CC BY
27Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты
УДК 621.372.83.001.24
СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ АУСТЕНИТНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ РАБОТЫ С ЖИДКОСТЯМИ, СОДЕРЖАЩИМИ СОЕДИНЕНИЯ АММИАКА
В. Ю. Гусев1, С. К. Злобин1, А. И. Демченко2, М. М. Михнев1, Р. В. Зайцев1
1 АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: vic-tory@yandex.ru 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
Проведены металлографические исследования и испытания на прочность сварных и паяных образцов тонкостенных трубопроводов из хромоникелевой аустенитной стали 12Х18Н10Т для определения метода соединения труб систем терморегулирования космических аппаратов, работающих с жидкостями, содержащими соединения аммиака.
Ключевые слова: пайка тонкостенных трубопроводов, лазерная сварка, автоматизированная аргонодуго-вая сварка.
METHOD OF CONNECTION OF THIN-WALL PIPELINES OF AUSTENITE STAINLESS STEELS
TO WORK WITH LIQUID CONTAINING AMMONIA CONNECTIONS
V. U. Gusev1, S. K. Zlobin1, A. I. Demchenko2, M. M. Michnev1, R. V. Zaitsev1
1JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems
52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: vic-tory@yandex.ru
2Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
The article describes metallographic studies and tests on the strength of welded and brazed samples of thin-walled pipelines from chromium-nickel austenitic steel 12Kh18N10T to determine the method to connect pipes for thermal control systems of spacecraft operating with liquids containing ammonia compounds.
Кeywords: soldering thin-walled pipelines, laser welding, automated argon-arc welding.
Исследуемые способы пайки и сварки применяются для изготовления контуров систем терморегулирования космических аппаратов, использующих в качестве рабочей среды жидкости, содержащие соединения аммиака. Элементы системы состоят из тонкостенных труб и арматуры, изготовленных из хромо-никелевой аустенитной стали 12Х18Н10Т. Из-за агрессивных свойств аммиакосодержащих жидкостей недопустимо использование при сварке и пайке присадочных материалов, содержащих медь и её сплавы. В данной работе рассмотрены сварные и паяные стыковые соединения трубы диаметром 5 мм и толщиной стенки 0,4 мм с арматурой.
Целью работы является определение способа соединения тонкостенной трубы и арматуры, обеспечивающее максимально прочное соединение и не подверженное влиянию межкристаллитной коррозии при эксплуатации.
В качестве способов соединения были выбраны: - радиационная пайка телескопического стыкового неповоротного соединения в нагревательном эле-
менте из ниобиевого сплава, в среде защитного газа аргона, припоем ПЖК-35;
- лазерная сварка телескопического стыкового поворотного соединения в среде защитного газа аргона без применения присадочного материала;
- автоматизированная импульсная аргонодуговая сварка телескопического стыкового неповоротного соединения в закрытой сварочной головке, в среде защитного газа без применения присадочного материала.
Были получены образцы соединений тонкостенных труб с арматурой (рис. 1).
В стыковых соединениях образцов были проведены металлографические исследования микроструктуры формирования швов, околошовных зон основного металла и макроструктуры формирования соединения. На основании полученных результатов и анализа технологических режимов процессов пайки, лазерной и аргонодуговой импульсной сварки были определены границы оптимальных технологических параметров оборудования (рис. 2).
Решетневскуе чтения. 2017
Рис. 1. Образцы соединений тонкостенной трубы с арматурой, слева направо: пайка припоем ПЖК-35, лазерная сварка, автоматическая аргонодуговая сварка
Рис. 2. Металлографические шлифы соединений, слева направо: пайка припоем ПЖК-35, лазерная сварка, автоматическая аргонодуговая сварка
Средние результаты испытаний соединений прочности на разрыв
Вид соединения трубы Максимальная разрывная нагрузка, кгс Место разрушения
Пайка припоем ПЖК-35 117 В околошовной зоне
Лазерная сварка 248 По сварному шву
Автоматическая аргонодуговая сварка 374 В околошовной зоне
На технологических режимах оборудования, которые обеспечили получение образцов с минимальным количеством внутренних дефектов соединений, были сварены образцы для проведения испытаний прочности на разрыв. Полученные данные испытаний на разрыв были внесены в таблицу для получения средних значений разрушения образцов (см. таблицу).
Анализ результатов полученных с помощью металлографических исследований микро и макроструктуры швов и испытаний прочности на разрыв соединений тонкостенных труб с арматурой, позволил выбрать оптимальный способ соединения элементов систем терморегулирования космических аппаратов.
Отмечено влияние термодинамических процессов на структуру металла, подтверждающееся разрывами образцов, выполненных с помощью автоматизированной импульсной аргонодуговой сварки в околошовной зоне. Не смотря на это, прочность конструкции выше, чем при пайке и лазерной сварке. С точки зрения технологичности используемых методов, применение закрытых сварочных головок позволяет производить сварку в неповоротном положении и обеспечить гарантированную защиту сварного шва.
© Гусев В. Ю., Злобин С. К., Демченко А. И., Михнев М. М., Зайцев Р. В., 2017
