CC BY
1УДК 62 МакковеевВ.В., Лыжин А.С., Верещагин С.А.
Макковеев В.В.
студент 2 курса магистратуры направления «эксплуатационный инжиниринг транспортных и технологических производств» филиал в Северодвинске Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова (г. Северодвинск, Россия)
Лыжин А.С.
студент 2 курса магистратуры направления «эксплуатационный инжиниринг транспортных и технологических производств» филиал в Северодвинске Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова (г. Северодвинск, Россия)
Верещагин С.А.
студент 2 курса магистратуры направления «эксплуатационный инжиниринг транспортных и технологических производств» филиал в Северодвинске Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова (г. Северодвинск, Россия)
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ АНТИКОРРОЗИОННОЙ НАПЛАВКИ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА
Аннотация: статья посвящена повышению производительности наплавки новой технологии антикоррозионной аустенитной наплавки на стали ферритного класса, на примере ручной и автоматической наплавок.
Ключевые слова: наплавка, производительность, тандемная сварка, проволока,
металл.
Введение.
Вопрос сокращения текущих расходов на предприятии всегда актуален для решения вопроса повышения рентабельности любого производства. Например, в условиях судостроительного производства выполняется антикоррозионная наплавка, выполняемая проволокой аустенитного класса. Так, например, при использовании автоматической сварки непрерывного соединения экономит на 30% нормированного времени по сравнению с ручной сваркой, эффективность примерно в 3 раза выше, чем при ручной сварке.
Целью работы является перевод ручного способа наплавки на автоматический, без потери качества и изменения структуры наплавки.
Постановка задачи.
В вопросе значительного уменьшения расходов связанные с сварочными работами значительную роль играет технология автоматической наплавки. Данная наплавка является одним из наиболее эффективных и экономически выгодных способов сварки.
Общие сведения.
Для примера рассмотрим крышку комингса, которая представляет собой опорное кольцо с приваренной сверху сферой, обухами и кронштейном.
Тандемная сварка - вместо одиночной проволоки, подается две проволоки, меньшего диаметра. Питания дуги осуществляется от одного источника, а сварочный ток протекает по обеим проволокам. При тандемной сварке положение электродных проволок относительно линии стыка можно изменять от перпендикулярного до параллельного. При повороте проволок параллельно стыку глубина проплавления увеличивается, а риск образования
подрезов и пор снижается. Связано это с тем, что длина ванны получается наибольшей, а потому времени на удаление газов из ванны в этом случае больше. При перпендикулярном расположении проволок относительно стыка глубина проплавления наименьшая. Преимуществами данного способа являются более высокая производительность и большая доля участия присадочного материала в металле шва.
Рисунок 1. Схематическое изображение «Тандемной» сварки.
Рассмотрим антикоррозионную наплавку на примере водонепроницаемой двери.
Рисунок 2. Крышка комингса.
Водонепроницаемая дверь изготавливается из стальной поковки марки АБ 2 - ПК. Наплавка на обечайку выполняется проволокой Св-07Х25Н12Г2Т, вместо электродов ЭА-48М/22.
Механические свойства АБ2-ПК согласно таблицы 1.1.
Таблица 1.1. Механические свойства АБ2-ПК.
Предел Временное Относительное Относительное Относительное Работа
текучести, сопротивление МПа удлинение,% сужение, % сужение в нап- удара,
МПа (кгс/мм2) равлении Дж
(кгс/мм2) толщины%, (кгсм)
не менее
560-677 637 18 55 30 73
Химический состав АБ2-ПК согласно таблицы 1.2.
Таблица 1.2. Химический состав АБ2-ПК.
Массовая доля элементов, %
С 81 Мп Сг N1 Мо Си W А1 8 Р Са
не более
0,080,11 0,100,40 0,700,85 0,300,70 2,803,20 0,160,25 0,600,90 0,030,06 0,020,05 0,010 0,015 0,03
Электроды ЭА-48М/22 с основным покрытием, предназначены для ручной дуговой сварки ответственных крупногабаритных конструкций из разнородных сталей (аустенитных высокомарганцовистых сталей с низколегированными и легированными высокопрочными) в судостроении. Механические свойства ЭА-48М/22 согласно таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Механические свойства ЭА-48М/22.
Предел текучести, МПа (кгс/мм2) Временное сопротивление МПа Относительное удлинение,% Относительное сужение, % Работа удара, Дж
(кгс/мм2) (кгсм)
не менее
392 588 28 45 100
Химический состав ЭА-48М/22 согласно таблице 1.4.
Таблица 1.4. Химический состав ЭА-48М/22.
Массовая доля элементов, %
С 81 Мп Сг N1 А1 8 Р Т1
не более
0,05 - 0,11 0,70 - 1,40 2,20 -3,60 22,00 - 26,00 10,50 - 13,00 0,02 - 0,05 0,02 0,035 0,03
СВ-07Х25Н12Г2Т - высоколегированная сварочная проволока, предназначенная для сварки конструкций и изделий из разнородных сталей. Механические свойства Св-07Х25Н12Г2Т согласно таблице 1.5.
Таблица 1.5. Механические свойства Св-07Х25Н12Г2Т.
Предел текучести, МПа (кгс/мм2) Временное сопротивление МПа Относительное удлинение,% Относительное сужение, % Работа удара, Дж
(кгс/мм2) (кгсм)
не менее
392 588 28 45 100
Химический состав Св-07Х25Н12Г2Т согласно таблицы 1.6
Таблица 1.6. Химический состав Св-07Х25Н12Г2Т.
Массовая доля элементов, %
С 81 Мп Мо Сг N1 8 Р Си Т1
0,09 0,301,00 1,502,50 0,25 24,0026,50 11,0013,00 0,02 0,035 0,25 0,60-1,00
Так как крышка должна плотно прилегать к комингсу, а также контактировать с агрессивной средой - морской водой, необходимо производить наплавку.
Наплавка антикоррозионного слоя является наиболее прогрессивной и финансово выгодной технологией для производства специального оборудования для химической, нефтехимической и энергетической отрасли. Наплавка нержавеющих, хромосодержащих сплавов на конструкционные, низколегированные и высокопрочные стали позволяет изготавливать изделия, работающие в самых жёстких условиях, в которых опасным фактором является коррозия металла.
Основным преимуществом наплавки антикоррозионными материалами является возможность создания защитного покрытия на уже готовой металлической детали. Это позволяет существенно сократить время и затраты на производство, а также увеличить эффективность использования изделия.
Рисунок 3. Выполнение наплавки на опорное кольцо.
Современные методы расчета химического состава сварного многопроходного соединения.
Диаграмма Шеффлера позволяет - в большинстве случаев с достаточной точностью - графически определять структуру основного металла, сварочного материала и металла шва. Для этого необходимо знать химический состав вышеупомянутых материалов. Положения точек, указывающих на структуру материалов, вычисляются через их химический состав с помощью формул так называемых Сг- и М- эквивалентов. При соединении этих точек на диаграмме получается «прямая разбавления», по которой можно определить структуру металла при любой степени разбавления. Для нахождения точки, соответствующей определенной структуре, длина прямой принимается за 100 %, и по ней откладывается степень разбавления для используемого способа сварки. По положению этой точки на диаграмме возможно оценить пригодность выбранных условий сварки (сварочные материалы, способ и параметры) для получения шва с определенными свойствами.
Рассчитаем структуру металла сварного шва на примере одного холостого валика электродами ЭА-48М/22 и валика проволокой Св-07Х25Н12Г2Т.
Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле (1),
[Х]ш = Уо • [Х]ом + (1 -Ус) • [Х]э, (1)
где [Х]ш - содержание рассматриваемого элемента в металле шва, [Х]ом - содержание этого же элемента в основном металле, (1- уо) - доля участия электродного металла в металле шва, [X э] - содержание рассчитываемого элемента в металле, наплавленном электродами или сварочной проволокой,
АХ - переход данного элемента из покрытия в шов или его выгорание, уо - доля участия основного металла в металле шва. Определим долю участия основного металла в металле шва по графику З.А. Добротиной.
Не и ер с» л
Рис. 99. Доля участия основного металла в различных слоях наплавки к сварных швон.
Рисунок 4. Доля участия основного металла в различных слоях шва.
Таким образом получаем долю основного металла в слое шва, примерной равной 40%. Используя выражение, рассчитаем химические элементы и определим предполагаемую структуру наплавки с использованием электродов ЭА-48М/22.
0=0,40Ю,7+0,60^6=15,88%.
Mo=0,40•0,25+0,60•0=0,10%.
Si=0,40•0,4+0,60• 1,40=1,00%.
№0,40Ю+0,60Ю,03=0,02%.
М=0,40-3,2+0,60-13=9,08%.
C=0,40•0,10+0,60•0,10=0,10%.
Mn=0,40•0,85+0,60•3,60=2,50%.
Al=0,40•0,05+0,60•0,05=0,05%.
Cr экв=15,88+0,10+1,5^1,00+5^0,02+2^0,05=17,65%.
N экв=9,08+30-0Д0+0,5-2,50=13,33%.
в 28
24
20
« 16
со ф
1 12
л ъуС
Ауст ен1 1Т А
А+М
Мартб >нсит
\
1\ М + Ф Фер рит
12 16 20 24 28 32 36 40 Хромовый эквивалент Сгэка, %
Рисунок 5. Структура сварного шва при сварке электродами ЭА-48М/22.
Так же рассчитаем химические элементы и определим предполагаемую структуру наплавки с использованием проволоки Св-07Х25Н12Г2Т. 0=0,40Ю,7+0,60^4,00=14,68%. Mo=0,40•0,25+0,60•0,25=0,25%. Si=0,40•0,4+0,60•0,50=0,19%. Ti=0,40•0+0,60• 1,00=0,60%. М=0,40-3,2+0,60-13=9,08%. C=0,40•0,10+0,60•0,09=0,10%. Mn=0,40•0,85+0,60•2,50=1,84%. Cr экв=14,68+0,25+1,5Ю,19+5Ю,60=18,22%. Ni экв=9,08+30^0,10+0,5^ 1,84=13,00%.
в 28
- 24
Ф
I 20
£
СО
| 16
1 8 4
л /
Ауст ени А
А +1 М
Марте ¡нсит уОО
\
к М + Ф Фер рит
12
16
20
24 28 32 36 40 Хромовый эквивалент Сгжп, %
Рисунок 6. Структура сварного шва при сварке проволокой Св-07Х25Н12Г2Т.
При замене сварочных материалов мы получили требуемую нам структуру для антикоррозионной наплавки.
Выводы.
1. Применение технологии тандемной сварки позволяет увеличить производительность наплавки в 2,5-3 раза по сравнению с наплавкой электродом. Уменьшение количества проходов в свою очередь приводит к
уменьшению расход флюса на 10-40 % по сравнению с одноэлектродной наплавкой, что также дает дополнительный экономический эффект.
2. При переводе ручной дуговой наплавки на автоматическую, теоретически, не изменилась структура наплавленного слоя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Г. В. Егоров, Г. В. Ермолаев. Основы технологии сварки низколегированных высокопрочных сталей /Николаев// Учебное пособие, 2014г;
2. Каховский, Н. И., Фартушный, В. Г., Ющенко, К. А. Сварка нержавеющих сталей [Текст] / Н. И. Каховский, В. Г. Фартушный, К. А. Ющенко -1-е издание. - Киев: Наукова думка, 1975-476 с;
3. Процесс SAW - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.uniprofit.ru/spravka/catalogi/saw-rus.pdf (дата обращения 14.04.2024)
Makkoveev V. V., Lyzhin A.S., Vereshchagin S.A.
Makkoveev V.V.
Northern Federal University (Severodvinsk, Russia)
Lyzhin A.S.
Northern Federal University (Severodvinsk, Russia)
Vereshchagin S.A.
Northern Federal University (Severodvinsk, Russia)
INCREASED PRODUCTIVITY IN FORMATION OF AUSTENITIC CLASS ANTICORROSIVE SURFACING
Abstract: article is devoted to improving the surfacing performance of a new technology of anti-corrosion austenitic surfacing on ferritic steel, using the example of manual and automatic surfacing.
Keywords: surfacing, productivity, tandem welding, wire, metal.
