Диссертация (1143676), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Они увеличивают загрязненность стали неметаллическимивключениями, охрупчивают границы зерен и отрицательно влияют на основныесвойства стали. Так, увеличение содержания серы в стали способствует снижениюработы удара и критической температуры хрупкости [30]. Влияние фосфора, какизвестно, сказывается на увеличении чувствительности стали к отпускной и27тепловой хрупкости, и поэтому его присутствие является нежелательным.
Навеличину длительной прочности изменения содержания фосфора влияния неоказывает [30].Влияние фосфора на охрупчивание металла зоны термического влияния(ЗТВ) в значительной степени определяется содержанием в низколегированнойстали хрома и молибдена, увеличение содержания которых снижает максимальнодопустимый уровень воздействия фосфора.
С зависимостями критическогосодержания фосфора от содержания хрома и молибдена следует связыватьсклонность к трещинообразованию сварных соединений после сварки и отпуска[37].Исследования, направленные на изучение причин появления ТПН,указывают на участие примесных элементов, таких как сера, фосфор, сурьма,свинец, висмут, в процессе образования ТПН [38 - 41].1.4 Особенности послесварочной термической обработки сварныхсоединений корпусов нефтехимических реакторов из 2,25Cr-1Mo-V сталиДля снижения уровня послесварочных напряжений сварных соединенийхромомолибденованадиевой стали и придания им необходимых служебныхсвойств их подвергают отпуску при температуре ниже А1 [4, 5].Послесварочный отпуск подразделяют на несколько видов: низкий(90-300ºС), средний (300-450ºС) и высокий (500-750ºС) [4].
Низкий и среднийотпуски используются в основном для удаления диффузионно-подвижноговодорода (ДПВ) для частичного восстановления свойств сварного соединения.Высокий отпуск оказывает на свойства сварного соединения более сильноевлияние: не только удаляет ДПВ, но и снимает остаточные напряжения, улучшаетструктуру и свойства шва и зоны термического влияния.Степень изменения механических свойств при отпуске зависит отлегирования стали и от ее структуры. Отпуск при температурах ниже AС1обеспечивает снижение уровня внутренних напряжений, как напряжений первого28рода, так и более высокого порядка, поскольку пересыщенные твердые растворыраспадаются на более стабильные структурные составляющие.
В процессе отпускаснижается не только уровень напряжений, но и происходит уменьшение уровнязакаленности структуры с одновременным снижением твердости и прочностиметалла сварного соединения [42].Особенностью2,25Cr-1Mo-Vстали,содержащей«энергичные»карбидообразующие элементы титан, ниобий, ванадий, молибден и хром, являетсяпроцесс увеличения значений ее прочности и твердости во время нагрева металлав диапазоне температур интенсивного вторичного твердения (дисперсионногоупрочнения). Явление вторичного твердения негативно влияет на технологическиесвойства сварного соединения, так как с увеличением уровня твердости ипрочности уменьшается работа удара и его стойкость к образованию трещин [13].Основными фазами, участвующими в процессе «твердения», являются карбиды,нитриды и комплексные соединения на их основе [43].
Образуются они в процессераспада твердого раствора, в результате которого образуются скоплениярастворенных атомов. Со временем расположение атомов может статьупорядоченным,чтоприведеткобразованиюиной,чемуматрицы,кристаллической структуры [44].Другой особенностью 2,25Cr-1Mo-V стали является их высокая стойкость ктемпературному охрупчиванию при эксплуатации по сравнению c 2,25Cr-1Moсталями [9]. Тем не менее, длительные выдержки при высоких температурахотпуска могут приводить к охрупчиванию металла сварного соединениявследствие чрезмерной коагуляции карбидов.
Избежать охрупчивания возможно,ограничив температуры отпусков и их общую продолжительность.В документе [12] рекомендуют при окончательной послесварочнойтермической обработке по режиму отпуска (ОТО), формирующей служебныесвойства сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали, выдержку выполнять притемпературе отпуска не менее 675°С с продолжительностью не менее 5 часов плюс0,04 ч/мм при толщине свыше 125 мм. В соответствии с [45] верхняя температурнаяграница ОТО хромомолибденовой стали составляет примерно 760°С. Выбор той29или иной температуры и продолжительности послесварочного отпуска зависит отособенностей легирования свариваемых заготовок и сварочных материалов, атакже от предъявляемых к ним требований.
Для снижения степени охрупчиванияметалла сварного соединения при отпуске максимальной продолжительностивыбранная температура должна быть минимально возможной.Максимальную продолжительность послесварочных отпусков (ОТОмакс)определяют для каждого сварного соединения корпуса реактора из 2,25Cr-1Mo-Vстали на основании следующих требований:- учитывают все нагревы сварных соединений выше 425°С [12];-учитываютзапасвдваокончательныхотпускаминимальнойпродолжительности (ОТОмин) дополнительно на случай ремонтов у производителяи заказчика;- после ОТОмакс сварное соединение должно обеспечивать весь спектртребуемых служебных свойств.Расчет ОТОмакс производят на основании базового (однократного) отпускаминимальной продолжительности (ОТОмин), необходимого для придания сварномусоединению служебных свойств.Из-за особенностей изготовления крупногабаритного корпуса реактора швыпроходят послесварочную термическую обработку последовательно по мереукрупнения сборок (секций).
Это приводит к многократному повторному отпускушвов сборок, выполненных первыми. На эти швы реактора может приходиться до10 послесварочных отпусков в процессе изготовления сборки, что, несомненно,скажется на его окончательных свойствах. Для снижения термическоговоздействия на сварное соединение во время изготовления корпуса реактораиспользуют промежуточные отпуска (ПрТО), которые проводят при температурахпримерно на 20-30ºС ниже температур окончательного отпуска [4].
С учетомрекомендаций по обеспечению температуры выдержки при ОТО – не менее 675ºС[12] и рекомендаций для стали 15Х2МФА [46], минимальная температура ПрТОсварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали должна составлять 650ºС. Использованиепромежуточных отпусков позволяет избежать значительного снижения прочности,30котороепроисходитпослемногократногоиспользованияокончательныхпослесварочных отпусков, проводимых при более высоких температурах.В[47 - 49]предлагаетсяприизготовлениисварныхсоединенийконструкционных сталей использовать в качестве немедленной послесварочнойтермическойобработкитермоотдыхилинизкотемпературнуюдегидрогенизационную термическую обработку (НДТО) при температурах до400°С, которая позволяет удалить водород из сварного соединения, устранив,таким образом, одну из причин образования холодных трещин, и, вероятно, оказатьвлияние на свойства металла.
Так в [50, 51] сообщается, что термическая обработкапри немного более высокой температуре 450°С позволяет повысить ударнуювязкость стали в несколько раз за счет коагуляции карбидных частиц цементитноготипа. Использование низкотемпературной термической обработки позволяетпроводить ее непосредственно на сварочном стенде и тем самым снизить время истоимость изготовления реактора и уменьшить загрузку термических печей.Применение НДТО на сварных соединениях 2,25Cr-1Mo-V стали ограничено каксамой сложностью ее проведения, так и необходимостью подготовки к ней (сборка,предварительный подогрев, выполнение сварки), а также значительной толщинойстенки реакторов для глубокой переработки нефти. В результате проведения НДТОнапряжения в сварном соединении могут не только не понизиться, а наоборот,возрасти при неправильном ее исполнении.
Дополнительные напряжения,суммируясь с остаточными напряжениями в неотпущенном сварном соединении,могут привести к появлению трещин. Тем не менее, следует обратить внимание наданный вид термической обработки, так как замена высокотемпературной ПрТО наНДТО позволяет снизить термическое воздействие на сварные соединения иуменьшить себестоимость и время проведения термической обработки, а значитповысить конкурентноспособность продукции.311.5 Основные способы и типичные температурные режимы выполнениясварных соединений корпусов реакторов изхромомолибденованадиевой сталиСварные соединения корпусов нефтехимических реакторов выполняютсяспособами автоматической дуговой сварки под флюсом (АФ) и ручной дуговойсварки (РДС). При РДС используется ручное перемещение и подача электрода взону сварки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
