваркитолстостенныхобечаекбольшогодиаметра),былаизготовленакрупногабаритная кольцевая сварная проба из стали SA-336M F22V.
Проба быласварена из двух колец толщиной 215 мм, диаметром 4400 мм и шириной 2000 мм.Непосредственно после сварки (до охлаждения) проба была подвергнута НДТО порежиму 350°С – 7,0 ч, которая была выполнена резистивными нагревателяминепосредственно на сварочном стенде. Скорости нагрева и охлаждениясоответствовали 50°С/ч.После этой термической обработки сварная проба была осмотрена визуальнои проконтролирована методами МПД и УЗК. Трещин и иных дефектов необнаружено. После проведения неразрушающих контролей пробу подверглитермической обработке в печи по режиму 660°С – 4 ч. Скорости нагрева и121охлаждения соответствовали 50°С/ч. После выполнения термической обработкипроба была проконтролирована повторно.
При МПД с внутренней и наружнойстороны обнаружено несколько поперечных трещин. По результатам УЗК свнутренней и наружной стороны сварного шва были выявлены плоскостные(трещиноподобные) дефекты, расположенные поперек сварного соединения, приэтом часть дефектов были сквозными.Идентификацию дефектов, выявленных при неразрушающем контроле,производили с помощью металлографических исследований. Для определенияхарактера дефектов и причин их образования из металла сварного соединенияпослепроведениятермическойобработкипорежимупромежуточногопослесварочного отпуска со стороны внутренней поверхности была отобрана пробав месте расположения трещины (рис.4.7).
В результате исследования пробыустановлено, что дефект, выявленный при неразрушающих контролях, являетсяпоперечной холодной трещиной, которая возникла во время нагрева до 660°Свблизи поверхности и распространялась вглубь шва.В данном случае образование холодной трещины можно связать свозникновением в металле шва критического уровня напряжений.
Так как трещиныобнаружены только после проведения последующего высокого отпуска, можнопредположить, что критический уровень напряжений был достигнут при нагреведо температуры выдержки из-за неравномерности нагрева толстостенного сварногосоединения.Таким образом, в результате опробования выбранных параметров НДТОсварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали установлено, что температура 350°С ипродолжительность 7 ч ее проведения являются необходимыми, но недостаточными условиями для обеспечения необходимой стойкости к образованиютрещин.С целью гарантированного обеспечения стойкости к образованию трещин всварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали следует понизить уровень термическихнапряжений за счет обеспечения равномерного прогрева всей заготовки во времянагрева до температуры высокого отпуска.122ТрещинаМеталл шваОсновной металлНаправление сваркиОсновной металла)б)Поверхностьтрещины, покрытаяслоем окалиныВнутренняяповерхностьсв.соединенияНаправлениераспространениятрещиныЗона долома участок хрупкогоразрушенияв)Внутренняяповерхностьсв.соединенияРисунок 4.7 – Холодная трещина, обнаруженная на внутренней поверхностиметалла шва кольцевого сварного соединения: а) общий вид, после травления; б)поперечное сечение пробы, отобранной для исследований в области расположениятрещины; в) излом по трещине.1234.4 Уменьшение термических напряжений при проведении послесварочногоотпуска для снижения вероятности образования холодных трещинКак было отмечено, повышение напряжений в зоне сварного соединения изза неравномерности нагрева сварного соединения при отпуске может приводить кувеличению склонности металла к образованию холодных трещин.
Для снижениявероятности образования таких трещин необходимо устранить большие перепадытемпературы, вызывающие термические напряжения.Определение распределения температурных полей в зоне сварногосоединения выполняли в программе ПолигонСофт с использованием FEMAP иSolid Works. На основании результатов расчетов принимали решение онеобходимости корректировки параметров и условий термической обработки.Расчеты выполнены применительно к следующим технологическим операциям:а) промежуточный послесварочный отпуск продольного шва обечайки;б) промежуточный послесварочный отпуск кольцевого шва в составеполукорпуса реактора.4.4.1 Расчёт нагрева обечайки с продольным швом по режимупромежуточного послесварочного отпускаВ качестве исходных условий расчета задано следующее.Заготовка обечайки из стали 2,25Cr-Mo-V (марка SA-542 Type D Cl.4a) послесварки продольного шва, выполняемого с сопутствующим подогревом дотемпературы 250°С, передается для нагрева на послесварочный отпуск вэлектрическую промышленную камерную печь.
Размеры этой печи: длина 5600 мм,ширина 4500 мм, высота 3665 мм. Нагревательные элементы расположены набоковых и задней стенках и на подине печи. На крышке и своде печинагревательных элементов нет.Размеры заготовки: наружный диаметр 2620 мм, толщина 110 мм, длина3220 мм (рис.4.8). Заготовка в печи устанавливается на подставки высотой 600 мм.Для выполнения расчёта распределения температуры заготовки обечайки впроцессе нагрева использованы следующие параметры термической обработки:124- температура печи при посадке изделия составила 300°С,- нагрев печи до температуры выдержки выполнен со скоростью 35°С/ч,- выдержка при температуре печи 660°С продолжительностью 4,5 ч.Для определения начального температурного состояния заготовки припосадке в печь на отпуск был сделан расчёт местного подогрева шва в процессесварки.Местныйподогревосуществляетсярезистивныминагревателями,установленными по всей длине продольного шва с наружной стороны заготовки.Ширина нагревателя 250 мм, расстояние от него до поверхности обечайки 100 мм.На поверхности обечайки задавался радиационный и конвективный теплообмен сокружающей средой с температурой 20°С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
