Абрамова Олена Анатолівна

Фізико-металургійний факультет, кафедра фізичного матеріалознавства, група МЗ-06м

Науковий керівник: к.т.н., доцент Штихно А.П.

 

ПОЛІПШЕННЯ КОМПЛЕКСУ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗВАРНИХ ШВІВ ТРУБ ЗА ДОПОМОГОЮ ЛОКАЛЬНОЇ ДЕФОРМАЦІЙНО - ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ

Сьогодні на ринку будівельних матеріалів представлений великі асортименти труб.  Їхня необхідність завжди росте. Ці труби в порівнянні із пластмасовими  не піддаються нападам гризунів. Зараз при значному збільшенні вартості газу, виникло питання про транспортування стратегічного палива по нових маршрутах газопроводів. Тому тепер для нашої країни має велике значення будівництво сучасних магістральних нафтогазопроводів для досягнення забезпечення енергетичної незалежності й безпеки України.

Основними причинами виникнення дефектів труб, які викликають руйнування магістральних трубопроводів при експлуатації- низька якість металу, недосконалість технології виготовлення, зварювання. Основним недоліком зварених труб залишається присутність концентраторів напруг у місці переходу від посилення шва до основного металу, що служить джерелом можливої відмови трубопроводу в критичних умовах.

Таким чином, для одержання рівномірного зварного з'єднання при дуговому зварюванні, що забезпечує мінімальних поводці і жолоблення при наступній експлуатації, і для підвищення якості нанесення антикорозійних покриттів у заводських умовах необхідно домогтися точності геометричних розмірів труби й однорідності структури по перетині. Все це виправдує залучення для рішення цього завдання локальних комплексних деформационно - термічних обробок.

Серед відомих шляхів підвищення якості металлопродукции найбільш використовуваний спосіб поліпшення функціональних характеристик вуглецевих сталей - термічна обробка.

Термічна обробка впливає на зміну фазового стану й мікроструктуру сталі, на характер мікро- і макронапруг, на регулювання міцності й в'язкості стали, на зниження рівня залишкових напруг. Раціональною термічною обробкою для зварених з'єднань із низковуглецевої сталі - нормалізація й високий відпуск.

Нормалізація зварних з'єднань може забезпечити деяке поліпшення властивостей, внаслідок перекристалізації й роздрібнення зерна. Вона поліпшує мікроструктуру металу шва й зону термічного впливу, підвищує в'язкість цих зон і їх холодостійкість. Ця обробка раціональна при нагріванні всього виробу. Локальне нагрівання для нормалізації тільки зони зварного з'єднання може привести до утворення залишкових напруг розтягання в цій зоні. Зменшити швидкість охолодження при нормалізації нераціонально, тому що це не дозволить забезпечити ефект який ми переслідуємо - зменшення зерна.

Високий відпуск зварених з'єднань низьковуглецевих сталей не змінює структурного стану металу, він тільки полягає в зниженні рівня залишкових напруг, які при експлуатації можуть привести до негативного впливу на працездатність конструкцій, також відпуск впливає на розпад не рівноважних структур, зниження твердості й підвищення ударної в'язкості. Високий відпуск може бути як локальним, так і загальним, швидкість охолодження після локального відпуска бажано обмежити, щоб знизити величину залишкових напруг пов'язаних з локальністю нагрівання.

І так, що стосується термообробки з нагріванням усього виробу те цей спосіб вимагає підвищених матеріальних і енергетичних витрат. А локальна термообробка має недолік - залишається головний концентратор напруг - посилення шва.

Позбутися від посилення шва можна тільки за допомогою термомеханічної обробки (ТМО). ТМО являє собою сукупність операцій деформації, нагрівання й охолодження, у результаті яких формування залишкової структури стали проходить в умовах підвищеної щільності структурних неудосконаленість, які утворилися при деформації. До недосконалостей відносять у першу чергу  дислокації, їхня структура й границя зерен.

Для повного видалення негативних факторів зварного з'єднання оптимальним буде використання локальної термомеханической обробки або локальної деформаційно-термічної обробки.

Крім поліпшення комплексу властивостей зварного з'єднання труб ЛТМО - приведе до наступних важливих експлуатаційних переваг труб з розкатаним до рівня  основної стінки швів: видалення концентратора напруг по всій довжині труби, яким є шов; поліпшенні її умов нанесення антикорозійного покриття в зоні звареного з'єднання; відпадає необхідність в операції у фрезеруванні кінцевих ділянок труби; видалення ділянок підвищеної крихкості.

Впровадження локальної ТМО забезпечить монолітність труби по перетині.

Ударна в'язкість зварного з'єднання після ЛТМО в центрі шва й у зоні термічного впливу у всім інтервалі температур практично в 2 рази більше чим аналогічні показники до ЛТМО, і перебувають на рівні основного металу.


До головної сторінки