Анализ материала изделия

 

Химический состав, указать легирующие элементы и примеси, влияние каждого элемента на свойства материала

Для производства изделий используются только качественные виды стали, например, низколегированные с повышенной прочностью или углеродистые.

Для изготовления изделий, имеющих диаметр до 1020 мм, применяются спокойные и полуспокойные низколегированные стали. Трубы с наибольшим диаметром производятся из материала повышенной прочности, обработанного термически.

Класс прочности и марка стали - K52−K60; X56−X70; 17Г1С и т.д.

Рассмотрим используемую марку стали – К52.

Это низколегированная сталь повышенной прочности.

Химический состав стали К52 представлен в таблице 3.1

 

Таблица 3.1 - Химический состав стали К52

 

C (Углерод)	Si (Кремний)	Mn (Марганец)	P (Фосфор)	S (Сера)	V (Ванадий)	Nb (Ниобий)	Ti (Титан)	Al (Алюминий)	N (Азот)	Fe (Железо)
< 0,18	0,16 - 0,6	< 1,7	< 0,02	< 0,015	< 0,08	< 0,08	< 0,039	0,02 - 0,048	< 0,011	остальное

 

Механические свойства материала

Свариваемость материала неограниченна.

Механические свойства стали К52 представлены в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 – Механические свойства стали 17Г1С

 

Образец	Предел текучести, σ0,2 (МПа)	Временное сопротивление разрыву, σв(МПа)	Относительное удлинение при разрыве δ5 (%)	Отношение предела текучести к временному сопротивлениюKCU
Основной металл	355 - 473	510 - 628	> 20	< 0,9

 

Перечень и описание характерных сложностей, присущих сварке рассматриваемого материала

Основное предназначение этой стали – использование ее для сварных конструкций. Сварка возможна как при подогреве до 100-120°С, с последующей термической обработкой, так и без подогрева и обработки. Хорошая свариваемость стали обеспечивается благодаря низкому (меньше 0,25%) содержанию углерода. Если углерода больше, то в сварном шве могут образовываться микропоры при выгорании углерода и возникать закалочные структуры, что ухудшает качество шва. Еще одно достоинство этой марки состоит в том, что сталь не склонна к отпускной хрупкости, то есть ее вязкость не снижается после процедуры отпуска. Она также устойчива к перегреву и образованию трещин.

 

Мероприятия по устранению сложностей сварки рассматриваемого материала

«Для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки» [2].

«В случае применения предварительного подогрева просушка стыка не обязательна, но в конце смены все стыки труб должны быть заварены полностью» [2].

Анализ способа сварки

 

Применяемый для изготовления изделия способ сварки (формулировка способа сварки и его сущность)

Основным способом сварки труб для магистральных трубопроводов является ручная дуговая сварка.

«Ручная дуговая сварка применяется на многих предприятиях и производствах. Она отличается простотой технологического процесса, экономностью расходных материалов, и компактностью некоторых видов оборудования, что удобно для маневренности. Вести работу аппаратами для ручной дуговой сварки покрытыми электродами можно в полноценном режиме по десять часов в день» [2].

«MMA сварка — это способ соединения двух металлических частей при помощи электрической дуги и плавящегося покрытого электрода. Перевод аббревиатуры подразумевает ручное управление этим процессом. Суть метода заключается в замыкании электрической цепи, в результате которой образуется сварочная дуга. Высокая температура производит расплавление кромок металла и стержня электрода. Образуется сварочная ванна» [2].

«В качестве источника тока используются различные трансформаторы, генераторы, и преобразователи, выдающие переменное и постоянное напряжение. Для работы используется два кабеля (+ и -), один из которых крепится на изделие, а второй снабжается держателем электрода и находится в руках сварщика. В зависимости от того, какой вид кабеля крепится к массе, определяется полярность сварки. Этого требует режим сваривания различных металлов» [2].

 

 

Применяемые сварочные материалы (наименование, состав и свойства наплавленного металла, требования к хранению, транспортировке, подготовке)

Для сварки применяются электроды типа ЛБ-52У по ГОСТ 9467-75 [3] диаметром 2,6 мм для корневого слоя шва и электроды ОК 5370 по ГОСТ 9467-75 [3] диаметром от 3,2 до 4,0 мм для заполняющего, облицовочного и подварочного слоев.

 

Параметры режима сварки

«Сборку рекомендуется осуществлять на прихватках, их количество должно быть не менее четырех, а длина каждой 100 - 150 мм.
Режим сварки- как для корневого слоя шва» [4].

Направление сварки всех слоев шва - на подъем.

Сварка каждого слоя шва выполняется одновременно не менее чем двумя сварщиками.

Освобождать жимки наружного центратора разрешается после завершения сварки 75% периметра корневого слоя шва. В случае
сварки термоупрочненных труб освобождать жимки центратора следует после сварки корневого слоя по всему периметру стыка.

Сварные соединения с толщиной стенки 10 мм оставлять незаконченными не допускается. Разрешается оставлять незаконченными
сварные соединения с толщиной стенки более 10 мм в случае, если высота сварного шва составляет не менее 2/3 толщины стенки
трубы.

«Температура на кромках труб перед сваркой корневого слоя шва (выполнения прихваток) должна быть не ниже установленного
для каждой толщины стенки номинального значения» [12].

Межслойная температура должна составлять не менее +50 °С и не более +250 °С.

Допускается использование труб с V-образной разделкой кромок после механизированной газовой резки и последующей
обработки шлифмашинкой. При этом угол скоса кромки должен 30 град.

Сварка производится на 2 режимах. Сварочные слои – корневой и облицовочный. Все слои производятся исключительно обратной полярностью. Сварочный ток в корневом слое составляет 70-90 А, в облицовочном от 90 до 120 А.

Электроды диаметром 2,5 мм рекомендуется использовать для сварки
корневого слоя шва стыков труб с толщиной стенки <12 мм. Облицовочный слой шва стыков труб с толщиной стенки 10,0...11,8
мм выполняется электродами диаметром 3,0…3,2мм
с толщинами  стенок 12,0... 20,0 мм – электродами диаметром  4,0 или 3,0…3,2 мм.