Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, МЕТАЛЛУРГИЯ

Разработка технологии сварки двухслойной стали 09г2с+10х17н13м2т

cool_lady 444 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 37 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 18.03.2021
Цель работы: разработка технологии сварки двухслойной стали 09Г2С+10Х17Н13М2Т, сохранение свойств плакированной стали, продление срока службы технологического оборудования. Задачи научно-исследовательской работы: 1. Провести литературный обзор применения двухслойных сталей в нефтегазовой отрасли и проработать способы сварки двухслойных сталей; 2. Провести анализ способов и технологий сварки двухслойных сталей; 3. Разработать технологические карты сварки двухслойной стали 09Г2С+10Х17Н13М2Т по нормативным и пониженным режимам; 4. Провести сварку двухслойной стали 09Г2С+10Х17Н13М2Т согласно технологических карт; 5. Провести теоретический анализ сварки двухслойной стали 09Г2С+10Х17Н13М2Т на пониженных режимах. Сформировать ВКР и автореферат.
Введение

В последнее время в нефтегазовой отрасли наибольшее применение находят оборудование и аппараты из двухслойной стали. Надежная работа такого оборудования может быть обеспечена только при использовании для его создания прогрессивных технологических материалов, процессов обработки и сборки. Двухслойная сталь позволяет экономить дорогостоящие материалы, так как коррозионностойкая двухслойная сталь имеет основной слой из углеродистой или низколегированной стали, и плакирующий (защитный) из коррозионностойких сплавов. Двухслойные стали сваривают вручную качественными электродами, автоматами и полуавтоматами под флюсом, в защитных газах и электрошлаковой сваркой. Особенности сварки двухслойных сталей заключаются в том, что для каждого слоя основного и облицовочного (высоколегированного) металла необходима особая технология сварки. Форма разделки кромок (ГОСТ 16098 - 70) должна обеспечивать возможность раздельной сварки каждого слоя с проваром на всю глубину металла. При сварке легированного слоя необходимо обеспечить минимальное разбавление сварочной ванны проплавленным основным металлом, в противном случае могут появиться трещины и снизятся пластические свойства металла. Между швами, свариваемыми со стороны основного (низколегированного), и швами со стороны облицовочного (высоколегированного) металлов, должно быть предусмотрено наложение разделительного слоя, что позволяет предотвратить нежелательное проплавление разнородных металлов. При многообразии способов сварки, имеется необходимость выбора наиболее качественного и экономически выгодного способа, который будет соответствовать всем эксплуатационным требованиям, и подобрать технологию, удовлетворяющую требованиям, предъявляемым к аппарату.
Содержание

Введение……………………………………………………………………………….. 5 1 Литературный обзор………………………………………………………………... 7 1.1 Двухслойные стали…………………………………………………………… 7 1.2 Изготовление двухслойных сталей………………………………………….. 9 1.3 Сталь 10Х17Н13М2Т………………………..………………………………... 10 1.4 Расшифровка стали 10Х17Н13М2Т…………………………………………. 11 1.5 Особенности металла…………………………………………………………. 13 1.6 Применение стали 10Х17Н13М2Т ………………………………………….. 15 1.7 Термическая обработка стали 10Х17Н13М2Т……………………………… 16 1.8 Сварка стали 10Х17Н13М2Т ……………………...………………………… 17 1.9 Характеристики стали 09Г2С………………………………………………... 17 1.10 Описание регенераторов и условий их эксплуатации……………………. 22 1.11 Область применения регенераторов……………………………………….. 24 1.12 Конструкции регенераторов………………………………………………... 25 1.13 Регенератор Р-202…………………………………………………………… 30 2 Сварочные материалы и методы сварки и наплавки……..………………………. 31 2.1 Требования к сварочным материалам………………………………...……... 31 2.2 Сварочные материалы и методы сварки основного и плакирующего слоев……………………..…………………………………………………….. 34 2.3 Требования к подготовке и сборке деталей под сварку……………………. 40 3 Технология изготовления Регенератора Р-202……………………………………. 43 3.1 Метод обечаек………………………………………………………………… 43 3.2 Метод карт…………………………………………………………………….. 45 3.3 Правка…………………………………………………………………………. 48 3.4 Резание на ножницах с параллельными ножами…………………………… 52 3.5 Резание на ножницах с наклонными ножам………………………………… 53 3.6 Резка дисковыми ножницами………………………………………………... 56 3.7 Гибка…………………………………………………………………………... 58 3.8 Прессовые операции………………………………………………………….. 63 4 Сварка стали 09Г2С+10Х17Н13М2Т….…………………………………………... 65 4.1 Косвенные методы оценки сопротивляемости сталей образованию горячих трещин…………………………………………………………………… 65 4.2 Косвенные методы оценки сопротивляемости сталей образованию холодных трещин ………………………………………………………………… 66 4.3 Выбор присадочных материалов ……………………………………………. 68 4.4 Расчет сварного соединения…………………………………………………. 69 4.5 Сварка разнородных металлов………………………………………………. 72 4.6 Подбор сварочного оборудования…………………………………………… 73 4.7 Сварка стали 09Г2С+10Х17Н13М2Т на пониженных режимах……...…… 75 4.8 Методы контроля качества сварных соединений……………...…………… 82 Заключение……………………………………………………………………………. 87 Список использованных источников………………………………………………... 88
Список литературы

Отрывок из работы

1 Литературный обзор 1.1 Двухслойные стали. Двухслойные (плакированные) стали представляют собой прокатанные в горячую два листа разнородной стали различной толщины: один- основной конструкционный слой из углеродистых или низколегированных сталей толщиной до 150 мм и более, а второй – плакирующий слой (до 10…12 мм) из высоколегированных коррозионностойких сталей. Обычно двухслойные стали используют для изготовления аппаратуры, работающей в коррозионностойкой среде. Их применение позволяет без снижения работоспособности конструкции резко уменьшить потребление дефицитных высоколегированных сталей. С целью экономии никеля и хрома двухслойные стали широко применяют в химическом, нефтехимическом и энергетическом производстве (нефтеперегонные ректификационные колонны, трубопроводы, корпуса и днища сосудов). Рисунок 1.1 – Двухслойная сталь Двухслойная сталь(биметаллы) позволяет экономить дорогостоящие материалы. Так, коррозионностойкая двухслойная листовая сталь имеет основной слой из углеродистой или низколегированной стали, а плакирующий (защитный) - из коррозионностойких сплавов. Двухслойная стальпредназначается для изготовления коррозионно-устойчивой сварной аппаратуры, в том числе для укрупненных установок нефтепереработки и нефтехимии. Двухслойные стали(ГОСТ 10885-85) позволяют экономить дорогостоящие высоколегированные стали. Они представляют собой листы, состоящие из двух гомогенно соединенных слоев: основного из не дефицитной стали и плакирующего (защитного) из высоколегированной стали. Двухслойная сталь (биметалл) состоит из углеродистого - основного - и легированного слоев. Сварка низкоуглеродистого и легированного слоев должна производиться разными присадочными проволоками и на различных режимах. Сварку указанных сталей можно производить только двусторонним швом - со стороны низкоуглеродистого и со стороны легированного слоев. Автоматическую сварку целесообразно применять только для выполнения шва со стороны низкоуглеродистой стали ввиду малой толщины легированного слоя. Двухслойные стали состоят чаще всего из низкоуглеродистой стали и покрывающего ее слоя коррозионностойкой стали. В качестве антикоррозионного слоя применяют аустенитные стали марок 10Х17Н13М2Т и подобных им. Дуговая сварка двухслойной - стали по технике выполнения швов аналогична сварке однослойного металла. Чаще всего шов выполняется вначале со стороны углеродистой стали, затем наплавленный металл со стороны плакирующего слоя зачищается и сваривается уже плакирующий слой. Электроды по химическому составу должны быть однородны с металлом плакирующего слоя. Двухслойную стальи биметалл можно подвергать всем видам механической обработки, а также сварке и обработке давлением, но при этом необходимо учитывать ряд особенностей, и прежде всего обязательную защиту плакирующего слоя от возможных повреждений. 1.2 Изготовление двухслойных сталей. Двухслойная сталь образуется путем соединения разнородных металлов электрошлаковой сваркой или пакетным способом, при котором два листа из нержавеющей стали укладываются между толстыми плитами из низкоуглеродистой стали, обвариваются по периметру и прокатываются до заданной толщины. Применением многослойной стали можно решить и др. задачи, невыполнимые при использовании однородного металла, напр. обеспечивать высокую конструктивную прочность изделия (недостижимую при изготовлении его целиком из хрупкой стали высокой твердости) сочетанием твердого поверхностного слоя и высокопрочного, вязкого основного металла, а также повышать ударную прочность нержавеющей стали соединением ее с высокопрочной, но коррозионно-нестойкой сталью. Существуют различные способы изготовления многослойной стали. Наиболее распространены отливка, наплавка и прокатка. При отливке образуются слитки с двумя и более слоями, в дальнейшем раскатываемые на плиты, листы или ленту. Слойный слиток получают: заливкой изложницы, в которую помещены заготовки из стали другой марки, сваривающейся с заливаемым жидким металлом, одновременной или последующей заливкой стали двух марок в изложницу, разделяемую на 2 части перегородкой (временной или растворяемой) из мягкого стального листа. Объединяющий их признак — обеспечение на границе жидкого и твердого металлов теплового режима, достаточного для их однородной сварки, но исключающего не провары, преждевременное расплавление перегородки, неравномерное или чрезмерное оплавление введенной в изложницу заготовки и другие дефекты соединения слоев слитка. Перспективен метод непрерывной разливки двухслойной стали. Возможно также применение центробежной послойной заливки. При наплавке на подкат с подготовленной механической обработкой поверхностью наплавляется электродуговым способом слой стали другой марки. Наиболее перспективно образование этого слоя электрошлаковой сваркой. При получении многослойной стали прокаткой используется метод пакетной прокатки с применением в отдельных случаях прослойки припоя или флюса. Тепловой режим и степень деформации назначаются в зависимости от состава стали и требуемой прочности сцепления. В процессе прокатки происходит спекание частиц порошка между собой и поверхностное соединение стальных заготовок с образованием между ними слоя мягкой стали. Применение двухслойного проката по методу порошков позволяет (благодаря наличию внутри пластичного слоя) повысить пластичность и ударную вязкость высокопрочных сталей (Ударная вязкость=180 кг/мм2 и более), снизить их чувствительность к концентрации напряжений, а также снизить потерю пластичности и ударной вязкости при переходе к низким температурам. 1.3 Сталь 10Х17Н13М2Т. Нержавеющая сталь 10Х17Н13М2Т относится к высоколегированным материалам, аустенитам, применяется для создания сварных конструкций. Она устойчива к действию уксусной и фосфорной кислот, прочих агрессивных сред. Другое наименование – ЭИ 448. Большой спрос обусловлен устойчивостью к температурному воздействию и агрессивной среде при сохранении исходных технических показателей. В состав материала входит никель, молибден и титан, которые гарантируют устойчивость к коррозии и пластичность, прочность и хорошие рабочие качества. Используется в пищевой промышленности, медицине, химической отрасли. Трубы являются кислотостойкими, что увеличивает длительность эксплуатации и повышает устойчивость к различным средам. Также положительно их использование сказывается на экономичности, так как интервалы замены значительно увеличены. Корпуса оборудования, предназначенного для выращивания кристаллов драгоценных камней в искусственных условиях, также изготавливаются из этого материала. Не склонен к намагничиванию, что является преимуществом по сравнению с металлами зарубежного производства. Простота создания сварного соединения, отсутствие потребности в прогреве детали перед сваркой и термообработки после нее сокращают продолжительность подготовки изделия к эксплуатации. При этом обеспечивается герметичность всех швов. 1.4 Расшифровка стали и химический состав. Расшифровка стали 10Х17Н13М2Т по буквам позволяет получить следующие данные: 10 – 0,1% углерода; Х17 – 17% хрома; Н13 – 13% никеля; М2 – 2% молибдена; Т – присутствие титана в составе. Рисунок 1.2- Прокат стали Последний компонент согласно нормативным документам содержится в количестве не более 1%. Также в состав металла входят марганец (2%), медь (0,3%), кремний (0,8%), остальную часть занимает феррум. Примесями являются сера и фосфор. Таблица 1.1- Химический состав стали 10Х17Н13М2Т Все компоненты состава тщательно выверены и необходимы для придания особенных качеств: антикоррозионных – Cr; аустенитной структуры, повышения эксплуатационных характеристик, технологичности, устойчивости к химически активным веществам – Ni; ферритной структуры, антикоррозионных качеств в кристаллах металла, уменьшения размера и снижения скорости образования зерен при росте температуры, увеличения плотности – Ti и Si. Таблица 1.2- Физические свойства стали 10Х17Н13М2Т Таблица 1.3- Механические свойства стали 10Х17Н13М2Т 1.5 Особенности металла В состав стали 10Х17Н13М2Т входит большое количество легирующих компонентов, которые формируют ее характеристики. В качестве главных элементов выступают Cr и Ni. Первый предназначен для возможности обработки материала пассивированием, а также улучшения антикоррозионных качеств. Второй компонент позволяет получить аустенитную структуру, обеспечить простоту обработки и улучшить рабочие показатели. Прокат металла осуществляется холодным и горячим способом, в результате изделие будет устойчивым к действию химически активных веществ, что не свойственно ферритам. Применение данных составляющих гарантирует стабильность структуры при понижении температуры. Аустенит получают при температуре 900 градусов, при этом задействуется 0,1% углерода. Рисунок 1.3- Сталь 10Х17Н13М2Т Титан и кремний используют для придания характеристик феррита. Первый компонент выступает в роли карбидообразующего элемента, предотвращающего межкристаллическую коррозию. Взаимодействие с углеродом приводит к формированию тугоплавкого соединения и уменьшению количества свободного хрома. Второй элемент повышает удельный вес за счет выведения газа из структуры металла, повышая прочность и предел текучести, но снижая пластичность и качество изделий, полученных холодной прокаткой. Марганец уменьшает скорость образования зерна, улучшая структуру. Фосфор отрицательно влияет на эксплуатационные качества, не позволяя использовать его в криогенной технике. Это обусловлено снижением пластичности при отрицательной температуре. Характеризуется пластичностью и вязкостью. К недостаткам можно отнести только неустойчивость к коррозии при работе в условиях воздействия хлора, серной и соляной кислоты. 1.6 Применение стали 10Х17Н13М2Т Область применения 10Х17Н13М2Т охватывает сварные конструкции, которые эксплуатируются в сложных условиях. Они устойчивы к коррозии, агрессивной среде, повышенным и пониженным температурам. Из нее изготавливают трубы, оборудование, емкости и т.д., используемые в химической, пищевой, энергетической и прочих видах промышленности. Из нее производят бесшовные трубы, листовые изделия, круги и другие формы сечений. Они предназначены для реализации идей архитекторов, технологов, дизайнеров. Стоимость изделий определяется на основании их типа и завода-производителя. Таблица 1.4- Технические характеристики стали 10Х17Н13М2Т Стоимость: Цена материала составляет порядка 240 руб. за килограмм. При этом точная стоимость формируется на основании: -способа доставки; -количества приобретаемого материала; -сложности сечения; -свойств и параметров; -качественная обработка поверхности; -затрат на хранение и транспортировку; -предложений на рынке строительных конструкций. 1.7 Термическая обработка стали 10Х17Н13М2Т Термообработка производится для снятия остаточных напряжений и исключения появления трещин на поверхности в результате коррозии. При этом обязательно в проекте указывают тип термообработки и температурный диапазон проведения процедуры. Закалка положительно сказывается на повышении антикоррозионных качеств и пластичности стали 10Х17Н13М2Т. Процедура осуществляется при 1045-1110 С с последующим охлаждением в воде или на воздухе. На основании минимальной толщины элементов детали определяется продолжительность термообработки. Для 10 мм предусматривается 30 минут, при увеличении данного параметра добавляется 1 минута на каждый миллиметр. Остывание осуществляется на воздухе при толщине менее 10 мм, в воде – 11 мм и более. После сварки охлаждение детали происходит на воздухе. Повышение пластических параметров и исключение сигма-фазы осуществляется за счет нагрева до 1100 градусов. При отсутствии сварных швов нагрев производится до 890-910 С, выдержка в течение 2-3 часов и охлаждение на воздухе. Наличие сварных швов, созданных с помощью нестабилизированных электродов, предполагает нагрев до 1020-1060 С, выдержку в течение 2 часов с охлаждением на воздухе. Использование аустенитных электродов для сварки нержавеющей стали 10Х17Н13М2Т требует проведения аналогичной процедуры, но с остыванием в печи до 300 С, после чего – на воздухе. Швы на основе стабилизированных ниобием электродов подвергают нагреву до 1110-1150 С в течение 2 часов, охлаждению в печи до 300 С, далее – на воздухе. 1.8 Сварка стали 10Х17Н13М2Т Характеризуется хорошей свариваемостью, подлежит ручной, автоматической электродуговой и газовой сварке. При этом используются электроды ЭА-400/10У и НЖ-13. Это обеспечивает высокую прочность и герметичность соединения, исключает межкристаллическую коррозию. Аналоги: К аналогам стали 10Х17Н13М2Т относятся: европейские 4571 и X6CrNiMoTi17-12-2; чешская 17348; китайская OCr18Ni12Mo2Ti; японская SUS316Ti; американские AISI 316H, 316Ti, 318 и S. 1.9 Характеристики стали 09Г2С Марка стали 09Г2С – низколегированная конструкционная сталь, используется при производстве сортового и листового проката и фасонных профилей повышенной прочности. Производится согласно требованиям, закрепленным в стандартах ДСТУ 8541, ГОСТ 19281 и других нормативных документах. Таблица 1.5-ГОСТ5520.Классификация:Сталь конструкционная для сварных конструкций. Продукция:Толстолистовой, рулонный, сортовой и фасонный прокат, электросварные трубы и профили, гнутые профили. Таблица 1.6 – Химический состав стали 09Г2С-12 Таблица 1.7 – Механические свойства стали 09Г2С. Прокат, производимый из данной марки стали, зачастую используется для строительных конструкций разных форм и размеров. Высокая механическая прочность стали позволяет использовать более тонкие элементы по сравнению с использованием сталей прочих видов. Из стали 09Г2С изготавливают строительные конструкции, паровые котлы, трубы для транспортировки газов и жидкостей (нефть, вода, природный газ). Сталь этой марки часто используется в производстве нефтепромышленного оборудования и разнообразных деталей сельскохозяйственных машин и оборудования. Материал применяется практически во всех сферах машиностроения и производства. Высокая температурная устойчивость позволяет использовать данный вид стали в температурном диапазоне от -70 до +450 С. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 ?С. Так как данная сталь является низкоуглеродистой, ее сваривание осуществляется без ограничений всеми доступными способами – ручной дуговой сваркой, автоматической дуговой сваркой под флюсом и газовой защитой и пр. Описание стали 09Г2С: Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450 С. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей. Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру. Высокая механическая устойчивость к низким температурам также позволяет с успехом применять трубы из 09Г2С на севере страны. Также марка широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 С. Так как углерода встали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. К плюсам применения этой стали можно отнести также, что она не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска. Вышеприведенными свойствами объясняется удобство использования 09Г2С от других сталей с большим содержанием углерода или присадок, которые хуже варятся и меняют свойства после термообработки. Для сварки 09Г2С можно применять любые электроды, предназначенные для низколегированных и малоуглеродистых сталей, например, Э42А и Э50А. Если свариваются листы толщиной до 40 мм, то сварка производится без разделки кромок. При использовании многослойной сварки применяют каскадную сварку с током силой 40-50 Ампер на 1 мм электрода, чтобы предотвратить, перегрев места сварки. После сварки рекомендуется прогреть изделие до 650 С, далее продержать при этой же температуре 1 час на каждые 25 мм толщины проката, после чего изделие охлаждают на воздухе или в горячей воде – благодаря этому в сваренном изделии повышается твердость шва и устраняются зоны напряженности.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Металлургия, 27 страниц
675 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg