Технология сварки стали 15х5м

Обновлено: 04.05.2024

Теплоустойчивыми называют стали, предназначенные для длительной работы в интервале температур 500 - 600 0 С.

Химический состав: С, Fе, Сr, Мо, V.

Эти стали используются для изготовления энергетических и нефтехимических установок. В соответствии с условиями длительной работы под напряжением при высоких температурах теплоустойчивые стали должны обладать сопротивлением ползучести, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и жаростойкостью. Они способны сохранять механические свойства при эксплуатации до 600 0 С. Поскольку детали котельных установок работают длительное время без смены (десятки тысяч часов) и не должны за это время заметно подвергаться деформации, по предел ползучести является для них основной характеристикой. Теплоустойчивость этих сталей обусловлена тем, что легирование Сr, Мо приводят к тому, что значительная доля этих элементов находится в твердом растворе, т.е. феррите. Легирование феррита вызывает его упрочнение и затрудняет процесс диффузии при повышенных температурах, что определяет устойчивость свойств при нагреве. Сохранность свойств стали также зависит от легирующего элемента.

Перечисленные свойства достигаются применением
хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей перлитного
класса. Хромомолибденовые стали 12МХ, 15ХМ с ферритно - перлитной
структурой используют для работы при 500 - 550°С, а
хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛдля
работы при 550 - 600 0 С. Более высокие жаропрочные свойства
хромомолибденованадиевых сталей обусловлены не только стабилизацией
карбидной фазы ванадием, но и применением упрочняющей термической
обработки на бейнитную структуру.

3.3.1. Особенности сварки теплоустойчи­вых сталей

Для сварки плавлением низкоуглеродистых низко - и среднелегированных теплоустойчи­вых сталей характерны две особенности:

Первая заключается в том, что эти стали содержат элементы (хром, молибден, ванадий, вольфрам и др.), дающие стойкие карбиды и снижающие активность углерода в этих сталях. Это значит, что в сварных соединениях таких сталей с аустенитными швами при нагреве диффузионная неоднородность будет развиваться менее активно, чем при контакте аусте­нитных швов с нелегированными сталями. При сварке этих сталей можно ограничиться со­держанием в металле шва 25 - 40 % Ni. В то же время, учитывая влияние никеля на химиче­скую неоднородность в участке сплавления, вызванную образованием промежуточных сплавов за счет проплавления, а также рациональность унификации типов присадочных материалов при сварке низко- и среднелегированных низкоуглеродистых теплоустойчи­вых сталей, целесообразно остановиться для этого случая на металле шва с 40 % Ni, тем более, если в этом металле будут содержаться такие активные карбидообразующие элементы, как молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан, снижающие активность углерода в раство­ре и требующие увеличения содержания никеля, повышающего активность углерода.

Вторая особенность, с которой надо считаться при сварке теплоустойчивых сталей, заключа­ется в том, что эксплуатация сварных соединений происходит при повышенных температурах (450 - 600°С) в течение очень длительного времени (сотен тысяч часов), т. е. в условиях, опре­деляющих развитие диффузионных процессов и образование в участке сплавления химиче­ской и структурной неоднородностей. Поэтому с большим вниманием следует относиться к развитию диффузионной неоднородности в сварных соединениях рассматриваемого типа.

Н. В. Кириличев обследовал более 430 тыс. стыков труб из сталей 15Х5М и 12Х2М1 с металлом шва типа 10Х25Н13Г2 и 06Х25Н40М7Г2, работавших при температуре от 400 до 550°С. Было отмечено, что все сварные соединения имели вполне удовлетворительную экс­плуатационную надежность. Однако в сварных соединениях с металлом шва типа 10Х25Н13Г2 в 0,16 % случаев появились трещины, в то время как на стыках с металлом шва типа 06Х25Н40М7Г2 их практически не было (0,005 % случаев).

В целях экономии сварочных материалов с высоким содержанием никеля ими можно наплавлять только кромки свариваемых теплоустойчивых сталей, а последующую сварку - заполнение разделки осуществлять аустенитными присадочными материалами с мень­шим содержанием никеля. Высокая работоспособность сварных соединений стали 12Х1МФ и хороший комплекс свойств при высоких температурах эксплуатации достигается при наплавке кромок свариваемой стали электродами, дающими металл типа 08ХН60Г7М7Т, а сварку и заполнение разделки осуществлять электродами, дающими металл шва типа 11Х15Н25М6АГ2. Для более легированной теплоустойчивой стали 15Х5М оправданной должна быть наплавка кромок металлом типа 06Х25Н40М7Г2 и сварка материалами, дающими металл шва типа 10Х25Н13Г2. По затрате никеля это близко к использованию для сварки без наплавки кромок материалов, дающих металл шва с 25 % Ni (например, типа 10Х15Н25М6), а по надежности работы, определяемой стойкостью к образованию диффузионной неоднородности в зоне сплавления, первый вариант предпочтительнее.


Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Сварка сталей 15Х5М и 15Х5МФ электродами ЦЛ-17

Трубные элементы, прежде всего технологические трубопроводы, в современной нефтеперерабатывающей установке занимают важное место среди всех её конструкций и узлов. Они имеют большую протяженность (до 5500м) и сложную пространственную форму со значительным разветвлением, в силу чего содержат большое (до 2000) число сварных соединений. Располагаются они на высоте и на весьма близком расстоянии друг от друга, что затрудняет доступ к месту сварки и усложняет её выполнение. Поэтому здесь используется ручная дуговая сварка.

Сварка сталей 15Х5М и 15Х5МФ электродами ЦЛ-17

Процесс переработки нефти происходит при нагреве её до высоких температур, из-за чего значительная часть нефтеперерабатывающего оборудования подвергается довольно сильному нагреву. Трубная часть его, предназначенная для нагрева и транспортировки продуктов переработки нефти, нагревается до 520ºС (технологические трубопроводы) и даже до 600ºС (змеевики нагревательных печей). В силу этого она должна изготавливаться из теплоустойчивой стали. Ряд фракций переработки нефти являются агрессивными, поэтому значительная часть технологических трубопроводов должна изготавливаться из таких теплоустойчивых сталей, которые стойки против коррозии в среде, присущей нефтепереработке. В современных комплексах по переработке нефти значительная часть трубных элементов изготавливается из хромомолибденовой стали с повышенным содержанием хрома. В нашей стране используется сталь 15Х5М и её модификации 15Х5МФ и 12Х8ВФ. Эти стали склонны к закалке, поэтому при их сварке в зоне термического влияния образуются малопластичные структуры, которые приводят к образованию околошовных трещин при сварке или в процессе эксплуатации сварного соединения. Чтобы исключить образование трещин и получить работоспособные сварные соединения, сварку технологических трубопроводов из хромомолибденовых сталей выполняют с подогревом и полученное сварное соединение подвергают термической обработке.

Эта технология предусматривает использование перлитных электродов марки ЦЛ-17 (тип Э 10Х5МФ по ГОСТ 9467-75), сварку с подогревом до 350-400ºС и последующую термическую обработку при высокой (750ºС) температуре. Для большей гарантии исключения образования трещин термообработка сварного соединения должна выполняться немедленно после сварки. Отклонение от рекомендуемого режима подогрева и термообработки приводит к образованию микротрещин, которые трудно выявляются при неразрушающем контроле. Сварку электродами ЦЛ-17 следует вести как можно более короткой дугой. Возможна сварка соединений с повышенными зазорами. Необходим предварительный и сопутствующий подогрев изделия до 300-450ºС. После сварки рекомендуется высокий отпуск изделия при температуре 760ºС в течение 3-х часов, охлаждение до 500ºС с печью, а затем на воздухе.

Электроды ЦЛ-17 относятся к электродам с фтористо-кальциевым покрытием, которое гигроскопично, поэтому после хранения, перед сваркой, рекомендуется прокаливать электроды при 300-350ºС в течение 45 минут. Сварочные электроды ЦЛ-17 пригодны для работы во всех пространственных положениях на постоянном токе обратной полярности.

Изучение особенности сварки плавлением стали 15Х5М и разработка технологического процесса сварки трубы

Характеристика сварной конструкции. Выбор способа сварки. Определение и разработка принципиальной схемы технологического процесса сварки. Выбор основного и вспомогательного сварочного оборудования. Контроль производства сварочных работ, охрана труда.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 29.02.2016
Размер файла 1,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Порошковая металлургия, сварка и технология материалов»

Курсовая работа

На тему «Изучение особенности сварки плавлением стали 15Х5М и разработка технологического процесса сварки трубы»

Дисциплина «Технология сварки плавлением и термической резки»

гр.304810 С.В. Захарченко

Ст. преподаватель Д.И. Викторовский

1. Исходные данные

2. Характеристика сварной конструкции

3. Выбор способа сварки

4. Изучение особенности сварки стали 15Х5М. Определение принципиальной схемы технологического процесса

5. Выбор сварочных материалов

6. Выбор основного и вспомогательного сварочного оборудования

7. Разработка технологического процесса сварки

7.1 Подготовка и хранение сварочных материалов

7.2 Подготовка металла и конструкции к сборке и сварке

7.4 Подогрев металла

8. Контроль производства сварочных работ

Список использованной литературы

Введение

сварка оборудование конструкция

Значительная роль в совершенствовании и развитии народного хозяйства отводится строительно-монтажным организациям и промышленности строительных материалов. Техническая реконструкция и перевооружение на базе новой техники многих отраслей промышленности, транспорта, сельского хозяйства, строительство жилых домов, развитие материальной базы, культурно-просветительных и спортивных сооружений возможны только при активном участии строителей. Для успешного выполнения этой работы строительно-монтажные организации и предприятия строительных материалов должны ежегодно пополняться квалифицированными рабочими кадрами электросварщиков, подготовку которых проводят профессионально-технические училища (ПТУ).

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании. При дуговой сварке для нагрева и расплавления используют электрическую дугу, которую открыл в 1802 г. профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В. В. Петров и указал на возможность ее применения для освещения и плавления металлов. В 1881 г. русский изобретатель Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу (рис. 1.1, а) для плавления и сварки металла неплавящимся, угольным электродом с дополнительной присадочной проволокой. Неплавящимся электродом называют стержень из электропроводного материала, включаемый в цепь сварочного тока для подвода его к сварочной дуге, и не расплавляющийся при сварке. Н. Н. Бенардос применил для этой цели угольный электрод, а присадочную проволоку употребил для заполнения зазора между свариваемыми деталями в качестве присадочного металла. В 1888 г. инженер-изобретатель Н. Г. Славянов разработал и применил способ дуговой сварки металлическим электродом (рис. 1.1, б), при котором не требовалось дополнительного прутка, так как плавящийся электрод, включенный в сварочную цепь, подводил ток к дуге и, расплавляясь, заполнял зазор между соединяемыми частями как присадочный металл. Расплавленный дугой жидкий металл детали, электрода или присадочного прутка легко смешивается, образуя общую ванночку. При ее охлаждении металл затвердевает, и укрепляются его межатомные связи. Сварным соединением называют неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварной шов -- это участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластического деформирования при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации. На рис. 1.1, в показана схема сварки деталей пластическим деформированием путем их сжатия на прессе (кромки деталей предварительно нагреты в печи). Некоторые пластические металлы (медь, алюминий и др.) сваривают пластическим деформированием без предварительного нагрева.

Рис. 1.Сварка по методу Бенардоса (а); по методу Славянова (б); сварка деталей пластическим деформированием (в)

1 -- дуга; 2 -- металл; 3 -- угольный электрод; 4 -- металлический электрод; 5 -- присадочная проволока; 6 -- пресс; 7 -- шов

Дуговая сварка обладает значительным преимуществом по сравнению с ранее применявшимся в строительстве соединением частей конструкций при помощи клёпки: уменьшается расход металла, повышается производительность труда, сокращаются сроки строительства и его стоимость. Развитию процесса сварки уделяется большое внимание. Научно-исследовательские институты и лаборатории высших учебных заведений и заводов работают над усовершенствованием сварки. Эту работу возглавляет Институт электросварки им. Е. О. Патона, добившийся значительных успехов в создании новых типов сварочного оборудования и видов сварки. Ежегодно пополняются кадры инженеров, техников и рабочих-сварщиков, заканчивающих обучение в институтах, техникумах и производственно-технических училищах. В строительно-монтажных организациях большим почётом и уважением пользуются рабочие-электросварщики, большая часть которых занята ручной дуговой сваркой. Механизация процесса сварки в строительстве затруднена вследствие необходимости выполнения большого количества сварных швов в разных местах строительной конструкции, в неудобных и различных пространственных положениях, поэтому ручная сварка ещё надолго останется одним из важных и ответственных технологических процессов при сооружении объектов строительства и реконструкции народного хозяйства страны.

Технологический процесс сварки стали 15Х5М

Повышенная склонность металла труб мартенситных сталей к хрупкому разрушению при закалке - фактор, усложняющий технологию их сварочного соединения. Марки флюсов, применяемых для электрошлаковой сварки низколегированных сталей повышенной прочности.

Рубрика Производство и технологии
Вид презентация
Язык русский
Дата добавления 12.06.2017
Размер файла 3,3 M

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Общие сведения об электрической сварке плавлением. Механические свойства металла шва и сварного соединения. Типичная форма углового шва при сварке под флюсом стали. Особенности технологии сварки низколегированных низкоуглеродистых сталей, ее режим.

реферат [482,7 K], добавлен 21.10.2016

Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.

курсовая работа [33,2 K], добавлен 06.04.2012

Организация рабочего места. Понятие свариваемости сталей. Оборудование, инструменты и приспособления, используемые при газовой сварке. Материалы, применяемые для сварки. Технологический процесс сварки труб с поворотом на 90. Амортизация основных средств.

курсовая работа [831,3 K], добавлен 15.05.2013

Характеристика сварной конструкции. Особенности сварки стали 16Г2АФ. Выбор сварочных материалов, основного и вспомогательного сварочного оборудования. Технологический процесс сварки: последовательность сборки, сварка, подогрев металла, контроль качества.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.07.2015

Краткое сведение о металле и свариваемости стали марки 09Г2С. Оборудование сварочного поста для ручной дуговой сварки колонны. Основные достоинства металлоконструкций. Технология ручной дуговой сварки. Дефекты сварных швов. Контроль качества соединения.

дипломная работа [1,8 M], добавлен 08.12.2014

Описание сварной конструкции. Выбор способа сварки, сварочных материалов и сварочного оборудования. Нормирование технологического процесса. Химический состав материала Ст3пс. Расчет затрат на проектируемое изделие. Карта технологического процесса сварки.

курсовая работа [836,2 K], добавлен 26.02.2016

Исследование основных видов термической обработки стали: отжига, нормализации, закалки, отпуска. Изучение физической сущности процесса сварки. Технологический процесс электродуговой и электрошлаковой сварки. Пайка и состав оловянно-свинцовых припоев.

Специфика свариваемости сталей типа 15Х5М .

Склонность к закалке осложняет технологический процесс выполнения сварочных работ . В зоне термического влияния образуются твёрдые прослойки , которые не устраняются даже при сварке с подогревом до 350-400 С . Для полного устранения твёрдых прослоек необходимо применение дополнительных мер . Небольшая скорость распада хромистого аустенита , вызывающая склонность к закалке на воздухе , и фазовые превращения мартенситного характера снижают стойкость сталей к образованию трещине при сварке .Применение закаливающих на воздухе сталей для изготовления сварного оборудования приводит к образованию в сварных соединениях механической неоднородности .

Механическая неоднородность , заключающаяся в различии свойств характерных зон сварного соединения , является следствием , с одной стороны , неоднородности термодеформационных полей при сварке структурно - неравновесных сталей , с другой - применения технологии сварки с отличающимися по свойствам сварочными материалами из-за необходимости обеспечения технологической прочности .

В настоящее время применяется два вида сварки :

1. Сварка однородными перлитными электродами , близкими по составу к основному металлу .При этом металл шва и зона термического влияния приобретают закалённую структуру и образуется широкая твёрдая прослойка .

2. Сварка с применением аустенитных электродов . Поскольку аустенитные материалы не склонны к закалке , твёрдые прослойки образуются только в зоне термического влияния .

Хромистые мартенситно- ферритные стали .

У стали марки 08Х13 с содержанием углерода 0,08 % , термокинетическая диаграмма распада аустенита имеет две области превышения : в интервале 600-930 С, соответствующем образованию феррито- карбидной структуры , и 120-420 С - мартенситной . Количество превращённого аустенита в каждом из указанных температурных интервалов зависит , главным образом , от скорости охлаждения . Например , при охлаждении со средней скоростью 0,025 С/с превращение аустенита происходит преимущественно в верхней области с образованием феррита и карбидов . Лишь 10 % аустенита в этом случае превращается в мартенсит в процессе охлаждения от 420 С . Повышение скорости охлаждения стали до 10 C/c способствует переохлаждению аустенита до температуры начала мартенситного превращения ( 420 С ) и полному его бездиффузионному превращению . Изменения в структуре , обусловленные увеличением скорости охлаждения , сказываются и на механических свойствах сварных соединений . С возрастанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости .

Увеличение содержания углерода приводит к сдвигу в область более низких температур границы превращения мартенсита . У сталей с содержанием углерода 0,1- 0,25 % в результате этого полное мартенситное превращение имеет место после охлаждения со скоростью ~1С/c .

С точки зрения свариваемости , мартенситно- ферритные стали являются “неудобными” в связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях этих сталей . Подкалка приводит к образованию холодных трещин . Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера распада аустенита в процессе охлаждения . В случае формирования мартенситной структуры ударная вязкость сварных соединений 13 %-ных хромистых сталей снижается до 0,05-0,1 МДж/м(^2) . Последующий отпуск при 650-700 С приводит к распаду структуры закалки , выделению карбидов , в результате чего тетрагональность мартенсита уменьшается . После отпуска ударная вязкость возрастает до 1МДж/м^2 . С учётом такой возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хромистых сталей имеет повышенное содержание углерода для предотвращения образования значительного количества феррита в структуре . Таким образом удаётся предотвратить охрупчивание стали . Однако при этом наблюдается ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к холодным трещинам из-за высокой хрупкости околошовного металла со структурой пластинчатого мартенсита .

Аустенитные коррозионностойкие стали .

Аустенитные стали содержат в своём составе Cr , Ni , C . По реакции на термический цикл хромоникелевые стали относят к хорошо свариваемым . При охлаждении они претерпевают однофазную аустенитную кристаллизацию неперлитного распада , тем более мартенситного превращения при этом не происходит .

Характерным показателем свариваемости хромоникелевых сталей является межкристаллитная коррозия (МКК) .

МКК развивается в зоне термического влияния , нагретой до температур 500-800 С ( критический интервал температур ) .

При пребывании металла в опасном (критическом) интервале температур по границам зерен аустенита выпадают карбиды хрома Cr(4)C , что приводит к обеднению приграничных участков зерен аустенита хромом .хром определяет коррозионную стойкость стали . В обеднённых хромом межкристаллитных участках развивается коррозия , которая называется межкристаллитной .

Межкристаллитная коррозия имеет опасные последствия - может вызвать хрупкие разрушения конструкций в процессе эксплуатации .

Чтобы добиться стойкости стали против межкристаллитной коррозии , нужно исключить или ослабить эффект выпадения карбидов . т. е. стабилизировать свойства стали .

Аустенитно- ферритные нержавеющие стали.

Аустенитно- ферритные стали относятся к группе хорошо свариваемых сталей . Они стойки к образованию горячих трещин против межкристаллитной коррозии .

Специфичным моментом свариваемости является их повышенная склонность к росту зерна . Наряду с ростом ферритных зерен возрастает общее количество феррита . Последующим быстрым охлаждением фиксируется образовавшаяся структура . Размеры зерна и количество феррита , а также ширина зоны перегрева зависят от погонной энергии сварки , соотношения структурных составляющих в исходном состоянии и чувствительности стали к перегреву .Соотношение количества структурных составляющих ( гамма - и альфа- фаз ) в исходном состоянии в значительной степени зависит от содержания а стали Ti . Количество титана в стали также определяет устойчивость аустенитной фазы против гамма- альфа превращения при сварочном нагреве . Чем выше содержание Ti , тем чувствительней сталь к перегреву . Вследствие роста зерна и уменьшения количества аустенита наблюдается снижение ударной вязкости металла околошовной зоны и угла загиба сварных соединений аустенитно- ферритных сталей . Менее чувствительными к сварочному нагреву являются стали , не содержащие титан , - это стали 03Х23Н6 и 03Х22Н6М2 .

Особенности сварки аппаратуры из разнородных сталей .

Специфическими показателями свариваемости разнородных сталей являются процессы диффузии и разбавления .

Наибольшую опасность представляет диффузия С в сторону высоколегированной стали , где большая концентрация Cr или других карбидообразующих элементов .

Разбавление происходит при перемешивании свариваемых сталей и присадочного материала в объёме сварочной ванны .

Сталь более легированная разбавляется сталью менее легированной . Степень разбавления зависит от доли участия каждого из составляющих разнородное сварное соединение .

Читайте также: