Диссертация (1143676), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Таким образом, металлшва способен противостоять охрупчиванию при воздействии высокихтемператур на протяжении всего длительного срока эксплуатации реактора. При испытании сварного соединения на длительную прочность образцывыстояли 1021 час (приповерхностная зона) и более 1100 часов (1/2 толщины),что удовлетворяет требованиям не менее 1000 часов при температуре 538°C инагрузке 207 МПа. Тем не менее, металл из приповерхностной зоны имеетнизкий запас по длительной прочности (всего 21 час), что указывает нанеобходимость избегать отпусков с величиной параметра отпуска более 21,1 PLM.Таким образом, получен весь требуемый согласно типовым спецификациямлицензиаров комплекс служебных свойств сварных соединений из 2,25Cr-1Mo-Vстали после разработанных режимов послесварочных отпусков максимальной иминимальной продолжительности в диапазоне PLM = 20,4 – 21,1, что соответствует:ОТОмин: 705°C - 8 ч (PLM = 20,4);ОТОмакс: 680°C - 10 ч, 705°C - 34 ч (PLM = 21,1).Результаты испытаний и исследований, полученные на натурных сварныхсоединениях из 2,25Cr-1Mo-V стали, подтверждают возможность примененияразработанных параметров их послесварочной термической обработки длягарантированного обеспечения высокого комплекса служебных свойств.1606.2 Промышленное опробование температурных параметров сварки ирежимов послесварочной термической обработки, внедрениепроизводственной схемы послесварочных отпусковВ разработанной технологии послесварочной термической обработкисварных соединений корпусов крупногабаритных реакторов из 2,25Cr-1Mo-Vстали учтены их реальные габариты, последовательность выполнения сборок иследующие ограничения, разработанные в главах 3-6 и необходимые дляобеспечения требуемых служебных свойств и обеспечения отсутствия трещин:- погонная энергия сварки q/V ~ 23,0 кДж/см, температура подогрева при сварке200÷250°С;-температурно-временныепараметрыпослесварочныхотпусковдолжнысоответствовать PLM = 20,4 ÷ 21,1;- НДТО выполнять по режиму 350°С - 7,0 ч;- ПрТО выполнять по режиму 680ºС не менее 2 ч (предпочтительно 4 - 6 ч);- ОТОмин выполнять по режиму 705°C - 8 ч (не менее);- скорость нагрева до температур НДТО, ПрТО и ОТО не более 30°С/ч;- при нагреве до температур ПрТО и ОТО непосредственно после сварки или послеНДТО ввести промежуточную выдержку при температуре 400°С;- во время проведения технологических операций после НДТО отпуска по режиму350°С - 7,0 ч необходимо поддерживать температуру изделия не ниже 80ºС, послепромежуточного отпуска по режиму 680°C - 2,0 ч – не ниже 5ºС.Схема сборки, сварки и термической обработки крупногабаритногонефтехимического реактора приведена на рисунке 6.1.
Схема составлена с учетомиспользования кованых колец обечаек и цельноштампованных днищ. Послевыполнения каждого сварного шва требуется выполнять послесварочные отпуска.На замыкающем шве отпуск проводят с использованием установки местной(локальной) термической обработки.
На рисунке 6.1 видно, что последнийзамыкающий шов «проходит» минимальный по продолжительности отпуск, аименно: дегидрогенизационную термическую обработку НДТО + 1 окончательныйотпуск ОТОмин. Максимальному по продолжительности отпуску подвергаются161шов приварки днища нижнего к переходной обечайке или меридиональные швыднищ (при использования сварных днищ) - они «проходят» от 3 до 5промежуточных и до 3 окончательных отпусков.Промышленноеопробованиетемпературныхпараметровсваркиитермической обработки сварных соединений проведено при изготовлении штатныхсварных корпусов нефтехимических реакторов из стали типа 2,25Cr-1Mo-V марокSA-336M F22V (поковки), SA-542M Tp.D cl.4a (листы), SA-182M F22V (малыепоковки для патрубков/штуцеров). Обечайки корпусов реакторов имели толщинуот 108 до 290 мм, внутренний диаметр от 2400 до 5510 мм. Изготовление, включаясварку и термическую обработку сварных соединений, реакторов производилосьна производственной базе ОАО «Ижорские заводы».Качество реакторов оценивалось по результатам неразрушающих контролей(УЗК, МПД или КК, УЗК по методике определения ТПН) непосредственно насварных швах и по результатам механических испытаний производственныхконтрольных сварных соединений.Использование совокупности разработанных в работе тепловых параметровсварки и послесварочной термической обработки позволило получить на металлесварных соединений корпусов реакторов из стали SA-336M F22V, SA-182M F22Vи SA-542M Type D cl.4a с толщиной свариваемой стенки от 108 до 290 мм ивнутренним диаметром обечаек от 2400 до 5510 мм требуемое качество покомплексу механических/служебных свойств и по результатам их неразрушающихконтролей качества.
По результатам неразрушающих контролей ни холодныхтрещин, ни ТПН не обнаружено. Всего на 2018 год по данной технологииизготовлено 25 крупногабаритных корпусов реакторов из 2,25Cr-1Mo-V стали.162162Рисунок 6.1 - Схема сборки, сварки и термической обработки крупногабаритного нефтехимического реактора сиспользованием ПрТО при температуре 680°С и ОТО при температуре 680°С.1636.3 Выводы по главе 61. Разработана, опробована и внедрена в промышленное производство технологияпослесварочной термической обработки сварных соединений крупногабаритныхНХРиз2,25Cr-1Mo-Vнизкотемпературнуюсталиповышеннойдегидрогенизационнуюпрочности,термическуюсочетающаяобработкупритемпературе 350°С, промежуточный отпуск при 680°С для снятия напряжений иокончательный отпуск при 705°С, обеспечивающая требуемый высокий уровеньслужебных свойств и исключающая образование трещин.2.
Проверены и подтверждены на пробах границы диапазона «суммарного»параметрапослесварочногоотпускаPLM = 20,4(соответствует705°C – 8 часов) - 21,1 (соответствует 680°C - 10 часов, 705°C - 34 часа), прикоторых гарантированно обеспечивается требуемый комплекс служебных свойствметалла корпусов НХР из 2,25Cr-1Mo-V стали.2.Разработанапринципиальнаяпослесварочныхотпусков,технологическиеипроизводственнаяпозволяющаяэксплуатационныесхемаобеспечитьсвойствасварныхпроведениянеобходимыесоединенийнефтехимических реакторов из 2,25Cr-1Mo-V стали.3. Успешно опробовано в производственных условиях изготовление сварныхсоединений нефтехимических реакторов из 2,25Cr-1Mo-V стали с применениемразработанных температурных параметров сварки с величиной погонной энергииq/V ~ 23,0 кДж/см и температуры подогрева сварного соединения при сварке200÷250°С.Разработанные температурные режимы сварки и температурно-временныепараметры послесварочной термической обработки позволили получить наметалле сварных соединений промышленных корпусов реакторов из сталиSA-336M F22V и SA-182M F22V и SA-542M Type D cl.4a с толщиной свариваемойстенки от 108 до 290 мм и внутренним диаметром обечаек от 2400 до 5510 ммвысокий комплекс служебных свойств и высокое качество по неразрушающимконтролям.164Основные результаты и выводы1.
На основе комплексного исследования структуры, фазового состава имеханических свойств металла сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали, а такжеэкспериментального анализа влияния на них тепловых параметров сварки итемпературно-временныхпараметровтермическойобработкиразработанатехнология послесварочной термической обработки корпусов крупногабаритныхНХР, обеспечивающая требуемый высокий уровень служебных свойств иисключающая образование трещин.2. Определена кинетика распада переохлажденного аустенита материалов системылегирования 2,25Cr-1Mo-V, построена термокинетическая диаграмма, определеныкритические точки Ac1 = 790°С , Ac3 = 872°С. Показано, что при многопроходнойавтоматической сварке под флюсом в металле шва и ЗТВ этой стали образуетсяполностью бейнитная структура.3.
Установлена зависимость содержания объемной доли мелкозернистойструктуры (с размером зерна менее 50 мкм) в металле шва от погонной энергиисварки и определен уровень погонной энергии q/V≈23 кДж/см, позволяющийобеспечить максимальное количество мелкозернистой (перекристаллизованной)структуры в металле шва сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали.4. Изучено влияние тепловых параметров сварки на структуру и твердость металлашва сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали. Установлено, что для формированияструктуры бейнита с равномерным распределением карбидов необходиматемпература подогрева в диапазоне 200-250°С.5.
Определены основные фазовые превращения в металле шва сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали после отпуска в диапазоне PLM = 13,0 – 21,1 и установленоследующее:- отпуск при 650°С ведет к заметному увеличению содержания карбидов MC(преимущественно VC) и карбидов M2C, что способствует дисперсионномутвердению и обеспечивает отпускоустойчивость, но повышает склонность к ТПН;- карбиды MC (VC+NbC), M2C ((Mo,V,Nb)2C), M7C3 ((Cr,Fe,Mo)7C3) и M23C6((Cr,Fe,Mo)23C6), образующиеся при PLM = 19,3-20,5, способствуют обеспечениювысоких служебных свойств металла шва и повышению его отпускоустойчивости;165- длительные выдержки при 705°С ведут к уменьшению содержания ряда карбидовMC, M7C3 и M23C6, что приводит к уменьшению характеристик прочности, поэтомупараметр отпуска PLM должен быть ограничен «сверху».6.
Разработана и опробована методика определения температурного интервала«провала» пластичности для оценки склонности металла к образованию трещинповторного нагрева (ТПН) в зависимости от температуры высокого отпуска.7. Определен температурный интервал «провала» пластичности в диапазоне640-660°С, при котором металл шва сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V сталиприобретает наибольшую склонность к ТПН. Наименьшей склонностью к ТПНметалл шва сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали обладает при нагреве дотемператур низкотемпературной дегидрогенизационной термической обработки(НДТО) 350°С или высокого отпуска в диапазоне 600 ÷ 630°С или 680 ÷ 705°С.8. Исследована эффективность удаления диффузионно-подвижного водорода(ДПВ) из металла шва сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали при температурах260-350°С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
