Введение 3
1 Общие сведения 5
1.1. Описание конструкции изделия и условий его эксплуатации 5
1.2. Технология изготовления изделия 6
1.3. Основные сведения о никеле и его сплавах 17
2 Анализ и выбор способа соединения 28
2.1. Сварка 28
2.2. Пайка 33
2.3. Особенности пайки высоколегированных сплавов 46
3 Методика проведения и результаты экспериментов 61
3.1. Особенности формирования структуры и свойств паяных соединений,
выполненных припоем ПЖК-1000 63
3.2. Особенности формирования структуры и свойств паяных соединений,
выполненных припоем ВПр51 72
4 Анализ результатов и технические рекомендации 78
Заключение 80
Список использованных источников 82
Для производств химической продукции огромной мощности преимущественное распространение составили многорядные прямоточные печи с верхним пламенным обогревом. Такая печь максимальное обязательное оборудование на любом химическом предприятии для производства таких продуктов как аммиак, сероводород и метанола.
Реакционная часть промышленных печей для реализации процесса парового риформинга рассчитана на то, чтобы получить конвертированный газ из смеси водяного пара под давлением и природного газа в обогреваемых реакционных трубах. Данная реакционная система печи может быть использована, как при модернизации и усовершенствования старых установок риформинга, так и при строительстве современных высокопроизводительных установок для производства аммиака и других газов.
Печь состоит из двух секций, радиационной и конвекционной со встроенным вспомогательным котлом. В радиационных камерах расположены реакционные трубы, по 213 штуки в каждой. Трубы параллельно размещены в два вертикальных ряда. Смесь водяного пара и газа из входного коллектора равномерно разделяется между всеми вертикально расположенными реакционными трубами.
Секция, в которой происходит реакция риформинга, состоит из труб, которые соединены при помощи сварки между собой. Реакционные трубы - главная часть всех установок по производству получения продуктов нефтехимии.
Трубные заготовки, которые рассчитаны для создания змеевиков трубчатых печей, производят из высоколегированного жаропрочного и коррозионно- стойкого хромо - никелевого сплава методом центробежного литья.
Продолжительность работы реакционных труб на агрегатах аммиака и метанола, которые работают при высоких температурах в агрессивных средах, составляет от 20000 до 65000 часов. После окончания срока службы реакционные секции меняют, из - за того, что быстро снижается прочность металла. А это нередко влечет к аварийной поломке трубы и выходу из строя всей установки.
Хромо-никелевые сплавы характеризуются очень высокой химической стойкостью. Поэтому совсем недавно они приобрели массовое увеличение потребление в различных отраслях химической промышленности. Металлические сплавы, в основе которых лежит никель, и содержащие большое количество легирующих элементов, наряду с очень высокой жаропрочностью и стойкостью против окисления при высоких температурах характеризуются и весьма высокой стойкостью против действия коррозии применительно к большинству агрессивных сред (газовые, соляные и жидкометаллические).
Специфика соединения хромо-никелевых сплавов определяется, прежде всего, свойствами и особенностями формирования соединений жаропрочных и коррозионно-стойких сталей.
Используемая в настоящее время технология соединения с помощью ручной аргонодуговой сварки на сегодняшний день самая применяемая, но обладающая рядом недостатков: учитывая особенности конструкции она является очень трудоемкой (высокие требования к квалификации сварщика, низкая производительность) и не обеспечивающей необходимого качества сварных соединений и, как следствие, характеризующаяся значительными расходами на исправление дефектов.
Цель проекта заключается в улучшении качества соединения изготовленных элементов для реакционной секции, путем замены способа соединения.
Припой ВПр51 в виде аморфных лент - благодаря своим свойствам, таким как смачиваемость, растекаемость, капиллярность - позволяет ограничить эрозию основного материала на уровне 3-5% при сниженной до 1040-1О8О°С температуре пайки. При пайке тонкостенных элементов конструкций из коррозионностойких сталей значения прочности паяного шва при его испытании на срез составили ~ (510-570) и ~ (330-340) МПа при 20 и 600°С соответственно. Предел прочности образцов, паянных встык, составил ~ (575-600) и ~ (260-300) МПа при 20 и 600°С соответственно.
Фрактографический анализ изломов паяных образцов показал мелкоямочную структуру поверхности разрушения, характерную для пластичного излома. Полученные результаты свидетельствуют о возможности и перспективности применения припоя марки ВПр51 для пайки тонкостенных элементов, выполненных из коррозионностойких сталей [35].
1. Проведенные исследования паяных соединений жаропрочного хромо-никелевого сплава показали, что применение борсодержащего припоя Pd-Ni- Cr-B не позволяет получить требуемую прочность и пластичность паяных соединений как при комнатной, так и при повышенной температуре.
2. Установлено, что при определении кратковременной прочности на
растяжение при комнатной температуре увеличение времени пайки (с 5 до 10 мин) приводит к повышению средней прочности на растяжение при использовании промышленного (№ 1) и опытного (№ 3) припоев соответственно на 2,7 и 4,7 %.
3. Определено, что максимальную кратковременную прочность на растяжение 1310 МПа (при Тисп = 20°С) получили при пайке жаропрочного хромо-никелевого сплава промышленным припоем на базе системы Pd-Ni- Cr-Si. Однако при испытаниях на длительную прочность паяные соединения имели недостаточный рабочий ресурс в интервале 29 - 60 ч.
4. Опытный припой Pd-Ni-Cr-Ge обеспечивает кратковременную прочность на разрыв на уровне основного металла 1230 - 1290 МПа и показывает стабильные результаты при испытаниях на длительную прочность при температуре 550°С и нагрузке 785 МПа. Паяные образцы не разрушались даже после 112 и 132 ч испытаний, что превысило требуемый ресурс более, чем вдвое [40].
Из проанализированных результатов можно предположить, что к нашему сплаву 45Х25Н35БС возможно применение технологии пайки в вакуумной печи типа СШВ - 8.12/13 ЭМ1 и припоя ВПр51.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
