Абрамова Елена Анатольевна
Физико-металлургический факультет, кафедра физического материаловедения, группа МТ-06м
|
|
Абрамова Елена Анатольевна Физико-металлургический факультет, кафедра физического материаловедения, группа МТ-06м |
Научный руководитель: к.т.н., доцент Штыхно А.П.
УЛУЧШЕНИЕ КОМПЛЕКСА СВОЙСТВ СВАРНЫХ ШВОВ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ ЛОКАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИОННО – ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Сегодня на рынке строительных материалов представлен большой ассортимент труб. Их необходимость всегда растет. Эти трубы по сравнению с пластмассовыми не подвергаются нападения грызунов. Сейчас при значительном увеличении стоимости газа, встал вопрос о транспортировке стратегического топлива по новым маршрутам газопроводов. Поэтому в данное время для нашей страны имеет большое значение строительство современных магистральных нефтегазопроводов для достижения обеспечения энергетической независимости и безопасности Украины.
Основными причинами возникновения дефектов труб, которые вызывают разрушения магистральных трубопроводов при эксплуатации- низкое качество металла, несовершенство технологии изготовления, сварка. Основным недостатком сварных труб остается присутствие концентраторов напряжений в месте перехода от усиления шва к основному металлу, который служит источником возможного отказа трубопровода в критических условиях.
Таким образом, для получения равномерного сварного соединения при дуговой сварке, которая обеспечивает минимальные поводки и жолобление при последующей эксплуатации, и для повышения качества нанесения антикоррозионных покрытий в заводских условиях необходимо добиться точности геометрических размеров трубы и однородности структуры по сечению. Все это оправдывает привлечение для решения этого задания локальных комплексных деформационно – термических обработок.
Среди известных путей повышения качества металлопродукции наиболее используемый способ улучшения функциональных характеристик углеродистых сталей – термическая обработка.
Термическая обработка влияет на изменение фазового состояния и микроструктуру стали, на характер микро- и макронапряжений, на регулирование прочности и вязкости стали, на снижение уровня остаточных напряжений. Рациональной термической обработкой для сварных соединений из низкоуглеродистой стали – нормализация и высокий отпуск.
Нормализация сварных соединений может обеспечить некоторое улучшение свойств, вследствие перекристаллизации и размельчения зерна. Она улучшает микроструктуру металла шва и зону термического влияния, повышает вязкость этих зон и их хладостойкость. Эта обработка рациональна при нагреве всего изделия. Локальный нагрев для нормализации только зоны сварного соединения может привести к образованию остаточных напряжений растяжения в этой зоне. Уменьшить скорость охлаждения при нормализации нерационально, так как это не позволит обеспечить эффект который мы преследуем – уменьшение зерна.
Высокий отпуск сварных соединений низкоуглеродистых сталей не изменяет структурного состояния металла, он только заключается в снижении уровня остаточных напряжений, которые при эксплуатации могут привести к негативному влиянию на работоспособность конструкций, также отпуск влияет на распад не равновесных структур, снижение твердости и повышение ударной вязкости. Высокий отпуск может быть как локальным, так и общим, скорость охлаждения после локального отпуска желательно ограничить, чтобы снизить величину остаточных напряжений связанных с локальностью нагрева.
И так, что касается термообработки с нагревом всего изделия то этот способ требует повышенных материальных и энергетических затрат. А локальная термообработка имеет недостаток – остается главный концентратор напряжений – усиление шва.
Избавиться от усиления шва можно только с помощью термомеханической обработки (ТМО). ТМО представляет собой совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения, в результате которых формирование остаточной структуры стали проходит в условиях повышенной плотности структурных несовершенствий, которые образовались при деформации. К несовершенствам относят в первую очередь дислокации, их структура и граница зерен.
Для полного удаления негативных факторов сварного соединения оптимальным будет использование локальной термомеханической обработки или локальной деформационно-термической обработки.
Кроме улучшения комплекса свойств сварного соединения труб ЛТМО – приведет к следующим важным эксплуатационным преимуществам труб с раскатанным до уровня основной стенки швов: удаления концентратора напряжений по всей длине трубы, которым является шов; улучшении ее условий нанесения антикоррозионного покрытия в зоне сварного соединения; отпадает необходимость в операции в фрезеровке конечных участков трубы; удаление участков повышенной хрупкости.
Внедрение локальной ТМО обеспечит монолитность трубы по сечению.
Ударная вязкость сварного соединения после ЛТМО в центре шва и в зоне термического влияния во всем интервале температур практически в 2 раза больше чем аналогичные показатели до ЛТМО, и пребывают на уровне основного металла.