Тема: Технология и оборудование сварки реторты для высокотемпературной обработки сыпучих материалов

Учитывая наиболее важные направления и передовые технологии развития науки, технологии и техники в Российской Федерации (РФ) жаропрочные и жаростойкие никелевые сплавы входят в список первостепенных стратегических направлений развития материалов и технологий. Анализ развития науки за рубежом показывает, что в мире активно прогрессирует и продолжит свое развитие в будущем среди других материалов литейные и деформируемые жаропрочные никелевые сплавы. Их условия работы характеризуются длительным воздействием агрессивных сред и нагрузок под влиянием высоких температур. Эти материалы, с улучшенными служебными характеристиками, необходимы для создания изделий авиационной, космической и все чаще атомной техники нового поколения.
В настоящее время при проведении НИОКР все чаще возникает необходимость обработки сыпучих продуктов в газовых средах различного состава при температурах, достигающих 1000°С и выше, что подразумевает использование жаропрочных и жаростойких сплавов на хромоникелевой основе. Применение обычных сталей в данном случае не представляется возможным ввиду потери ими коррозионной стойкости, механических свойств и прочностных характеристик.
Недостатком жаропрочных сплавов на никелевой основе является их ограниченная свариваемость и, соответственно, необходимость разработки и подтверждения технологии сварки для каждого применяемого материала.
В гонке за экономической выгодой предприятия все чаще используют основные и сварочные материалы, зачастую отсутствующие в нормативной документации на изготовление оборудования, а также импортного производства.
Данная проблема является предметом ряда публикаций, в том числе иностранных ученых, в которых объектом исследований служат жаропрочные и жаростойкие сплавы на никелевой основе [39].
Точный импортный аналог сплава 10ХН45Ю отсутствует. Имеется ряд других импортных материалов NiCr20Ti, GH2747, но они намного ниже своими технологическими характеристиками таких, как например сопротивление коррозии и износостойкости при повышенных температурах в течение длительного времени, окалиностойкость, стойкость к разрушению поверхности в различных агрессивных средах. Отличие особенно проявляется при эксплуатации в агрессивных средах при повышенной температуре
К настоящему времени оценка качества сварных соединений сплава на основе никеля 10ХН45Ю, выполненных аргонодуговой сваркой, проводилась недостаточно полно, чтобы рекомендовать этот способ для сварных соединений, работающих в агрессивных средах.
Данный сплав не внесен в число допущенных нормативной документацией для выполнения сварных соединений оборудования для атомной энергетики и оценка качества сварных соединений сплавов на основе никеля, выполненных аргонодуговой сваркой, проводилась не достаточно полно, чтобы рекомендовать этот способ для сварных соединений, работающих в агрессивных средах при высоких температурах. Дальнейшие испытания оборудования позволят рекомендовать данный сплав для обсуждения вопроса о работах по обоснованию внесения данного сплава в нормативную документацию.
Целью работы является повышения качества сварных соединений путем сравнительной оценки качества сварного соединения из сплава 10ХН45Ю, выполненного с последующей термической обработкой (ТО) и без нее, ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом на примере сварки реторты для высокотемпературной обработки сыпучих продуктов.

Купить

Основной задачей, решаемой в диссертации, являлось проведение исследований сварных соединений из жаропрочного и жаростойкого сплава на железоникелевой основе 10ХН45Ю аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочным материалом Св-ХН70Ю.
Из анализа свариваемости сплава и его технологических свойств установлено, что основными дефектами сварного соединения из данного сплава являются трещины и поры.
Выявлены основные причины и характер возникновения трещин в сварных соединениях, а именно, при сварке без подогрева возникают горячие трещины в сварочном кратере сразу после прекращения процесса сварки.
В результате проведения исследований были разработаны оптимальные режимы процесса сварки с применением общего подогрева изделий до температуры 250 - 300 °С. Кроме того, было установлено, что термообработка сварных соединений благоприятно сказывается на их технологической прочности и механических характеристиках.
Для оценки свойств сварных соединений, выполненных по технологиям сварки с подогревом и проведением последующей ТО и без применения этих мероприятий проводили разрушающий и неразрушающий контроль образцов, выполненный по режимам: режим №1 - образца
варианта 1 без последующей ТО, режим №2 - образца варианта 2 с
последующей ТО, процесс старение.
Выводы
1. Установлено, что процесс ТО (старение) образца после аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в инертном газе с присадочным материалом сваренный по режиму №2 не влияет на трещинообразование.
2. Установлено, что на образце варианта №2 сваренным по режиму №2 с последующей ТО ширина ЗТВ (до 7 мм) значительно больше, чем у сваренного образца №1, (до 4 мм). Из этого следует, что образец №2 при эксплуатации в большей степени подтверждён разрушению.
3. Микроструктура сваренных образцов варианта 1 без последующей ТО и 2 с последующей ТО включает, кроме твердой у-фазы, еще и карбонитридную фазу. Содержание ферритной фазы в образцах менее 0,5% (норматив - не более 2%) - это говорит о высокой склонности к горячим трещинам при сварке и ТО.
4. Наибольшее сопротивление пластической деформации и наибольшую микротвердость в ЗТВ имеет образец 1. Кроме того, образец 1 показал стойкость против к МКК, чем образец №2.
5. Разработанный технологический процесс сварки сплава 10ХН45Ю был внедрен на предприятии по изготовелению нестандартного оборудования АО «НПФ «Сосны» г. Димитровград.
Купить