- •1 Призначення, краткая характеристика изделия и условий его работы
- •2 Описание технологического процесса наплавки изделия
- •2.1. Подготовка изделия под наплавку
- •2.2. Наплавка трубной решетки
- •2.3. Режимы наплавки
- •Методика наплавки электродной лентой
- •?.4. Определение микронапряжений с помощью рентгеноструктурного анализа
- •?.5. Испытание механических свойств при разрывном и ударном воздействии
ВСТУП
В настоящее час способ електродугового наплавлення електродною стрічкою отримав широке застосування у промисловості. Основними перевагами такого способу наплавлення є: висока продуктивність процесу, равномірне проплавлення основного металу, рассредоточенный ввод теплоты и більш благоприятное ее воздействие на основной металл, возможность за один проход наплавлять слой большой толщины при малом перемешивании наплавленного металла с основным. Такой способ применяют при изготовлении сосудов для химической промышленности, днищ теплообменных аппаратов.
В атомному машинобудуванні широко застосовуються технології наплавлення антикорозійних покриттів із високолегованих аустенітних сталей на контактуючі із робочим середовищем внутрішні поверхні устаткування та трубопроводів, які виготовляються із низьколегованих сталей перлітного структурного класу []. При цьому в отечественной практиці зазвичай застосовують двошарове наплавлення, яке включає перший наплавлений шар, розчинення якого низьколегованим металом-основою компенсуєтся підвищеним вмістом хрому та нікелю, та потім метал другого шару, який має декілька менший вміст цих елементів с додатковим легуванням ніобієм в комбинації, яка у подальшому забезпечить стійкість такого металу до межкристалітної (інтеркристалітної) корозії (МКК) після проведення термічної обробки в поєднанні із необхідним рівнем механічних властивостей [].
1 Призначення, краткая характеристика изделия и условий его работы
Трубна решітка, або трубна дошка є головним елементом конструкції теплообмінних апаратів і парогенераторів. Циліндрична обичайка корпусу закривається з торцівкришками, які приварюються до корпусу. Через численні отвори в цих кришках пропущені тонкостінні трубкималого діаметру. Кінцеві частини цих трубок ввариваютсяв трубні грати або завальцовываются для отриманнягерметичних з'єднань.
Зовні на обидві трубні решітки встановлюються знімніколектори з патрубками впускним і збірним колектори.Корпус теплообмінника також оснащується системоювпускних і випускних трубопроводів.Трубная решетка устанавливается в корпус теплообменника в расчете на весь срок его службы, и не может быть извлечена для ремонта или замены.
Поэтому к данному изделию предъявляются повышенные требования по обеспечению требуемых уровней надежности и работоспособности. Технологический процесс изготовления трубной решетки содержит следующие этапы.
Заготівка для трубної решітки проходит термічний відпал, кування, та попередній рентгенівський контроль якості. Такі дефекти структури як мікротріщини і микрокаверны не допускаються. Затем на специальном высокоточном вертикальном фрезерном станке начинается ее обработка под нужные размеры. Предстоит выровнять плоскости, проточить диаметры, разметить в шестиугольном, шахматном или радиальном порядке сотни отверстий и высверлить их с разделкой под сварку или завальцовку. Глубокое сверление, расточка - все должно быть выполнено с высокой точностью (до 0,05 мм). По завершении механической обработки, изделие еще раз проходит рентгеновский контроль. Когда монтаж теплообменника завершен, проходит его общая проверка на герметичность.
В данной работе в качестве изделия выбрана двухслойная трубная решетка, состоящая из конструкционного и коррозионностойкого слоя. Коррозионностойкий слой наносится на основу с помощью электродуговой наплавки ленточным электродом.
Заготовка под наплавку коррозионностойкого слоя (рис. 3.1) представляет собой поковку в виде цилиндра из конструкционной стали диаметром около 900 мм и высотой 150 мм.
Оскільки заготівка має допуск на механічну обробку, экономически выгодно при серійному виробництві не наплавлять дорогостоящим матеріалом всю поверхню. Тому по межі поковки (≈ 50 мм) производится наплення бурта заввишки 10-15 мм электродной проволокой промежуточного состава (12Х18Н10Т). Затем производится проточка бурта с образованием пологого уклона к основному металлу. Конструкция изделия и размеры приведены на рис. 1.1.
Маса виробу – 802,5 кг. Маса наплавленного металу коррозионностойкого шару – 68 кг.
Малюнок 1.1 - Заготівка трубної решітки
Матеріалом для заготівки трубної решітки служит сталь 20 (ГОСТ 1050-74). Це конструкційнна вуглецева якісна сталь, яка використовується для виготовлення таких виробів, як труби перегрівачів, колекторів и трубопроводів котлів високого тиску, листи для штампованих деталей, цементируемые детали для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350 град. Обладает хорошей свариваемостью, не склонна к отпускной хрупкости и не чувствительна к образованию флокенов.
Критические точки материала имеют следующие значения, °С: Ac1=724, Ac3 = 845, Ar3 = 815, Ar1 = 682.
Химический состав и механические свойства стали приведены в табл. 1.1 и 1.2.
Таблица 1.1 – Хімічний склад сталі 20,%
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Cu |
As |
0,17 – 0,24 |
0,17 – 0,37 |
0,35 – 0,65 |
до 0,25 |
до 0,04 |
до 0,04 |
до 0,25 |
до 0,25 |
до 0,08 |
Таблиця 1.2 – Механічні властивості сталі 20 при 20◦С
Сортамент |
Размер, мм |
σв МПа |
σT МПа |
δ, % |
Ψ, % |
KCU кДж/м2 |
Термообработка |
Прокат горячекатаный |
до 80 |
420 |
250 |
25 |
55 |
|
Нормализация |
Пруток |
|
480 |
270 |
30 |
62 |
1450 |
Отжиг 880 – 900 oC |
510 |
320 |
30,7 |
67 |
1000 |
Нормализация 880 – 920 oC |