CC BY
22
III ТЕХНОЛОГИ ОТРИМАННЯ ТА ОБРОБКИ КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В
УДК 620.197:621.791.01.
Д-р техн. наук С. Б. Белков1, О. Е. HapiBCb^2, канд. техн. наук О. Г. Олександров1
1 Нацюнальний техшчний ушверситет, м. Запор1жжя, 2 ВАТ завод «Павлоградх1ммаш», м. Павлоград
ТЕХНОЛОПЯ ВИРОБНИЦТВА СЕПАРАТОРА ДЛЯ В1ДОКРЕМЛЕННЯ РЕЦИРКУЛЮВАЛЬНОГО ВОДЕНЬВМ1СНОГО ГАЗУ В1Д ПРОДУКТУ Г1ДРООЧИСТКИ
Обтрунтовано технологгю зварювання i замшу термообробки на г1дрообробку сепаратора ггдроочистки нафтопродукт1в.
Вщомо [1,2], що корозiйне розтрiскування, м1жкри-сталггна, пiтингова i щiлинна корозiя е типовою проблемою для конструкщйних матерiалiв х!м!чно! та на-фтопереробно! промисловосгi. Це, насамперед, зумов-лено особливостями робочих умов та складом середовищ бшьшосп технологiчних процесiв, а саме, високими або пiдвищеними тисками та вмютом хло-ридiв. Крiм того, слiд враховувати, що тд осадами на робочiй поверхнi обладнання концентрацiя хлоридiв може тдвищуватися на порядок [3], також може тдви-щуватися температура локальних д!лянок робочих по-верхонь [4]. Вищезгаданi особливосп робочих умов експлуатацп обладнання бшьше впливають на коро-зiйностiйкi сталi та сплави, нiж на низьколеговаш або маловуглецевi сталi. При цьому зварювання корозш-ностiйких сталей та сплавiв мае деяк1 особливостi, яш безпосередньо впливають на короз!йну поведiнку звар-них з'еднань. Наприклад, тд час зварювання спосте-рiгаються так! явища: а) сегрегацiя хiмiчних елеменпв у зварному шв! при його затвердшнц б) перерозподiл х!м!чних елеменпв тд час твердофазних перетворень; в) випадшня вторинних фаз [5]. Так явища зумовлеш розподшом максимальних температур при зварюванш конструкцшних матер!ал!в, що впливае на будову зон терм!чного впливу зварних з'еднань [6]. У б!ляшовнш зон! виникають р!зш змши структури ! властивостей основного металу (зниження пластичносп й ударно! в'язкосп) [7]. Внаслщок структурних перетворень та неоднорщного розпод!лу напружень зм!нюються елек-трох!м!чш характеристики (потеншали та струми ко-розп) поверхш металу, що зумовлено також перероз-подшом елеменпв легування в зон! сплавлення та вщмшшстю в х!м!чному склад! металу шва ! основного металу [8]. Таким чином, при виробнищга х!м!чно! апаратури пошук найбшьш вдалих конструктивних форм ! рацюнальних метсдав виконання технолопч-
них процеав мае не менш важливе значення, шж пра-вильний виб!р конструкцшних матер!ал!в. Оск1льки технолопя зварювання обладнання безпосередньо впливае на його експлуатацшш властивосп, й термь ни експлуатацп впливають на будову зони терм!чного впливу ! зварного шва. Ввдгак, метою роботи е обгрун-тування вибору технолопчного процесу зварювання при виробнищга сепаратора з корозшностшко! стал! аустешгного класу для нафтопереробного заводу.
Техшчний проект на виробництво сепаратора роз-роблено ВАТ «УкрНДЫммаш». Складальш й деталь ровочш креслення, технолопю виробництва сепаратора та безпосередне його виробництво виконано ВАТ завод «Павлоградх!ммаш». Сепаратор призначаеться для ввдокремлення рециркулювального воденьвмюного газу вщ продукту пдроочистки. Мютшсть сепаратора 50,0м3, а робочий об'ем 34,0 м3. Корпус сепаратора складаеться з двох елштичних днищ ! семи цилшдрич-них обичайок товщиною 30 мм. У корпус сепаратора вварено люк Ду 500x10 мм, штуцери Ду 450;200; 50 товщиною 8 мм та ввдстшник Ду 1000x30 мм (рис. 1).
4
Рис. 1. Загальний вигляд сепаратора:
1 - корпус; 2 - елштичне днище; 3- штуцери вщ Ду 450 до Ду 50; 4 - люк; 5 - вщстшник
© С. Б. Белков, О. Е. Нар1вський, О. Г. Олександров, 2009 60
Ул елементи сепаратора, окрiм опор, зроблено iз корозшностшко1 сталi аустештного класу Л181 321. Хiмiчний склад матерiалу сепаратора уточнювали рен-тгетвським методом, застосовуючи рентгенiвський ба-гатоканальний спектрометр СРМ - 25. Корозшност-iйка сталь Л181 321, з яко! зроблено обичайки i днища, складаеться: 0,032 %С; 1,26 %Мп; 0,49 %8ц 17,2 %Сг; 9,13 %№; 0,39 %Тц 0,0143 %М; 0,06 %Со; 0,09 %Си; 0,0005 %В; 0,002 %8; 0,020 %Р. Робоче середовище сепаратора складаеться з газово! та рщинно1 фази.
Газова фаза: вуглеводневий газ, рециркулювальний воденьвмюний газ: Н28 - до 3,07 %; Н2О - 1,22 %; Н2 -44,97 %. Радинна фаза: бензин; Н28 до 0,15 %; Н20 -0,04 %; Н2 - 0,03 %.Температура робочого середовища сепаратора 38 °С, а робочий тиск 2,24 МПа. Середовище у вщстшнику - здебшьшого брудна вода. Пiд час розроблення конструкторсько! документацп на вироб-ництво сепаратора передбачалося два варiанти вико-нання к1льцевих i поздовжнiх зварних швiв на його корпуса
1. Електродуговим автоматичним зварюванням тд прошарком флюсу АН-26С ГОСТ 9087-81 дротом св. -05Х20Н9ФБС ГОСТ 2246-70.
2. Електродуговим нашвавтоматичним зварюванням у захисних газах. Для вварювання штуцерiв i люка в корпуа сепаратора вiдразу передбачалося застосо-вування напiвавтоматичного електродугового зварю-вання в захисних газах дротом марки св. -05Х20Н9ФБС ГОСТ 2246-70, застосовуючи зварю-вальну сумiш «МИКС» ТУУ6-05761850-012-00.
Щодо мехашзованого зварювання в сумiшi захисних газiв необхiдно застосовувати джерела живлен-ня з високими динамiчними властивостями, наприк-лад iнвекторнi випрямлячi або випрямлячi типу ВД-506ДК. Цi джерела забезпечують отримання ме-талу шва щентичного за хiмiчним складом з основ-ним металом. Крiм того, вони забезпечують зниження розбризкування розплавленого електродного металу i, таким чином, зменшують негативний вплив високо-температурних крапель на корозiйну поведiнку звар-ного з'еднання [9].
Обгрунтування вибору технологи зварювання
Характерною особливютю експлуатацп сепаратора е те, що верхня частина його корпуса контактуе iз газовим середовищем, нижня - з бензином з домш-ками Н28, Н20 i Н2, а вщстшник iз водою, яка мiстить хлориди, сульфати, Н28 i Н2. Таким чином, корозiя внутршньо1 поверхнi сепаратора не може бути рiвно-мiрною, хоч у розрахунках на мщшсть елементiв сепаратора додаток на корозш складае 0,1 мм/рiк. Вщстшник сепаратора мiстить брудну воду iз хлоридами та сiрководнем. Отже, поверхня вiдстiйника за сприятливих умов (концентращя С1-,Н28 i температу-ри води) може тддатися пiтинговiй, а тд осадом iз води i щiлиннiй корозп [2; 3]. Орководень, розчине-ний у водi, утворюе сiрководневу кислоту, але ступiнь
и дисощацп лише 0,07 %. Дисоцiацiя кислоти, голов-ним чином пропкае по першому ступеню:
Н28 + Н20 = И30+ + И8". (1)
Крiм того, у невеликiй кiлькостi утворюються сульфiд-iони 82- [10]
Н8- + Н20 = Н30+ + 82-. (2)
1они пдроксошю суттево впливають на процес ка-тодно1 деполяризацп електрохiмiчноl корозп металiв за реакцiею [11]
Н+Н20 + е = Н_+Н20 =т Н2 + Н20.
2
2^2
2
(3)
Таким чином, згiдно з реакцiями (1), (2) у вод^ яка знаходиться у вщстшнику, зростае к1льк1сть актива-торiв анодних (82-) та деполяризаг^в катодних (Н30+) процесiв. 0станнiй фактор е небезпечним, осшльки швидкiсть локальное' корозil у глибину зростае зi збiльшенням у водi вмiсту юшв г1дроксон1ю. Крiм того, згiдно з реакщею (3) та даними [11], атоми водню ди-фундують у сталь. Моляризащя атомiв водню на внутршшх дефектах основного металу (дислокацп, ваканс^, несуцiльностi та iншi) та зварних швiв (га-зовi пори, несплавлшня кромок зварного шва, непро-вари, трiщини тощо) сприяе утворенню додаткових на-пружень в огеш вищезгаданих дефектiв, як1 при скла-даннi з напруженнями вiд експлуатацшних навантажень й напруженнями вiд концентраторiв в околi дефектiв сприяють як зародженню, так i розпов-сюдженню втомних i корозiйно-втомних трiщин, що може бути причиною передчасного виходу з експлуа-тацп обладнання. Таким чином, найбшьш небезпечним мiсцем у конструкцп вiдстiйника е зварнi шви, адже в них е найбшьша вiрогiднiсть утворення внутрiшнiх дефектiв, насамперед гарячих трщин, ос-к1льки товщина обичайки 5 = 30 мм, невеликий дiа-метр (0 1000 мм) вщстшника й аустештна структура матерiалу цьому сприяють. Iншi внутрiшнi дефекти зварних швiв добре виявляються рентгенографiчною дефектоскопiею. Слiд зауважити, що застосування методу автоматичного зварювання тд шаром флюсу шльцевих i поздовжнiх зварних швiв бiльше сприяе зародженню гарячих трщин у зварних швах i бм-шовнiй зонi, нiж застосування багатопрохщного на-пiвавтоматичного методу зварювання у середовищi сумiшi захисних газiв. 0ск1льки останнiй метод зварювання виконують за знижених режимiв зi зниженою погонною енергiею, ниточними швами з високою швидшстю [12]. Це заважае випадшню карбiдiв титану й хрому в зош термiчного впливу, що може спричи-нити мiжкристалiтну корозiю основного металу, який нагрiваеться до температур 450-850 °С (зона випадiн-ня карбiдiв хрому при зварюванш). Пiсля зварювання конструкцп рекомендуеться термiчна обробка: аусте-шзащя вiд 1120-1150 °С або стабшзуючий вiдпал при 980 °С протягом 2-5 годин [6, 12]. 0днак враховуючи, що загальна вага сепаратора становить 25000 кг, а дiа-
1607-6885 Новi матерiали i технологи в металурги та машинобудувант №2, 2009
61
метр його корпуса 3000 мм, небезпекою при аустеш-зацп е деформащя Bcieï конструкцп внаслiдок втрати жорсткосп пiд час тривалого нагрiвання при темпера-турi до 1150 °С.
З uieï точки зору ввдпал також несе за собою небез-пеку втрати конструкцiею жорсткосп i, отже, ïï форми, але вона е набагато меншою. Проте враховуючи, що загальний вiдпал сепаратора усувае стискувальнi на-пруження у поверхневому шарi металу обичайок, яш утворилися тд час ïx вальцювання, суттево збшьшуеть-ся ймов!ртсть корозшного розтрюкування внутр!шньо1' поверxнi ввдспйника i нижньо1' частини корпуса сепаратора, осшльки агресивне корозiйне середовище й розтягувальт напруження вщ робочого тиску 2,21 МПа цьому сприяють. Щоб остаточно визначити ризики корозшного руйнування зварних з' еднань на ввдспйни-ку сепаратора, проаналiзуемо х!м!чний склад матер!а-лу конструкцп i склад води у вщстшнику. Вмют вугле-цю (0,032 %), хрому (17,2 %) й нiкелю (9,13 %) у стал! сприяе утворенню карбiдiв хрому, але стабшзащя ïï титаном у шльшсть 0,39 % е достатньою для утворен-ня лише карбiдiв титану [13]. Однак у б!ляшовнш зон! зварних шв!в е д!лянки металу, як нагр!ваються до температур сенсибшзацп (400-850 °С), що сприяе ви-падшню границями зерен лише карбщв хрому, оск-шьки карбщи титану випадають !з твердого розчину аустениу при температур! в!д 850 до 1260 °С. Вище-згадаш д!лянки металу е чутливими до ножовоï' корозiï' у вод!, яка м!стить хлориди до 1500 мг/л й катюни Mg2+, Ca2+ , яш е окисниками. Вщтак, якщо зварш шви на вщстшнику сепаратора виконувати автоматичним зва-рюванням тд шаром флюсу дротом ш5мм, то при-наймш потр!бно проводити мшцеву термообробку зварних шв!в тсля виконання зварювальних роб!т. Проте термообробка мае деяш недол!ки, а саме: висо-ку варпсть й усувае стискувальш напруження на внутршнш поверхш сепаратора. Натвавтоматичне зварювання зварних шв!в вщстшника в середовищ! сумш! захисних газ!в дротом 0 0,8 мм запобпае ви-падшню карбщв хрому в б!ляшовнш зон! i, отже, тсля не1' не потр!бна термообробка зварних шв!в. Таким чином, застосування нашвавтоматичного зварювання шльцевих i поздовжних зварних шв!в може усунути або принаймш суттево зменшити вплив уах фактор!в, яш сприяють ножовш й м!жкристалггнш корозп зварних з'еднань та усунути в!ропдшсть зародження га-рячих трщин внаслщок розорiентацiï та подр!бнення кристал!в у зварних швах.
Однак залишков! розтягувальт напруження, як1 утворюються в бшяшовнш зон! зварних шв!в вщстшника, сприять корозшному розтрюкуванню. Щоб запоб!гти цьому дуже небезпечному виду руйнування конструкцп запропоновано провести загальну пдрообробку сепаратора тсля зак1нчення вах зварювальних роб!т.
Пдрообробку сепаратора виконав ВАТ «УкрНДШммаш ». Попередня оцшка несучоï' здат-
носп елеменпв конструкцп виконувалась за результатами вим!рювання товщини стшки корпуса. Товщи-ну обичайок ! днищ сепаратора вим!рювали ультра-звуковим толвщиномером - УТ-31, використовуючи перетворювачи - П 112-5-10/2-А, П 112-5-6/2-А. По-переднш виб!р тиску пдрообробки (5,0 МПа) зробле-но зпдно з [14, 15]. Надлишковий тиск при наванта-жент сепаратора визначали зпдно з фактичною товщиною кожного елемента (табл. 1). 1ндикатори вим!рювання деформаци встановлювали по одному на днищах ! по два на кожнш царз! обичайок. На кожному елеменп сепаратора проведено по 12 вим!рювань (рис. 2). Зпдно з методикою [15] надлишковий тиск зм!нювали стутнчато. На кожному еташ навантажен-ня ! розвантаження фжсували дан! про перемщення елеменпв конструкцп (рис. 3, табл. 2). Дв! верхт лшп, що знаходяться на графтах рис. 3, побудовано на да-них, як1 знято з !ндикатор!в №2 I; VIII, а решта - з шших вдикатор!в (рис. 2).
Таблиця 1 - Товщина елеменпв сепаратора
Елемент сепаратора Поз. Товщина, мм
Елштичне днище 1 27,6...28,9
Обичайка 2 30,0...30,8
Обичайка 3 29,8...30,2
Обичайка 4 30,0...31,0
Обичайка 5 29,9...31,0
Обичайка 6 30,2...31,3
Обичайка 7 30,4...30,9
Елштичне днище 8 26,9...29,0
■л1 T=f
№7 №5 »3
® ® ® ® ®
№ 14 № 13 К- IÎ № Ii № 1(1
® ■а
Рис. 2. Схема розташування шдикатор1в
На початкових стащях навантаження деформащя елеменпв сепаратора мае лшйний характер, а на ос-тантх - парабол!чний, що сввдчить про пластичну де-формацю металу конструкцiï. При розвантажент на вах царгах i днищах сепаратора виявлено залишюш деформаци. Максимальт значення залишкових дефор-мацш становлять в!д 0,06 до 1,1 % (рис. 3, б) на елемен-тах сепаратора з мшмальною товщиною, а саме на днищах (табл. 1). На обичайках залишков! деформаци становлять в!д 0,06 до 0,12 %. Таким чином, внутр!шт залишков! напруження в бшяшовнш зон! зварних шв!в усунено за несуттевоï пластичноï деформацiï металу.
Таблиця 2 - Деформащя елеменпв сепаратора залежно вiд тиску
Тиск, кгс/см2 Перемщення, мм
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10 0,62 0,21 0,12 0,11 0,02 0,02 0,04 0,51 0,13 0,04 -0,05 -0,15 -0,09 0,07
14 1,1 0,4 0,21 0,19 0,05 0,05 0,18 0,95 0,26 0,08 -0,06 -0,24 -0,13 0,12
20 1,85 0,65 0,38 0,33 0,15 0,07 0,33 1,78 0,41 0,15 -0,06 -0,33 -0,15 0,22
28 2,83 0,98 0,63 ,53 0,2 0,22 0,53 2,64 0,62 0,25 0 -0,39 -0,12 0,37
32 3,33 1,15 0,72 0,65 0,25 0,28 0,64 3,07 0,74 0,32 0,05 -0,4 -0,09 0,46
36 3,81 1,31 0,9 0,75 0,31 0,34 0,74 3,6 0,84 0,38 0,11 -0,36 -0,06 0,55
4 4,29 1,51 1,03 0,87 0,38 0,41 0,85 4,07 0,95 0,45 0,16 -0,35 -0,02 0,63
44 5,1 1,73 1,25 1,05 0,5 0,51 1,01 5,12 1,14 0,58 0,31 -0,32 0,09 0,74
48 7,07 2,28 1,81 1,6 0,95 0,83 1,32 8,62 1,55 0,97 0,81 -0,07 0,49 1,09
50 8,26 2,67 2,15 1,92 1,22 1,05 1,52 10,87 1,81 1,19 1,14 0,14 0,75 1,33
52 9,81 3,11 2,56 2,31 1,56 1,29 1,75 13,71 2,18 1,5 1,6 0,42 1,1 1,64
54 11,56 3,63 3,05 2,77 1,98 1,55 2,01 16,72 2,57 1,84 2,15 0,8 1,53 2,02
55 12,38 3,88 3,25 2,98 2,19 1,68 2,14 18,12 2,74 2 2,45 1 1,73 2,2
50 12,02 3,77 3,18 2,9 2,16 1,65 2,09 17,83 2,7 1,96 2,4 0,95 1,67 2,12
40 10,89 3,45 2,91 2,7 2,05 1,58 1,94 16,87 2,46 1,8 2,19 0,81 1,52 1,9
30 9,76 3,14 2,65 2,49 1,96 1,55 1,81 15,93 2,28 1,67 1,99 0,7 1,27 1,7
20 8,54 2,8 2,39 2,27 1,9 1,44 1,67 14,9 2,08 1,57 1,83 0,68 1,12 1,6
10 7,49 2,47 2,12 2,12 1,89 1,44 1,54 13,74 1,87 1,41 1,72 0,71 1,06 1,44
5 7,06 2,26 1,95 2,03 1,9 1,46 1,47 13,17 1,76 1,51 1,72 0,82 1,07 1,37
20
а
Рис. 3.
а - навантаження; б - ]
У корпуа сепаратора знаходиться рiдинна та газо-ва фази. Газова фаза взагалi не е небезпечною щодо водневого окрихчування або локально1 корози зварних з'еднань корпуса сепаратора, осшльки робочий тиск i робоча температура е набагато меншими за !х критич-не значения. 0тже, зварнi шви на корпуа сепаратора можна виконати бшьш швидким i економiчним методом зварювання, а саме автоматичним зварюванням тд шаром флюсу.
Висновки
0бгрунтовано технологiю виробництва сепаратора для вщокремлення рециркулювального воденьвмь сного газу вщ продукту гiдро очистки iз застосуван-ням комплексного аналiзу робочого середовища в рiзних мiсцях емносп, хiмiчного складу матерiалу
б
Графжи:
озвантаження сепаратора
вмност! й можливих складових структури в зош терм-iчного впливу i зварних швiв. Показано, що замiсть тер]шчно1 обробки eмностi доцiльно провести li гiдро-обробку.
Перелiк посилань
1. Определение стойкости против коррозионного растрескивания литых ферритно- аустенитных сталей / [Ю. И. Роматовский, Б. И. Вороненко, Г. В Чумало, Р. К. Мелехов] // Физико-химическая механика материалов. - 1992. - № 1. - С. 99-105.
2. Розенфельд И. Л. Коррозия и защита металлов / Розен-фельд И. Л. - М. : Металлургия, 1969. - 448 с.
3. Нар1вський О. Е. Мжромехашзм корозшного руйнуван-ня пластин теплообмшниюв / О. Е. Нар1вський // Ф1зи-ко-х1м1чна мехашка метаив. - 2007. -№ 1. - С. 110-116.
4. Some Duplex applications Test results and pratical
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepia.nu i технологи в металурги та машинобудувант №2, 2009
63
experience / Charles J., Vernean M., Audouad J.-P., Demars S. // Stainless Steel World 99 Conf on Corrosion-Resistant Alloys (16-18 Nov. 1999, Hauge, Netherlands), 10.
1999. - P. 473-485.
5. Зумельзу Е. Влияние д-феррита на коррозийное пове- 11. дение сварных соединений нержавеющих сталей 304 и
361 L в 6 %-ном растворе FeC^ / Е. Зумельзу, К. Кеба- 12.
сас, Х. Супельведа // Защита металлов. - 1998. - № 6. -С. 603-608.
6. Лившиц Л. С. Металловедение сварки и термическая 13. обработка сварных соединений / Л. С. Лившиц,
А. Н. Хакимов. - М. : Машиностроение, 1989. -335 с.
7. Балицький О. I. Мщнють зварних з'еднань Gr-Mn сталей з тдвищеною концентращею азоту у водневовмю-
них середовищах / О. I. Балицький // Фiзико-хiмiчна 14.
механжа матерiалiв. - 2009. - № 1. - С. 88-96.
8. Галицький О. Воднева деградащя зварних з'еднань ви-сокоазотних хромо-маргенцевих сталей / О. Балицький, I. Костюк, Р. Фшурка, Я. Хмель. // Машинознав- 15. ство. - 2007. - № 5 (119). - С. 3-7.
9. Особенности современных установок для механизированной сварки плавящимся электродом в защитных газах / [М. В. Карасев, Е. М. Вышемирский, В. И. Бес-
палов и др.] // Автоматическая сварка-2004. - № 12. -С. 38-41.
Томаров М. А. Неорганическая химия / Томаров М. А. -М. : Медицина, 1974. -480 с.
Жук Н. П. Курс теории коррозионной защиты металлов. / Жук Н. П. - М. : Металлургия, 1976. - 472 с. Александров А. Г., Наривский А. Э. Дуговая сварка металлов : справочник / А. Г. Александров, А. Э. Наривский. - Д. : Лира, 2004. - 144 с.
Техника борьбы с коррозией / [Юхневич Р., Богданович В., Валашковский Е., Видуховский А.] ; [пер. с польск.] / Под ред. Сухотина А. М. - Л. : Химия 1980. -224 с. ил. Варшава: школьное и педагогическое издательство, 1976.
Посудини та апарати. Виб1р параметр1в змщнювально-го оброблення: ДСТУ 4003-200 - [Чинний вщ 2001-0101]. - К. : Держспоживстандарт Украши, 2006. - 16 с. -(Нацюнальний стандарт Украши). Сосуды и аппараты. Выбор параметров упрочняющей обработки. Методы расчета на прочность с учетом упрочнения : РД 24.200.18-90. - [Чинний вщ 1996-0101]. - Х. : ОАО «НИИхиммаш», 1990. - 12 с.
Одержано 08.07.2009
Обоснована технология сварки и замена термообработки на гидрообработку сепаратора гидроочистки нефтепродуктов.
Technology of welding and the replacement of heat treatment for hydra treatment of the separator for hydro cleaning of petroleum products was proposed.
УДК 621.74.669.16:621.74.669.13
Канд. техн. наук М. О. Матвеева Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТИТАНА И ХАРАКТЕРИСТИК ШИХТЫ НА УДЕЛЬНУЮ ПЛОТНОСТЬ ОТЛИВОК
Рассмотрено влияние титана, характеристик шихты и процесса плавления на удельную плотность отливок из серого чугуна. Определено, что с увеличением содержания титана плотность экспериментальных чугунов уменьшилась. Также установлен различный характер наследственности при легировании титаном серого и белого чугунов.
Удельная плотность металла отливки является одним из самых важных свойств чугуна. От этой характеристики зависят механические и эксплуатационные свойства отливок, такие как износостойкость, коррозионная стойкость, обрабатываемость и герметичность.
Анализ состояния вопроса
В ранних работах [1] отмечается, что удельный вес чугуна зависит, главным образом, от его состава и степени графитизации, а также от условий первичной кристаллизации. Почти все элементы, встречающиеся в чугуне, особенно с малым удельным весом (С, 81, А1), уменьшают и его удельный вес. Отмечено особо интенсивное влияние элементов, способствующих или
© М. О. Матвеева, 2009
тормозящих графитизацию, т.к. в процессе графити-зации удельный объем чугуна увеличивается. Чем больше углерода и графита, чем крупнее его выделения и чем больше газовая и усадочная пористость, тем меньше удельный вес чугуна.
Для серого чугуна плотность тем выше, чем ниже содержание углерода и кремния и чем меньше графита в его структуре [2].
В работе [3] приведены исследования взаимосвязи удельной плотности серого чугуна и величины углеродного эквивалента (СЕ). Установлено, что с увеличением СЕ и, следовательно, с уменьшением величины интервала затвердевания (ДТ) и с увеличением количества графита в структуре плотность доэвтектичес-
