Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0212U002475, 0109U000980 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дослідження впливу гідростатичного тиску на технологічні властивості дуги та службові характеристики зварних з'єднань низьколегованих сталей підвищеної міцностів умовах мокрого глибоководного зварювання (до 200 м) Назва етапу роботи Керівник роботи Максимов Сергій Юрійович, Дата реєстрації 01-03-2012 Організація виконавець Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона Опис етапу Об'єкт дослідження - вплив навколишнього середовища і умов зварювання на технологічні властивості дуги і службові характеристики зварних з'єднань низьколегованих сталей підвищеної міцності при дуговому підводному зварюванні на глибинах до 200 м. Мета роботи - дослідження особливостей технологічних властивостей електричної дуги і формування металу шва при підвищеному гідростатичному тиску та встановлення основних чинників забезпечення якості зварних з'єднань низьколегованих сталей підвищеної міцності в умовах мокрого підводного зварювання на глибинах до 200 м. Методи дослідження - металографічні дослідження, хімічний та газовий аналізи, визначення механічних властивостей та технологічної міцності зразків з використанням стандартних методик, рентгенографія та фрактографічні дослідження, мікродефракційний аналіз, електронна мікроскопія, математичні методи обробки дослідних даних та моделювання процесу зварювання з використанням персональних обчислювальних засобів. Зі збільшенням глибини кількість обривів і коротких замикань дуги зростає, причому останніх спостерігається значно більше. Перевага коротких замикань приводить до підвищення середнього значення струму порівняно зі струмом горіння дуги. Зростання гідростатичного тиску супроводжується збільшенням частоти і протяжності коротких замикань. Це свідчить про зменшення довжини дуги і зростання розмірів крапель електродного металу, так як контрагування дуги з ростом глибини призводить до посилення її тиску на краплю, перешкоджаючи відриву та подовжуючи час існування. Зі збільшенням гідростатичного тиску ширина швів та глибина проплавлення зменшується. На глибинах більше 100 м проплавляюча здатність наближається до нуля, змочуваність металу погіршується. Враховуючи той факт, що швидкість подавання порошкового дроту залишалася незмінною, можна припустити, що збільшення гідростатичного тиску призводить до збільшення втрат електродного металу та перерозподіл балансу енергії у приелектродних областях. Встановлено, що зі збільшенням глибини зварювання вміст легуючих елементів знижується і стабілізується на глибинах більше 40…50 м.. При цьому коефіцієнти переходу зменшуються: Mn - від 0,21 до 0,06; Si - від 0,05 до 0,03; C - від 0,25 до 0,08. Такий результат можна пояснити високим окислювальним потенціалом парогазового пузиря. Крім того в наслідок контрагування дуги її температура зростає і становить 9000...12000 К. Це призводить до збільшення інтенсивності випаровування легуючих елементів та інтенсифікації процесів на стадії краплі. Концентрація кисню в металі шва зростає майже у 5 разів. Використання зовнішнього електромагнітного поля дозволяє керувати геометричними параметрами металу шва. При величині індукції 8 мТл глибина проплавлення збільшується на 20…30%, а при 18 мТл - майже у 1,5 рази, причому в діапазоні глибин понад 50 м, що дуже важливо з огляду на поставлену задачу. Встановлено, що застосування зовнішнього електромагнітного впливу дозволяє ефективно зменшити кількість водню в металі шва Зі збільшенням глибини використання зовнішнього електромагнітного поля уповільнює темп зростання кількості водню в металі шва більш ніж у два рази. Такий результат призвів до зменшення пористості - сумарного об'єму пор (до 8 раз), розміру (до 6 раз). Встановлено можливість керування хімічним складом зварного з'єднання. При накладанні зовнішнього електромагнітного поля спостерігається збільшення концентрацій основних легуючих елементів як в металі наплавлення (на 30…50%) так і ЗТВ (40%). Частково це відбувається через збільшення переходу з електродного матеріалу, а частково - за рахунок дифузії з основного металу. При зварюванні з електромагнітним впливом з підвищенням індукції поля експоненціально збільшується теплопередача від дуги до електрода і, відповідно, підвищується інтенсивність його розплавлення. ЗЕП гомогенізує структуру металу зварного з'єднання, підвищує її дисперсність. Розкид значень мікротвердості в межах однієї області зменшується і при 15 мТл майже відсутній. Величина мікротвердості знижується, як у металі шва, так і в металі ЗТВ. Рентгеноструктурний фазовий аналіз засвідчив, що параметр кристалічної гратки зменшується. Його приріст на глибині 50 м складає усього 1% у порівнянні з 4% при зварюванні без ЗЕП. Це свідчить що використання ЗЕП зменшує ступінь деградації структури металу шва і ЗТВ під дією водного середовища та гідростатичного тиску. При зварюванні з модуляцією струму ширина ЗТВ зменшується приблизно на 30%, розмір зерна в ній зменшується на 35%. Зростає стійкість проти утворення холодних тріщин. В якості базової при розробці електродних матеріалів було вибрано систему CaF2-LiF-K2ZrF6, яка забезпечує задовільне формування металу шва і віддільність шлаку на глибинах до 200 м. На її основі розроблено порошковий дріт, при зварюванні яким в даному діапазоні глибин отримано з'єднання, стійкі проти утворення холодних тріщин в ЗТВ. Порошковий дріт та технологічні рекомендації щодо використання зовнішнього електромагнітного впливу забезпечують підвищений рівень пластичності металу шва стосовно відновлення підводних металоконструкцій, підвідомчих Держнаглядохоронпраці. Аналогів за кордоном не має. Отримані результати увійшли до проекту відомчих будівельних норм "Технології ремонту підводних переходів магістральних нафтопроводів". Розроблено технологічну інструкцію на виготовлення порошкового дроту для зварювання низьколегованих сталей підвищеної міцності на глибинах до 200 м. За контрактом його виробництво буде налагоджено в Китаї. Використовується в Росії для ремонту портових споруд. Застосування порошкового дроту замість імпортних електродів фірми Broco EasyTouch UW/CS2, ціна яких на українському ринку складає 960 грн., а коефіцієнт наплавлення нижче в 1,4 рази, дозволить зекономити не менше 600 грн. на 1 кг. Опис продукції Технологія механізованого підводного зварювання порошковим дротом з використанням зовнішнього електромагнітного поля Автори роботи Бут Віктор Степанович Грецький Юрій Якович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити