автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Особенности сварки технологических трубопроводов из двухслойных сталей

На правах рукописи

Хайдарова Анна Александровна

ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ ДВУХСЛОЙНЫХ СТАЛЕЙ

Специальность 05.03.06 -Технологии и машины сварочного производства

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук

" 3 ДЕК 2'

Барнаул - 2009

003487027

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томский политехнический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гнюсов Сергей Федорович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Радченко Михаил Васильевич кандидат технических наук, старший научный сотрудник ИФПМ СО РАН Дураков Василий Григорьевич

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»

Защита состоится «24» декабря 2009 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета при ГОУ ВПО «Алтайский государственный технически университет им. И.И. Ползунова» Д 212.004.01 по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке АлтГТУ им. И. И. Ползунова.

Отзывы в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью организации, просьба направлять по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, АлтГТУ. Факс: (3852)36-79-03, e-mail: yuoshevtsov@mail.ru.

Автореферат разослан « 4Qv> ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного *'/[.________________щев QB jq ,

совета к.т.н, доцент ■' ' евцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время трубопроводы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностей не дорабатывают своего нормативного срока эксплуатации за счет коррозионных разрушений.

В нефтедобывающей промышленности способом защиты внутренней поверхности трубопроводов от коррозии является нанесение лакокрасочных материалов и эпоксидных смол. Сварные стыки таких трубопроводов содержат внутренние кольца из коррозионно-стойких сталей. Сварку данных стыков осуществляют как двухслойных: «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т». Соединение выполняют с использованием сочетания электродов, предназначенных для сварки каждого слоя в отдельности, или с применением специальных мер по наложению шва. Но даже в этом случае на границах сплавления разнородных сталей могут образовываться закалочные структуры, вызывая образование трещин сразу после сварки или в период эксплуатации трубопроводов. Это требует дополнительных затрат по выбраковке и ремонту данных сварных соединений.

В нефтеперерабатывающей промышленности в процессе эксплуатации трубопроводов печей пиролиза из стали 45Х25Н35СБ (немецкий аналог Р025/35МЬ) в камерах радиации на змеевики одновременно воздействует высокая температура (~950°С) и углеводородная среда, что приводит к интенсивному науглероживанию внутренней стенки трубы, развитию межкристаллитной коррозии, образованию трещин и, как следствие, выбраковке данных участков змеевиков. При этом структурно-фазовый состав металла науглероженного слоя и основного объема металла трубы существенно отличается. Данную трубу в полной мере можно принять за двухслойную. Следовательно, в процессе ремонта таких трубопроводов необходимо проводить сварку труб, имеющих науглероженный слой, т.е. сварку условно "двухслойных" труб. Это приводит к усложнению технологии сварки труб печей пиролиза при проведении ремонтных работ, которая до сих пор окончательно не отработана и заключается в предварительном и сопутствующем подогреве свариваемых кромок до 750°С и послесварочном отжиге при 950°С в течение часа с охлаждением под слоем теплоизоляции.

Для обоих случаев металл двухслойных труб отличается как по содержанию углерода и легирующих элементов, так и по структурно-фазовому составу, что усложняет процесс их сварки. Следовательно, в современных условиях дефицита средств ремонта оборудования, стремления к минимизации затрат энергии с одновременным повышением качества неразъемных соединений, исследования по разработке более эффективных способов сварки двухслойных труб являются актуальными.

Целью настоящей работы является разработка способов сварки двухслойных труб, использующихся в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промыш-ленностях («сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем»), позволяющих получить прочные сварные соединения с одновременным уменьшением трудоемкости и энергозатрат при их формировании.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Отработать технологию ручной дуговой сварки на постоянном токе двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» с обоснованием выбора сочетания типов и марок электродов.

2. Выявить влияние параметров сварки модулированным током на структурные характеристики наплавляемого металла. Обосновать основные структурные характеристики, существенно влияющие на свойства высоколегированного наплавляемого металла.

3. Исследовать влияние параметров сварки модулированным током на структурно-фазовое состояние и механические свойства сварных швов двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т».

4. Изучить характер изменения структурно-фазового состояния стали 45Х25Н35СБ трубопроводов печей пиролиза в процессе эксплуатации.

5. Исследовать структурно-фазовое состояние и механические свойства сварных швов двухслойных труб «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглеро-женным слоем» в зависимости от параметров сварки модулированным током.

6. Провести апробацию сварки двухслойных труб по разработанным способам в условиях технологических площадок на ЗАО «Нефтеэнергомонтаж» и ООО «Том-скнефтехим». На основе результатов контроля данных сварных соединений разработать рекомендации для внедрения способов сварки в технологию формирования неразъемных соединений на данных предприятиях.

Научная новизна

1. Установлено, что ручная дуговая сварка на постоянном токе двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» электродами ЭА-395/9 (тип Э-11Х15Н25М6АГ2), или сочетанием электродов ЗИО-8 (тип Э-10Х25Н13Г2, корень, заполнение) и УОНИ-13/55 (тип Э50А, облицовка) позволяет сформировать сварные соединения с крупнокристаллической структурой наплавляемого металла. Данная структура обеспечивает угол изгиба при испытаниях на статический изгиб, не превышающий 90... 105°, что не удовлетворяет правилам устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов ПБ 03-585-03.

2. Показано, что к наиболее значимым критериям, влияющим на свойства сварных соединений двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем», относятся: длина пакетов дендритов (Ь), вносящая основной вклад в равноосность зерен (к), угол разо-риентировки пакетов дендритов (/?), уровень микротвердости наплавляемого металла и ее изменение (ДН0) в направлении шов - зона термического влияния - сталь 20.

3. Установлено, что для получения мелкокристаллической разориентирован-ной структуры наплавляемого металла при ручной дуговой сварке двухслойных сталей («сталь 12Х18Н10Т - сталь 20» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем») модулированным током необходимо использовать режим с равными между собой длительностями тока импульса и тока паузы (240...270 мс) при определенном сочетании электродов. Это обеспечивает угол изгиба 120... 130° при испытаниях сварных соединений «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» на статический изгиб.

Практическая значимость

1. Предложен способ сварки двухслойной стали «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т», при котором соединение труб, содержащее две трубы с внутренним эмалевым покрытием и внутренними кольцами из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т, выполняют способом сварки модулированным током с прямоугольной

формой импульсов тока, длительностью тока импульса 240...260 мс, длительностью тока паузы 250...270 мс, силой тока импульса 1„=145 А, силой тока паузы 1„=50 А в три прохода электродами марки ОЗЛ-8.

2. Предложен способ ремонта трубопроводов печей пиролиза из высоколегированных жаростойких сталей (типа стали 45Х25Н35СБ), имеющих науглерожен-ный слой до 5 мм, с помощью сварки с предварительным и сопутствующим подогревом до 750°С. С целью уменьшения температуры отжига после сварки до 750°С при толщине науглероженного слоя больше 1 мм или полного его исключения при толщине науглероженного слоя до 1 мм сварку проводят с использованием униполярных импульсов тока, модулированных по амплитуде. Корневой слой заваривают ручной дуговой сваркой модулированным током покрытыми электродами марки ГС-1. Заполняющие слои выполняют покрытыми электродами марки 03JI-9.

3. Разработанные способы сварки двухслойных сталей использованы для получения неразъемных соединений в условиях технологических площадок на ЗАО «Нефтеэнергомонтаж» и ООО «Томскнефтехим». На основе результатов визуально-измерительного и рентгенографического контролей сварных соединений разработанные способы сварки рекомендованы для внедрения в технологию формирования неразъемных соединений на данных предприятиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ импульсно-дуговой сварки двухслойной стали «сталь 20 - стань 12Х18Н10Т», с прямоугольной формой импульсов тока, длительностью протекания тока импульса 240...260 мс, длительностью протекания тока паузы 250...270 мс, силой тока импульса 1и~145 А, стой тока паузы 1п=50 А электродами марки 03JI-8, защищенный патентом РФ № 2344910;

2. Способ ремонта трубопроводов печей пиролиза «сталь 45Х25Н35СБ - Сталь 45Х25Н35СБ с науглероженньш слоем до 5 мм» с помощью сварки с предварительным и сопутствующим подогревом до 750"С, уменьшением температуры отжига после сварки до 750"С или полного его исключения при толщине науглероженного слоя до 1 мм, с использованием униполярных импульсов тока, модулированных по амплитуде, на который получено положительное решение по заявке на патент № 2007.141.830 от 12.03.09 г.;

3. Комплекс результатов исследований влияния способов сварки, параметров импульсно дуговой сварки, типов и марок электродов, термической обработки на структурно-фазовое состояние, скорость коррозии и механические свойства сварных соединений двухслойных труб.

Личный вклад соискателя заключается в написании литературного обзора по тематике диссертации, постановке задачи диссертации, проведении экспериментов, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, написании статей и патентов по теме диссертации.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Региональной научно-технической конференции «Сварка и контроль - 2005», г. Челябинск, 2005 г.; Международной школе-семинаре «Новые материалы, создание, структура, свойства», г.Томск, 2006.; «Современные проблемы повышения эффективности сварочного

производства», г. Тольятти, 2006 г.; XII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии», г.Томск, 2006 г.; IV Международной научно-технической конференции "Современные проблемы машиностроения", г. Томск, 2008 г.; Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии», г. Томск, 2009 г.; Международной научно-практической конференции "Сла-вяновские чтения", г. Липецк, 2009 г.

Дубликвчии.Результаты работы опубликованы в 20 печатных работах, в том числе 4 статьях в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ, получен 1 патент РФ и положительное решение на выдачу патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка литературы из 174 наименований, приложения, содержит 145 страниц машинописного текста, включая 24 таблицы и 55 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель исследований, научная новизна и практическая значимость.

В первом разделе «ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СВАРИВАЕМОСТИ» проанализированы проблемы коррозионного разрушения трубопроводов нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностей.

Показано, что при формировании неразъемного соединения транспортных трубопроводов нефтедобывающей промышленности возникает необходимость сварки двухслойных труб, состоящих из аустенитного (Сталь 12Х18Н10Т) и феррито-перлитного (Сталь 20) слоев. При ремонтной сварке труб печей пиролиза нефтеперерабатывающей промышленности необходимо соединять трубы из стали 45Х25Н35СБ, имеющей науглероженный слой толщиной до 5 мм с исходным металлом трубы, то есть формировать неразъемное соединение условно двухслойных труб.

Установлено, что при сварке технологических труб из двухслойных сталей существуют проблемы, связанные с формированием переходных и закалочных структур при перемешивании основного и электродного металлов, относящихся к разным структурным классам. Приведены существующие пути решения данных проблем. Рассмотрена возможность применения способа сварки модулированным током в качестве альтернативного для соединения двухслойных труб. Указаны достоинства данного способа сварки. На основании изложенного сделан вывод об актуальности проведения исследований сварки технологических труб из двухслойных сталей. Данные технологические трубопроводы контролируются Ростехнадзором РФ.

Во втором разделе «МАТЕРИАЛЫ, АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ» представлены материалы, применяемые в работе и методы их исследования. Объектами исследований являлись образцы сварных соединений двухслойных труб (рис.1), полученных ручной дуговой сваркой постоянным и модулированным током. Сварку осуществляли с использованием выпрямителя ВДМ-1001 и балластного реостата РБ-306. Для модуляции постоянного тока использовали устройство УДИ-301. Амплитудное значение тока задавали балластным реостатом РБ-306, а ве-

личину тока паузы - устройством УДИ-301. При наплавке и сварке модулированным током варьировались такие параметры, как длительность тока импульса и длительность тока паузы с целью всестороннего анализа формирующихся структур.

Рис. 1. Форма сварных соединений двухслойных сталей «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» (а), «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем» (б)

Величины тока импульса и тока паузы не изменялись и составляли 145 и 50 А соответственно. Алгоритм модуляции тока (рис.2) предусматривал формирование дополнительных кратковременных импульсов тока (Тдоп.имп =8,6 мс; f=28 Гц) в период низкого энергетического уровня с целью обеспечения технологической устойчивости процесса сварки покрытыми электродами. Выбор значений тока импульса и тока паузы, а также формы импульсного тока обоснован в работах [1,2].

Структурные исследования проводили методами металлографии с помощью оптического микроскопа METAM-JIB 31. Фрактографическое исследование поверхности изломов разрушенных образцов проводили с использованием растрового электронного микроскопа Philips SEM 515, снабженного микроанализатором EDAX ECON IV. Рентгеноструктурный анализ осуществляли с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН- У Ml.

Микротвердость металла определяли на приборе ПМТ-3. Испытания на статический изгиб и статическое растяжение проводили согласно ГОСТ 6996-66. При испытаниях на стойкость к питтинговой коррозии сварные швы выдерживали в 10%-ном водном растворе FeCl}-6H20 при температуре (20 ± 1)°С по три образца на одно испытание (ГОСТ 9.912-89).

В третьем разделе «СВАРКА ДВУХСЛОЙНЫХ ТРУБ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ» приведены результаты исследований сварных соединений двухслойных сталей «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем». Сварку двухслойной стали «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» осуществляли по девяти режимам, отличающимся марками применяемых электродов и их сочетаниями при формировании корня, заполнения и облицовки шва. Показано, что при послойном исполнении сварного соединения разными марками электродов (корень шва со стороны нержавеющей стали - аустенитными электродами, заполняющие слои феррито-перлитными), наряду с основной структурой образуется бейнитная, бейнитно - мартенситная или мартенситная неравновесные структуры.

Рис. 2. Осциллограмма тока в сварочной цепи: масштаб по вертикальной оси ^¡=50 А/дел; по горизонтальной - ц,= 100 мс/дел

Формирование данных структур обеспечивает неравномерное распределение микротвердости по толщине наплавленного металла (рис. 3,а,б) и образование трещин в металле шва, околошовной зоне (ОШЗ) или в зоне термического влияния (ЗТВ).

н ,

МПа

3000 1

1000

УОНИ-13/55

заполнение, облицовка

О 20 40 60 Ьх10-2 МКМ

а

Рис. 3. Распределение микротвердости по толщине металла шва

нг , МПа 4000

3000

1000

ЭА-395/9

корень, заполнение, облицовка

40 ЬхЮ"

В

При выполнении корня сварного соединения электродами марки ЗИО-8, а последующих слоев электродами марки У ОНИ-13-55 формируется аустенитно-мартенситная структура. О наличии мартенсита в зоне сплавления свидетельствуют данные рентгеноструктурного анализа, микроструктура (пластинчатая его морфология) и высокая микротвердость (рис. 4,а,б).

При формировании корня шва и заполнении электродами ЗИО-8, а облицовке -электродами УОНИ-13/55 в зоне перемешивания наплавляемого металла «заполнение-облицовка» сталь 12Х18Н10Т не принимает участия, вследствие чего образования метастабильных структур не происходит. В этом случае, также как и при формировании сварного шва электродами марок ЭА-395/9, ОЗЛ-8, НИАТ-5, наблюдается наиболее однородное распределение микротвердости по толщине металла шва , (рис. 3,в). При испытаниях на статический изгиб максимальный угол изгиба (90... 105°) I показали сварные соединения, выполненные электродами марки ЭА-395/9, и сочетанием электродов ЗИО-8 (корень, заполнение), УОНИ-13/55 (облицовка). По правилам устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов ПБ 03-585-03, минимальный угол изгиба для низколегированных сталей должен составлять 120°, для аустенитных - 100°.

На основе анализа проведенных исследований обоснован выбор данных сварочных материалов. Можно предположить, что дополнительное целенаправленное влияние на формирование структуры в процессе сварки (например, способ сварки модулированным током) в сочетании с выбранными марками электродов позволит

3000-

2000-

20 40 60 Ьх 10-2, „км

а б

Рис. 4. Микроструктура (а) и распределение микротвердости по зоне термического влияния (б) участка сварного соединения «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т», выполненного сочетанием электродов ЗИО-8 (корень) - УОНИ-13/55 (заполнение и облицовка)

получить сварное соединение двухслойных сталей, которое при испытаниях будет обеспечивать угол изгиба не менее 120°.

Для оценки возможности сварки условно "двухслойных" труб «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем», изучено изменение структуры и фазового состава стали 45Х25Н35СБ трубопроводов печей пиролиза на основе их анализа в исходном состоянии, после 20 тыс. часов наработки и после выхода из эксплуатации.

В исходном состоянии аустенитная сталь 45Х25Н35СБ имеет литое строение с включениями карбидов хрома типа Сг3С2. Распределение микротвердости по толщине стенки трубы равномерное и составляет 2500 МПа (рис. 5,а). После эксплуатации 20 тыс.ч. по границам аустенитных зерен наблюдается интенсивное выпадение карбидов хрома типа Сг7Сз. В дальнейшем со стороны внутренней поверхности трубы в результате наличия углеводородов и высокой температуры идет активная диффузия углерода, приводящая к более значительному увеличению количества карбидов хрома в этом объеме материала. Это приводит к росту среднего значения твердости данной зоны до 3000 МПа с одновременным увеличением разброса значений (2200...4300 МПа) (рис. 5,6). Выделение и коагуляция карбидов по границам зерен способствует охрупчиванию последних. Одновременное действие МКК и выделение хрупких карбидов приводит к образованию микротрещин и пор, которые в ходе эксплуатации объединяются. Проникающий внутрь рабочий газ продолжает интенсивно насыщать углеродом приповерхностный к трещинам объем металла. Это приводит к дополнительному образованию карбидов пластинчатой формы типа Сг2зСб-Образование дисперсных карбидов СггзСб способствует повышению среднего значения микротвердости этого объема материала до 3500 МПа (рис. 5,в) с одновременным увеличением ее разброса (2300.. .4500 МПа).

нц, МПа 4000

нц, МПа 4000

3000-

0 4 8 Ц мм 0 4 8 и мм

а б в

Рис. 5. Распределение микротвердости по толщине стенки трубы, изготовленной из стали 45Х25Н35СБ в исходном состоянии (а), после 20 тыс.ч. эксплуатации (б), после выхода из эксплуатации (в)

Данные структурно-фазовые изменения стали приводят к неравномерному распределению легирующих элементов по толщине стенки трубы (рис. 6), формированию трещин и, следовательно, выбраковке труб.

Согласно принятой технологии ремонта трубопроводов печей пиролиза, в процессе сварки осуществляются предварительный и сопутствующие подогревы до 750°С, а после сварки - отжиг при 950°С в течение часа с охлаждением под слоем теплоизоляции. Высокий отжиг позволяет частично растворить выделившиеся карбиды. Их средний диаметр составляет с1ср = 4,2 мкм, а дисперсия ап = 4,4 мкм. Меньшая температура отжига или его отсутствие способствует увеличению как

среднего размера карбидных частиц, так и дисперсии их распределения (500°С - (1ср = 5.6 мкм, ст„ = 6 мкм; без отжига - с1ср = 6 мкм, ап = 6,8 мкм), что приводит к образованию трещин, распространяющихся преимущественно по металлу корня шва.

Таким образом, диффузия углерода в процессе эксплуатации стали 45Х25Н35СБ приводит к изменению ее структурно-фазового состава с образованием «двухслойной» структуры металла трубы. В ходе ремонта таких труб возникает необходимость применения сложной термической обработки при формировании сварного соединения ручной дуговой сваркой на постоянном токе.

Можно предположить, что применение альтернативного способа сварки, например, ручной дуговой сварки модулированным током, позволит упростить термическую обработку при сохранении уровня прочности сварного соединения.

В четвертом разделе «ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯЦИИ ТОКА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АУСТЕНИТНОГО НАПЛАВЛЯЕМОГО МЕТАЛЛА» проведены исследования структуры и мик'ротвердости аустенитйого металла, наплавленного в три прохода на сталь 12Х18Н10Т электродами марки ОЗЛ-8, и на сталь 45Х25Н35СБ со стороны науглероженного слоя (первый - электродами ГС-1; второй и третий - электродами ОЗЛ-9А) с помощью модулированного и постоянного тока. Величина постоянного тока составляла 90 А.

На рис. 7 представлены схема формирующейся структуры наплавленного металла и ее оценка: Р - угол разориентировки пакетов ден-дритов (зерен), град; Ь - длина пакетов денд-ритов, мкм; Ь - ширина пакетов дендритов, мкм.

При анализе микроструктуры металла, наплавленного на исследуемые стали, было выявлено, что минимальный угол разориентировки пакетов дендритов (5... 15°) наблюдается при ручной дуговой наплавке постоянным током или модулированным током по режимам, у которых длительности импульса и паузы в 2...4 раза отличаются друг от друга (рис. 8,а,в). Средние размеры зерен для всех исследуемых режимов наплавки практически не отличаются друг от друга (135... 164 мкм для наплавок на сталь 12Х18Н10Т, 320...390 мкм для наплавок на сталь 45Х25Н35СБ), однако дисперсия размеров зерен отличается в 2...2,5 раза (рис. 8,6,г).

Наибольшую дисперсию размеров зерен имеют наплавки, выполненные модулированным током с тп~400 мс и постоянным током, а наименьшую - модулированным током с т„ -250 (240...260).^е;: Тп -260 (250, ;:;270>мс и-'дополнитёльно для стали 12Х18Н10Т с ти~80 (70...90) мс, а тп~260 (250...270) мс. Однородность размера

10

Сг, % вес

о 2000 4000 6000 мкм 8000

Рис. 6. Распределение хрома по толщине трубы до (1) и после (2) эксплуатации

ПАКЕТ ДЕНДРИТОВ

Рис. 7. Схема формирующейся структуры наплавленного металла

зерна обеспечивает равномерное распределение микротвердости по толщине наплавленного металла (рис. 9).

Рис.8. Угол разориентировки (а,в) и дисперсия размеров зерен (б,г) металла, наплавленного на сталь 12Х18Н10Т и на сталь 45Х25Н35СБ соответственно но режимам:

№ I 2 3 4 5 6 7 8 9 | 10

т„ (мс): 150 80 350 400 50 80 100 250 300 пост.

тп (мс): 365 260 260 400 450 75 400 260 170 Ток

Н ;,г

МПа 4000

ти=80 Мс •¿п=260'мс

3001 2001 1001

хЮ-2 I

Н, ,Г МПа 4000

3000. 2000 100

I ^=250 мс

- I---^„=260 мс

I I

1?Х18Н-|0Т

| х10-2 ц мкм

Н , МПг 400

3001 2000 100<

10-

ти=250 мс -тп=260 мс

45Х25Н35СБ

хр-2 Ци

0 20 40 60 0 20 40 60 0 20 40 60

Рис. 9. Распределение микротвердости по толщине наплавленного металла

Основываясь на результатах данных исследований можно предположить, что прочные сварные соединения рассматриваемых двухслойных труб позволят получить режимы сварки модулированным током, обеспечивающие большой угол разориентировки пакетов дендритов и минимальную их дисперсию.

В пятом разделе «СВАРКА ДВУХСЛОЙНЫХ ТРУБ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ» проведены исследования структуры и свойств сварных соединений двухслойных сталей «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем», выполненных ручной дуговой сваркой модулированным током.

Анализ результатов исследования, представленных в четвертом разделе, показал, что применение способа сварки модулированным током позволяет не только регулировать кристаллизацию металла шва, но и влиять на глубину противления основного металла. Это напрямую зависит от тепловложения. Из литературы известно пять способов расчета погонной энергии. Для всех пяти способов получены расчетные значения величины погонной энергии при ручной дуговой сварке модулированным током по режимам с длительностью тока импульса -80 и -250 мс, длительностью тока паузы -260 мс и при сварке на постоянном токе. Оказалось, что наиболее приемлемым способом расчета, результаты которого совпадают с экспериментально полученными данными по протяженности зоны термического влияния, является способ, предложенный в [3]. На основе указанного способа расчета и данных экспе-

римента установлено, что применение электродов марки ОЗЛ-8 приводит к уменьшению величины погонной энергии на 10. ..30% по сравнению с электродами марок НИАТ-5 и ЭА-395/9. Это обусловлено высоким коэффициентом наплавки электродов марки ОЗЛ-8, что приводит к увеличению скорости сварки и, как следствие, уменьшению погонной энергии и протяженности зоны термического влияния.

Сварное соединение «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т». Сварку двухслойных образцов «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» выполняли электродами марок ОЗЛ-8, НИАТ-5 и ЭА-395/9 по режимам с длительностью импульса -80 и -250 мс, длительностью паузы -260 мс.

Режим сварки модулированным током с длительностью импульса -80 мс в три раза меньшей длительности паузы (-260 мс) приводит к зашлаковыванию металла шва вследствие недостаточного давления дуги для оттеснения шлаковой ванны (рис. 10,а).

Микроструктура металла швов по всей ее толщине имеет дендритное строение. Замечено, что при сварке модулированным током средняя длина пакетов дендритов Ь меньше (рис. 10,6), а угол разориентации /? больше, чем при сварке на постоянном токе (рис. 10,в). Применение режима сварки с ти~250 мс электродами ОЗЛ-8 позволяет получить пакеты дендритов в два раза короче (Ь = 0.65 мм), чем при сварке на постоянном токе (Ь = 1,3 мм). Несмотря на то, что электроды марок НИАТ-5 и ЭА-395/9 относятся к одному типу Э-11Х15Н25М6АГ2, средняя длина пакетов дендритов при использовании электродов марки ЭА-395/9 больше в 1,4 раза, чем при использовании электродов марки НИАТ-5. Это связано с ускоряющим действием азота нарост зерна аустенита, который входит в состав электродов ЭА-395/9.

а б в

Рис. 10. Микроструктура металла шва после сварки модулированным (а - (т„ — 80 мс, тп ~ 260 мс) б - (ти ~ 250 мс, т„ - 260 мс)) и постоянным (в) током

Сравнивая ширину и длину пакетов дендритов, была оценена их равноосность (k=b/L). Выявлено, что наибольшую равноосность имеют пакеты дендритов в сварных соединениях, выполненных модулированным током электродами НИАТ-5 и ЭА-395/9 при т„ ~ 80 мс, и электродами ОЗЛ-8 при ти ~ 250 мс.

Средние значения микротвердости металла швов максимально отличаются между собой на 450...500 МПа. Наиболее равномерное её распределение по толщине шва наблюдается при сварке модулированным током с т„~250 мс, тп~260 мс. Этот же режим позволяет получить наименьшую дисперсию микротвердости в направлении шов - ЗТВ - сталь 20.

При испытаниях сварных соединений на статический изгиб наибольший угол изгиба (130°) получен на соединении, выполненном сваркой модулированным током с ти~250 мс, тп~260 мс электродами марки ОЗЛ-8. Наименьший угол изгиба (69°) -

на соединении, выполненном электродами марки НИАТ-5 при использовании режима с ти~80 мс, тп~260 мс.

При испытаниях на статическое растяжение сварные соединения, выполненные сваркой модулированным током с ти~80 мс, тп~260 мс, разрушились по зоне термического влияния, а сваркой с т„~250 мс, т„~260 мс - по основному металлу.

Анализ результатов испытаний металла швов на стойкость к питтинговой коррозии показал, что процесс коррозии идет интенсивно в течение первых 24 часов. При этом металл швов сварных соединений, полученных сваркой модулированным током с ти~250 мс, тп~260 мс, коррозирует со скоростью, меньшей на 25...40 %, чем металл швов других сварных соединений.

Минимальная скорость коррозии наблюдается в металле сварного шва, выполненного электродами марки ЭА-395/9. Замечено, что коррозия происходит исключительно в тех участках шва, где в процессе сварки происходило перемешивание электродного металла и стали 20. Корень шва, в котором в большей степени участвует сталь 12Х18Н10Т, во всех образцах оставался стойким к питтинговой коррозии.

Таким образом, сварка модулированным током (т„~250 мс, тп~260 мс) двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» электродами марки 03JI-8 позволяет получать прочное сварное соединение, стойкое к питтинговой коррозии.

Сварное соединение «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглерожен-ным слоем». Сварку двухслойных образцов «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем» выполняли с предварительным подогревом до 750°С по режиму с длительностью импульса 250 мс, длительностью паузы 260 мс. Часть образцов подвергалась отжигу после сварки при температурах 300, 500, 750 и 950°С.

Измельчение структуры первичной кристаллизации, увеличение угла разориен-тации при сварке модулированным током и отжиг при температурах 950 и 750°С позволяют релаксировать внутренние напряжения и, следовательно, получить сварное соединение без трещин (рис. 11,а). Отжига при температурах 300 и 500°С не достаточно для релаксации термических напряжений и растворения грубых карбидных выделений типа Сг7С3, Сг2зС6, поступающих из науглероженного слоя при формировании корня шва, что в результате приводит к появлению трещин в наплавленном металле сварных соединений (рис. 11,6). Образование трещин не наблюдается в образцах, имеющих науглероженный слой толщиной до 1 мм, даже при отсутствии отжига.

Рис. ] ]. Микроструктура металла шва: отжиг 750°С (а), отжиг 500°С (б)

Средний диаметр карбидов в металле швов, выполненных сваркой модулированным током независимо от температуры отжига, на 25...40 % меньше, чем в металле

13

швов, выполненных сваркой на постоянном токе (рис. 12,а), и в два раза меньше диаметра карбидов, выделяющихся при эксплуатации в основном металле. Температура

<1с!

.9509.С 5-безотжига 75С°С 6 - пост, юк 500°С 300°С

100(

отжиг 300°С

Н;

МПа 3000

2000"

1000

отжиг 750°С

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 ¡¡т™а о 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 шов осн. металл хЮ"2!., мкм х1о-2ц мкм

а б в

Рис. 12. Средний размер карбидов (а) и распределение микротвердости по толщине металла шва (б,в)

отжига влияет на равномерность выделения карбидов по объему наплавляемого металла и, следовательно, на однородность в распределении микротвердости по толщине металла шва.

Неравномерное выделение карбидов хрома в металле швов, подвергнутых низкому отжигу, вызывает большой разброс значений микротвердости по толщине сварного шва (рис. 12,6). Наиболее равномерное распределение микротвердости по толщине металла шва наблюдается в сварных соединениях после отжигов 500, 750 и 950°С (рис. 12,в). При этом среднее значение микротвердости сварных швов не превышает 2500 МПа, что удовлетворяет требованиям РД по ремонту трубопроводов печей пиролиза.

Более равномерная и дисперсная структура сварных швов по сравнению с основным металлом, в процессе эксплуатации которого увеличивается как объемная доля карбидов хрома по границам зерен со стороны внутренней стенки трубы (диффузия углерода), так и их средний размер, приводит при испытаниях на статический загиб к разрушению образцов по основному металлу. Угол изгиба при этом не превышает 30°.

Рис. 13. Фрактография изломов: со стороны внутренней стенки трубы (науглероженный слой) (а), со стороны внешней стенки трубы (б)

При испытаниях сварных соединения на статическое растяжение разрушение всех образцов происходит по основному металлу. Анализ изломов образцов после испытаний на растяжение свидетельствует о том, что со стороны науглероженного

слоя изломы представлены как типично хрупкие (рис. 13,а). Явно видны хрупкие участки скола и межзеренного разрушения. На фасетках скола видны многочисленные вторичные трещины. Встречаются только отдельные изолированные участки вязкого отрыва. Для исходного материала и материала со стороны внешней стенки трубы, где отсутствует науглероживание, излом типично хрупко-вязкий (рис. 13,6). Участки хрупкого скола отдельных карбидных составляющих окружены со всех сторон участками вязкого отрыва. Микрорельеф данных поверхностей имеет ямочное строение, характерное для вязкого излома.

Таким образом, сварка модулированным током (т„~250мс, т„~260мс) условно двухслойных труб «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем» позволяет снизить температуру отжига до 750°С при толщине науглерожен-ного слоя более 1 мм или полностью его исключить при толщине науглероженного слоя менее 1 мм и получить одновременно равнопрочное сварное соединение.

Планируемый экономический эффект от внедрения разработанного способа сварки двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» составит ~126 тыс. руб. при сварке одного километра трубопровода. При внедрении разработанного способа сварки двухслойных труб «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем» планируемый экономический эффект составит ~4 тыс. руб. при замене 100 дефектных участков змеевиков печей пиролиза в процессе ремонта.

В приложении представлены протоколы механических испытаний сварных соединений, акт о проведении сварки натурных образцов на ООО «Томскнефтехим» по разработанному способу и заключения по визуально-измерительному и радиографическому контролям данных сварных соединений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе использования широкой номенклатуры электродов при ручной дуговой сварке на постоянном токе двухслойных сталей, состоящих из аустенитного и феррито-перлитного слоев, обосновано применение электродов типа Э-11Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) или сочетания электродов типа Э-10Х25Н13Г2 (ЗИО-8, корень и заполнение) и Э50А (УОНИ-13/55, облицовка), обеспечивающее угол изгиба при испытаниях на статический изгиб, не превышающий 90... 105°.

2. Показано, что при сварке на постоянном токе и при сварке модулированным током наиболее значимыми критериями, влияющими на свойства сварных соединений двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем», являются: длина пакетов дендритов (X), вносящая основной вклад в равноосность зерен (к), угол разориентировки пакетов дендритов (р), микротвердость наплавляемого металла и уровень ее изменения в направлении шов - ЗТВ - сталь 20.

3. Установлено, что способ сварки модулированным током по сравнению со сваркой на постоянном токе позволяет сформировать структуру наплавленного металла с меньшей длиной пакетов дендритов (в 1,5-2 раза), большей их равноосно-стью (в 2-3 раза) и большим (в 6-9 раз) углом разориентировки. Это способствует получению прочных сварных соединений стойких к питтинговой коррозии.

4. Разработаны способы сварки модулированным током двухслойных труб в нефтедобывающей («сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т») и нефтеперерабатывающей («сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем») отраслях промышленности с длительностями тока импульса 240...260 мс, тока паузы 250...270 мс и величинами тока в импульсе 145А, тока в паузе 50А, при использовании определенного сочетания электродов и режимов термической обработки, защищенные патентом РФ и положительным решением по заявке на патент.

5. Разработанные способы сварки двухслойных сталей использованы для получения неразъемных соединений в условиях технологических площадок на ЗАО «Неф-теэнергомонтаж» и ООО «Томскнефтехим». По результатам механических испытаний разработанные способы сварки рекомендованы для внедрения в технологию формирования неразъемных соединений на данных предприятиях. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных способов составляет 130126 руб.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Гнюсов С.Ф., Романова A.A. (Хайдарова A.A.), Советченко Б.Ф. Влияние длительности эксплуатации трубопроводов печей пиролиза на структуру сварного шва и основного металла // Сварка в Сибири. - 2005. - №2. - С. 36-38.

2. Гнюсов С.Ф., Романова A.A. (Хайдарова A.A.), Советченко Б.Ф. Влияние применения сварочных электродов на качество биметаллических стыков сталь 20 -сталь 08Х18Н10Т нефтегазовых трубопроводов // Сварка в Сибири. - 2005. - №2. -С. 56-59.

3. Гнюсов С.Ф., Хайдарова A.A., Советченко Б.Ф. Влияние параметров режима сварки на образование сварного соединения из стали 45Х25Н35СБ со сложным фазовым составом // Тяжелое машиностроение. - 2008. - №4. - 21-24.

4. Гнюсов С.Ф., Хайдарова A.A., Советченко Б.Ф. Изменение структуры стали 45Х25Н35СБ в процессе эксплуатации // Тяжелое машиностроение. - 2008. - №6. -С. 25-28.

5. Гнюсов С.Ф., Хайдарова A.A., Советченко Б.Ф. Особенности сварки двухслойных труб из сталей 12Х18Н10Т и 20 // Сварочное производство. - 2009.-№8. - С. 9-15.

6. Гнюсов С.Ф., Хайдарова A.A., Советченко Б.Ф. Влияние способа сварки на структуру и свойства сварных соединений разнородных сталей с аустенитным швом (4.2) // Сварочное производство. - 2009.-№12. - С. 3-9.

7. Пат. 2344910 РФ. Способ сварки эмалированных труб с внутренней защитой сварного стыка / Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф. Опубл. 27.01.2009.

8. Заявка на патент № 2007.141.830 РФ. / Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф. Положительное решение от 12.03.09 г.

9. Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф. Изменение структуры и особенности ремонтной сварки трубопроводов печей пиролиза // Сбор. док. Всероссийской науч. тех. конф. «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства» Т1. / ТГУ. - Тольятти, 2006,- С. 88-91.

10. Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф. Влияние способа сварки на образование сварного соединения из стали 45Х25Н35СБ со сложным фазовым составом // Труды IV

Международной науч. тех. конф. «Современные проблемы машиностроения». / ТПУ. - Томск, 2008. - С. 304-307.

11. Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф. Сварка двухслойных труб из стали 20 и стали 12Х18Н10Т // Труды IV Международной науч. тех. конф. «Современные проблемы машиностроения». / ТПУ. - Томск, 2008. - С. 307-311.

12. Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф. Импульсно-дуговая сварка двухслойных труб сталь 20-сталь 12Х18Н10Т // Труды IV Международной науч. тех. конф. «Современные проблемы машиностроения». / ТПУ. - Томск, 2008. - С. 311-315.

13. Хайдарова A.A., Гнюсов С.Ф. Особенности формирования структуры при импульсно-дуговой наплавке на сталь со сложным фазовым составом // Труды IV Международной науч. тех. конф. «Современные проблемы машиностроения». / ТПУ. - Томск, 2008. - С. 315-319.

Цитируемая литература:

1. Мазель А.Г., Дедюх Р.И., Князьков А.Ф. Устойчивость горения дуги при ручной дуговой сварке модулированным током. // Сварочное производство. - 1975. -№8. - С. 27-29.

2. Мазель А.Г., Дедюх Р.И. О стабильности процесса ручной дуговой сварки модулированным током. // Сварочное производство. - 1978. - №12. - С. 11-13.

3. Барабохин Н.С., Сошко И.Ф. К расчету мощности импульсной дуги. // Сварочное производство. -1976. - №5. - С. 18-20.

! ISO 9001

Подписано к печати 10.11.2009. Формат 60x84/16. Бумага «Снегурочка».

Печать XEROX. Усл.печ.л. 1,05. Уч.-изд.л. 0,95. _Заказ 1367-09. Тираж 100 экз._

Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008

ИЗДАТЕЛЬСТВО 1ГТПУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СВАРИВАЕМОСТИ.

1.1 Коррозионная стойкость технологических трубопроводов.

1.1.1 Коррозия внутренней поверхности трубопроводов нефтедобывающей промышленности. Способы защиты.

1.1.2 Коррозия трубопроводов нефтеперерабатывающей промышленности и методы борьбы с ней.

1.2 Особенности сварки технологических трубопроводов из двухслойных сталей.

1.2.1 Сварка транспортных трубопроводов нефтедобывающей промышленности.

1.2.2 Ремонтная сварка трубопроводов печей пиролиза нефтеперерабатывающей промышленности.

1.3 Способ сварки модулированным током.

1.4 Постановка задачи.

2 МАТЕРИАЛ, АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Структура и механические свойства используемых сталей.

2.2 Применяемые сварочные материалы.

2.3 Режимы наплавки.

2.4 Изготовление.образцов двухслойных сталей.

2.5 Структурно-фазовые исследования.

2.6 Механические испытания.

2.7 Коррозионные испытания.

3 СВАРКА ДВУХСЛОЙНЫХ ТРУБ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ. 62 3.1 Сварка двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т».

3.1.1 Структурные исследования сварных соединений.

3.1.2 Механические испытания сварных соединений.

3.2 Сварка двухслойных труб «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем».

3.2.1 Изменение структурно-фазового состава стали 45Х25Н35СБ в процессе эксплуатации.

3.2.2 Структурные исследования сварных соединений.

Выводы.

4 ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯЦИИ ТОКА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ НАПЛАВЛЯЕМОГО ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО МЕТАЛЛА.

4.1 Структурные исследования аустенитного металла, наплавленного насталь 12Х18Н10Т.

4.2 Структурные исследования аустенитного металла, наплавленного на сталь 45Х25Н35СБ со стороны науглероженного слоя.

Выводы.

5 СВАРКА ДВУХСЛОЙНЫХ ТРУБ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ.

5.1 Сварка двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н1 ОТ».

5.1.1 Расчеты тепловых процессов при сварке модулированным током.

5.1.2 Структурные исследования сварных соединений двухслойной стали «сталь 20 - сталь 12X18Н10Т».

5.1.3 Испытания на статический изгиб.

5.1.4 Испытания на статическое растяжение.

5.1.5 Испытания.на стойкость к питтинговой коррозии.

5.2 Сварка двухслойных труб «сталь 45Х25Н35СБ - 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем».:

5.2.1 Структурные исследования сварных соединений.

5.2.2 Испытания на статический изгиб.

5.2.3 Испытания на статическое растяжение.

5.3 Практическое применение разработанных способов сварки двухслойных труб и ожидаемый экономический эффект.

Выводы.

В настоящее время в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях трубопроводы изготавливают из различных марок трубных сталей. Однако в большинстве случаев они не дорабатывают своего нормативного срока эксплуатации за счет коррозионных разрушений. Это обусловлено рядом причин: добыча нефти в условиях Крайнего Севера (значительный перепад температур), прокладка трубопроводов в заболоченных и обводненных районах (стресскоррозия), усложнение технологического процесса добычи нефти (использование технологий направленных на увеличение отдачи пластов) и ее переработки (пиролиз). Все эти причины в большей или меньшей степени влияют на коррозионные разрушения внутренней поверхности трубы при транспортировке нефти или развития межкристаллитной коррозии при ее переработке в условиях высоких температур.

В первом случае, в нефтедобывающей промышленности, способом защиты внутренней поверхности трубопроводов от коррозии является нанесение лакокрасочных материалов и эпоксидных смол. Сварные стыки таких трубопроводов содержат внутренние кольца из коррозионно-стойких сталей. Сварку данных стыков осуществляют как двухслойных «сталь 20 — сталь 12Х18Н10Т». В настоящее время сварку двухслойных сталей ведут с использованием сочетания электродов, предназначенных для сварки каждого слоя в отдельности или использования специальных мер по наложению шва. Но даже в этом случае на границах сплавления разнородных сталей могут образовываться закалочные структуры, вызывая образование трещин сразу после сварки или в период эксплуатации трубопроводов. Это требует дополнительных затрат по выбраковке и ремонту данных сварных соединений.

Во втором случае, в процессе эксплуатации трубопроводов печей пиролиза из стали 45Х25Н35СБ (либо ее немецкого аналога PG25/35Nb) в камерах радиации на змеевики одновременно воздействует высокая температура (~950°С) и углеводородная среда, что приводит к интенсивному науглероживанию внутренней стенки трубы. Атомы хрома в данных условиях активно диффундируют к границам зерен, образуя химические соединения карбидов хрома. Это приводит к развитию межкристаллитной коррозии, образованию трещин и, как следствие, в дальнейшем выбраковки данных участков змеевиков. Структурно-фазовый состав металла науглероженного слоя и основного объема металла трубы существенно отличается. Данную трубу в полной мере можно условно принять за "двухслойную". Следовательно, в процессе ремонта таких трубопроводов необходимо проводить сварку труб имеющих науглероженный слой, т.е. сварку "двухслойных" труб. Это приводит к усложнению технологии сварки труб печей пиролиза при проведении ремонтных работ, которая до сих пор окончательно не отработана. В настоящее время при проведении ремонтной сварки трубопроводов печей пиролиза применяется сложная термическая обработка, которая заключается в предварительном и сопутствующем подогреве свариваемых кромок до 750°С и в послесварочном отжиге при 950°С в течение часа с охлаждением под слоем теплоизоляции.

Следовательно, для обоих случаев металл двухслойных труб отличается как по содержанию углерода и легирующих элементов, так и по структурно-фазовому составу, что усложняет процесс их сварки. Существующие способы сварки требуют больших временных и энергетических затрат. Таким образом, дальнейшие исследования в области разработки новых более экономичных способов сварки двухслойных труб являются актуальными.

Целью настоящей работы является разработка способов« сварки двухслойных труб, использующихся в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промыгиленностях («сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероэ/сенным слоем»), позволяющих получить прочные сварные соединения с одновременным уменьшением трудоемкости и энергозатрат при их формировании.

Научная новизна

1. Установлено, что ручная дуговая сварка на постоянном токе двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» электродами ЭА-395/9 (тип Э-11Х15Н25М6АГ2), или сочетанием электродов ЗИО-8 (тип Э-10Х25Н13Г2, корень, заполнение) и УОНИ-13/55 (тип Э50А, облицовка) позволяет сформировать сварные соединения с крупнокристаллической структурой наплавляемого металла. Данная структура обеспечивает угол изгиба при испытаниях на статический изгиб, не превышающий 90. 105°, что не удовлетворяет правилам устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов ПБ 03-585-03.

2. Показано, что к наиболее значимым критериям, влияющим на свойства сварных соединений двухслойных труб «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем», относятся: длина пакетов дендритов (L), вносящая основной вклад в равноосность зерен (к), угол разориентировки пакетов дендритов (J3), уровень микротвердости наплавляемого металла и ее изменение (ДНа) в направлении шов - зона термического влияния — сталь 20.

3. Установлено, что для получения мелкокристаллической разориентированной структуры наплавляемого металла при ручной дуговой сварке двухслойных сталей («сталь 12Х18Н10Т — сталь 20» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем») модулированным током необходимо-использовать режим с равными между собой длительностями тока импульса и тока паузы (240.270 мс) при-определенном сочетании электродов. Это обеспечивает угол изгиба 120. 130° при испытания сварных соединений «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т» на статический изгиб.

Практическая значимость

1. Предложен способ сварки двухслойной стали «сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т», при котором соединение труб, содержащее две трубы с внутренним эмалевым покрытием и внутренними кольцами из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т, выполняют способом сварки модулированным током с прямоугольной формой импульсов тока, длительностью тока импульса 240.260 мс, длительностью тока паузы 250.270 мс, силой тока импульса 1И=145 А, силой тока паузы 1П=50А в три прохода электродами марки ОЗЛ-8.

2. Предложен способ ремонта трубопроводов печей пиролиза из высоколегированных жаростойких сталей (типа стали 45Х25Н35СБ), имеющей науглероженный слой до 5 мм, с помощью сварки с предварительным и сопутствующим подогревом до 750°С. С целью уменьшения температуры отжига после сварки до 750°С при толщине науглероженного слоя больше 1 мм или полного его исключения при толщине науглероженного слоя до 1 мм, сварку проводят с использованием униполярных импульсов тока, модулированных по амплитуде. Корневой слой заваривают ручной дуговой сваркой модулированным током покрытыми электродами марки ГС-1. Заполняющие слои выполняют покрытыми электродами марки 03JI-9.

3. Разработанные способы сварки двухслойных сталей использованы для получения неразъемных соединений в условиях технологических площадок на ЗАО «Нефтеэнергомонтаж» и ООО «Томскнефтехим». На основе результатов визуально-измерительного и рентгенографического контролей сварных соединений разработанные способы сварки рекомендованы для внедрения в технологию формирования неразъемных соединений-на данных предприятиях. Ожидаемый экономический эффект от внедрения данных способов в ценах 2009 года составит —130 тысяч рублей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ импульсно-дуговой сварки двухслойной стали «сталь 20 — сталь 12Х18Н10Т», с прямоугольной формой импульсов тока, длительностью протекания тока импульса 240.260 мс, длительностью протекания тока паузы 250.270 мс, силой тока импульса 1и=145 А, силой тока паузы 1п=50А электродами марки ОЗЛ-8, защищенный патентом РФ №2344910;

2. Способ ремонта трубопроводов печей пиролиза «сталь 45Х25Н35СБ -Сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем до 5 мм» с помощью сварки с предварительным и сопутствующим подогревом до 750°С, уменьшением температуры отжига после сварки до 750°С или полного его исключения при толщине науглероженного слоя до 1 мм, с использованием униполярных импульсов тока, модулированных по амплитуде, положительное решение по заявке на патент № 2007.J41.830 от 12.03.09 г.;

3. Комплекс результатов исследований влияния способов сварки, параметров импульсно дуговой сварки, типов и марок электродов, термической обработки на структурно-фазовое состояние, скорость коррозии и механические свойства сварных соединений двухслойных труб.

Личный вклад соискателя заключается в написании литературного обзора по тематике диссертации, в постановке задачи диссертации, проведении экспериментов, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, написании статей и патентов по теме диссертации.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Региональной научно-технической конференции «Сварка и контроль - 2005», г. Челябинск, 2005 г.; Международной школе-семинаре «Новые материалы, создание, структура, свойства», г.Томск, 2006.; «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства», г. Тольятти, 2006 г.; XII

Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии», г. Томск, 2006 г.; IV Международной научно-технической конференции "Современные проблемы Машиностроения", г. Томск, 2008 г.; Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии», г. Томск, 2009 г.; Международной научно-практической конференции "Славяновские чтения", г. Липецк, 2009 г.

Публикации. Результаты работы опубликованы в 20 печатных работах, в том числе 4 статьях в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ, получен 1 патент РФ и положительное решение на выдачу патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка литературы из 174 наименований, приложения, содержит 145 страниц машинописного текста, включая 24 таблицы и 55 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основе использования широкой номенклатуры электродов при ручной дуговой сварке на постоянном токе двухслойных сталей, состоящих из аустенитного и феррито-перлитного слоев, обосновано применение электродов типа Э-11Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) или сочетания электродов типа Э-10Х25Н13Г2 (ЗИО-8, корень и заполнение) и Э50А (УОНИ-13/55, облицовка), обеспечивающее угол изгиба при испытаниях на статический изгиб не превышающий 90. .105°.

2. Показано, что при сварке на постоянном токе и при сварке модулированным током наиболее значимыми критериями, влияющими на свойства сварных соединений двухслойных труб «сталь 20 — сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем», являются: длина пакетов дендритов (L), вносящая основной вклад в равноосность зерен (к), угол разориентировки пакетов дендритов (/?), микротвердость наплавляемого металла и уровень ее изменения в направлении шов - ЗТВ - сталь 20.

3. Установлено, что способ сварки модулированным током по сравнению со сваркой на постоянном токе позволяет сформировать структуру наплавленного металла с меньшей длиной пакетов дендритов (в 1,5-2 раза), большей их равноосностью (в 2-3 раза) и большим (в 6-9 раз) углом разориентировки. Это способствует получению прочных сварных соединений стойких к питтинговой коррозии.

4. Разработаны способы сварки модулированным током двухслойных труб в нефтедобывающей («сталь 20 - сталь 12Х18Н10Т») и нефтеперерабатывающей («сталь 45Х25Н35СБ - сталь 45Х25Н35СБ с науглероженным слоем») отраслях промышленности с длительностями тока импульса 240.260 мс, тока паузы 250.270 мс, и величинами тока в импульсе 145А, тока в паузе 50А, при использовании определенного сочетания электродов и режимов термической обработки, защищенные патентом РФ и положительным решением по заявке на патент.

5. Разработанные способы сварки двухслойных сталей использованы для получения неразъемных соединений в условиях технологических площадок на ЗАО «Нефтеэнергомонтаж» и ООО «Томскнефтехим». По результатам механических испытаний разработанные способы сварки рекомендованы для внедрения в технологию формирования неразъемных соединений на данных предприятиях. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных способов составляет 130126 руб.

146

1. Марочник сталей и сплавов / Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. - 782 с.

2. Пат. 4162930 США. Austenitic stainless steel havung excellent resistance to intergranular and transgranular stress corrosion cracking / Abe Seizaburo, Kozima Massao. Опубл. 10.09.1998.с*

3. Мукаи Иошихико, Юшида Масаёши. Новые нержавеющие стали и их свариваемость // Welding Social. 1981.- № 3.- С. 230-235.

4. Левтонова Н.М., Свирюкова Л.А. Жаропрочная сталь 20Х25Н12Б для змеевиков печей получения сероуглерода // Материалы и коррозия. -1983.-С. 31-40

5. Nowa stal austenityczna па ruzy piecow petrochemiczhych // Pr. Nauk. USL. Karowicach. Fiz/1 chem. Metali, 1992.-№1 l.-C. 69-80.

6. ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозион-ностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

7. Зубченко А.С., Кумов А.В. Перспективные феррито-аустенитные стали // Тяжелое машиностроение. — 2002. №12. — С. 2-4.

8. Сорокина Н.А., Шлямнев А.П. Коррозионно-стойкие Сг-Мп-стали повышенной прочности — альтернатива Cr-Ni-сталям // Металловедение и термическая обработка металлов. 1999. - №6. — С. 26-31.

9. Шпайдель М.О. Новые азотосодержащие аустенитные нержавеющие стали с высокими прочностью и пластичностью // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2005. №11. — С. 9-13.

10. Ю.Макаренко В.Д., Ковенский И.М. Коррозионная стойкость сварных металлоконструкций нефтегазовых объектов. — М.: Недра, 2000. — 450 с.

11. П.Тетюева Т.В. Исследование причин преждевременного выхода из строя стальных нефтегазопроводных труб // Научно-технический вестник «ЮКОС». 2003. - № 8. - С. 7-12.

12. Инюшин Н.В., Лейфрид А.В. Коррозия внутренней поверхности нефтесборных промысловых трубопроводов // Нефтяное хозяйство. — 2002.-№3.-С. 85-86.

13. Гумеров А.Г., Ямалеев К.М. Дефектность труб нефтепроводов и методы их ремонта. М.: Недра, 1998. - 271 с.

14. Пат. 2102532 РФ. Автоматическая катодная станция / Палашов В.В., Светлов А.Н. Опубл. 20.01.1998.

15. Ягубов Э.З. Конструктивно-технологические принципы проектирования многоканальных трубопроводных систем для транспорта агрессивных сред // Нефтяное хозяйство. 2002. - № 11. - С. 92-93.

16. Кузнецов М.В., Кузнецов A.M. Коррозия и защита нефтегазового и нефтепромыслового оборудования / Изд-во УГНТУ Уфа Повышение безопасности эксплуатации промысловых нефтепроводов. -2004. — 109 с.

17. Протасов В.Н. Полимерные покрытия в нефтяной промышленности. -М.: Недра, 1985.- 192 с.

18. Стеклов О.И., Сюй Шиго, Ли Гаочао. Технология сварки трубопроводов с двусторонним эмалевым покрытием // Сварочное производство. — 1998. — № 2. С. 29-31.

19. Технология эмали и эмалирования металлов / Е.А. Антонова, Л.Л. Гуторова и др. М.: Машиностроение, 1998. - 342 с.

20. Письменный А.С., Шинлов М.Е., Сафронова Е.А. Некоторые особенности индукционной стыковой сваркопайки труб, эмалированных изнутри // Автоматическая сварка. — 1998. №10. — С. 32-37.

21. Гумеров А.Г., Азметов Х.А. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов. — М.: Недра, 1998. — 271 с.

22. Пат. 22497553 РФ. Способ внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб и устройство для его выполнения / Кудинов В.Н., Хатипов В.З., Морозов Г.М., Батов П.А., Валуев В.К. Опубл. 22.11.2001.

23. Черняев В.Д., Ясин Э.М. Эксплуатационная надежность магистральных нефтепроводов. М.: Недра, 1992. - 271 с.

24. Пат. 2155905 РФ. Способ ремонта металлических трубопроводов (варианты) / Гончаров Н.Г.; Гобарев JI.A.; Лопатин Е.В.; Романова И.А.; Сабиров У.Н.; Кенегесов Ю.Т.; Шишко В.А.; Горицкий В.Н. Опубл. 10.09.2000.

25. Пат. 2140038 РФ. Сварное соединение труб с внутренним покрытием и способ соединения труб с внутренним покрытием / Пупков В.Л.; Волков Ю.И.; Просвирова С.К. Опубл. 20.10.1999.

26. Пат. 2131551 РФ. Способ изготовления трубопроводов из эмалированных труб. / Будников В.Ф.; Шачин А.А. Опубл. 10.06.1999.

27. Соединение труб из разнородных металлов. Сварочные конструкции. Справочник. / под ред. С.Н. Киселева М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

28. Шейнман Е. Цена коррозии. По материалам американских справочных изданий. // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2007. -№2. С. 42-44.

29. Краткий справочник металлиста. 4-е изд. перераб. и доп. / под ред. Древаля А.Е., Скороходова Е.А.—М.: Машиностроение, 2005. 136 с.

30. ЭП-300 Инструкция по эксплуатации и ремонту закалочно-испарительных аппаратов производства.

31. Еринов А.Е. Применение радиантных труб в промышленности. -Институт газа АН УССР, Киев, 1965. — 56 с.

32. Тарасенко Л.В. Закономерности формирования химического состава многокомпонентного карбида МгзСб в жаропрочных сталях // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2000. №1. — С. 6-10.

33. Денисова И.К., Карпова Н.М., Фарберн В.М. Рост зерна и выделение карбидной фазы в жаропрочных аустенитных сталях // Термическая обработка и физика металлов. — 1979. №5. -С. 131-136.

34. Симе Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы. М.: Металлургия, 1976. — 568 с.

35. NakaoYoshikuni, Nishimomo Kazutoshi. Снижение склонности к МКК нержавеющих сталей путем поверхностной ТО лазером // Trans. Jap. Weld. Soc. 1986. - 17, № 1. - С. 84-92.

36. Лозоцкая Л.П., Сидлин З.А., Кожевникова Н.А. Маслова Т.М. Влияние кремния на МКК сварных швов стали 02X18Н11 // Защита металлов. -1987.-№3.-С. 452-455.

37. Дергач Т.А. Влияние бора на структуру и стойкость против МКК аустенитной нержавеющей стали // Молод, уч. — науч. тех. прогрессу в металлургии / Материалы 3 научн.-техн. конф. Донецк, 1981. С. 4 — 10.

38. Воробьев Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. М.: Химия, 1975. - 259 с.

39. ГОСТ 160098-80. Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой стали. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

40. Сварка разнородных сталей. Выбор электродов, режимов подогрева и отпуска / под ред. Закс И.А. Л.: Машиностроение, 1973. — 208 с.

41. Матюхин В.И., Коваль В.И., Шаталов В.И., Чернов Л.И., Волохов А.П. Особенности сварки погруженной дугой неплавящимся электродом нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов // Сварочное производство. 1974. - №9. — С. 24-26.

42. Henshler Peter., Urban Manired, Radke Erwin. Полуавтоматическая сварка СНЭ в инертном газе кольцевых швов // ZIS-Mitt.- 1985. № 2. — С. 178-185

43. Aichele Gunter. Сварка хромоникелевых сталей в защитном газе // Schweiz. Maschinenmarkt. 1994.- 94, № 28.-.С. 26-28.

44. Jarvenpaa Seppo, Leinonen Jouko, Karjalainen Pentii, Suutala Niilo. Runsasseosteisen austeniitisen ruostumattoman 6-Mo-feraksen hitsaus // Hitsaustekniikka. 1990. - 40, №2. - C. 69-78.

45. Dehelean Dorin, Pascu Mihaela, Pascu Romulus, Clesiu Romulus, Teerno Anton. Soudage par fiasccau d'electrons des materiaux dissimilairess utilizes dans Industrie chimique / Inst. Soudure et essays mater. Timisoara., 1982. — 327 p.

46. Кучук-Яценко С.И., Никитин А.С., Денисенко A.B. Контактная стыковая сварка аустенитной жаропрочной стали 45Х25Н20С2 // Автоматическая сварка. 1997. - №8. - С. 15-17.

47. Липа Мю. Сварка оплавлением труб пароперегревателей из аустенитной стали Х17Н13М2,5 // Сварочное производство. 1980. - №8. - С. 19-22.

48. Watanabe М. Brittleness at bonded port of welded joint ferritic steel with austenitic stainless steel electrodes // Technology Report Osaka University. -1967. 17,№6.- P. 385-398.

49. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. Физико-химические закономерности. — М.: Машиностроение, 1973. — 448 с.51.3емзин В.Н. Сварные соединения разнородных сталей. — Л.: М.: Машгиз, 1966.-231 с.

50. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. Б.Е. Патона. М., Машиностроение, 1974. - 768 с.

51. Липодаев В.Н., Каховский Ю.Н., Корниенко Т.А. Технологическая прочность аустенитного металла шва при сварке покрытыми электродами // Сварочное производство, 1974. №3. — С. 3-5.

52. Махненко В.И., Великоиваненко Е.А., Шекера В.М., Розыкина Г.Ф., Пивторак Н.И. Остаточные сварочные напряжения в зоне кольцевых сварных стыков трубопроводов из аустенитной стали // Автоматическая сварка. 1998. - №11. - С. 32-39.

53. Скульский В.Ю., Логинов В.П. Сварка стали 02Х8Н22С6 с ускоренным охлаждением // Автоматическая сварка. — 1988. №7. - 56-59.

54. Александров А.Г., Лазебнов П.П., Савонов Ю.Н. Влияние иттрия на коорозионную стойкость сварных соединений стали 12Х18Н10Т // Сварочное производство. 1982. - №2 — С. 12-14.

55. Аснис Е.А., Ильенко Н.П. Применение электродов УОНИ13/45 для сварки разнородных сталей. Химическое машиностроение, 1963. - №2. — С. 36-37.

56. Королев Н.М. Сварка стали Ст.З со сталью Х18Н10Т электродами УОНИ-13/45 // Сварочное производство. 1966. - №2. - С. 19-21.

57. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков. М.: Машиностроение, 1979.-253 с.

58. Снисарь В.В., Липодаев В.Н., Елагин В.П. Влияние легирования аустенитного шва азотом на развитие структурной неоднородности в зоне сплавления с аустенитной сталью // Автоматическая сварка. 1991. - №2. - С. 10-14.

59. Влияние азота и кислорода в защитной среде на структуру и свойства зоны сплавления аустенитного металла с низкоуглеродистой сталью / Снисарь В.В., Елагин В.П., Грабин В.Ф., Новикова Д.П., Савицкий М.М. // Автоматическая сварка. 1999. - №7. — С. 15-19.

60. Житников А.П., Закс И.А. Влияние азота на структуру аустенитного металла шва // Сварочное производство. 1971. - №8. - С. 5-9.

61. Королев М.А. Азот как легирующий элемент стали. М.: Металлургиздат, 1961. — 163 с.

62. Расчет растворимости азота в системах на основе железо-хром-никель / Бурылев Б.П., Мойсов Л.П., Гаврилов С.Н., Крицкий В.Е. // Сварочное производство. 2004. - №12. - С. 9-11.

63. Костина М.В., Банных О.А., Блинов В.М. Особенности сталей, легированных азотом // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - №12. - С. 3-6.

64. Букаров В.А., Ищенко Ю.С., Лошакова В.Г. Влияние конвекции металла в сварочной ванне на проплавление // Сварочное производство. — 1978. -№11.-С. 4-6.

65. Готальский Ю.Н. Сварка разнородных сталей / Киев: Техшка, 1981. 184 с.

66. Веселков В.Д. О возможности регулирования ширины кристаллизационных слоев при наплавке аустенитных нержавеющих сталей на перлитные // Сварочное производство. 1971. - №6. - С. 37-39.

67. Готальский Ю.Н., Снисарь В.В., Новикова Д.П. Способы сужения мартенситной прослойки в зоне сплавления мартенситной стали с аустенитным швом // Сварочное производство. 1981. - №6. — С. 7-9

68. Пат. 4455352 США. The Babcock and Wilox Co / Ayres Pauls., Davis Yhomas L.

69. Повышение надежности соединений труб из разнородных сталей, выполненных контактной сваркой / Слепак Э.С., Смирнова Е.К., Немчанинова Л.Н., Титаренко В.Д. // Сварочное производство. 1979. -№3.-С. 13-14.

70. Пат. 2247890 РФ. Способ ремонта труб сваркой / Королев М.И., Вогина Н.И., Гаспарянц Н.С., Салюков В.В. и др. Опубл. 03.10.2005.

71. Marina Gh., Mazareanu Gh., Iacobescu G. Влияние микроструктуры стали на условия ремонтной сварки. //Metallurgia. -1996.- 48, № 10.- С. 39-42.

72. Ветер В.В., Марков Б.А., Костин А.А. Опыт применения сварочных материалов состава 10Х16Н25АМ6 для сварки стали 20Х25Н20С2 // Сварочное производство. — 2001. №4. — С. 34-39.

73. Aydin I., Buhler Н.-Е., Rahmel A. Beobachtugen uber die Aufstickung hochhitzebestandiger Werkstoffe in Luft und Verber nnungsgase. // Werkst und Korrosion. 1980. - 31,№ 9. - C. 675-682.

74. Baba H. Role of nitrogen on the corrosion behavior of austenitic stainless steels. // Corrosion Science. 2002. - №44. - P. 2393-2407.

75. Sagara M. Localized corrosion behavior of high nitrogen-bearing austenitic stainless steels in seawater environment // ISIJ International. 2003. V.4. -№5.-P. 714-719.

76. РД 153-34.1-003-01 «Руководящий документ сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования (РТМ-1с)».

77. Глезер A.M. Нанокристаллические материалы: структурные механизмы пластической деформации и аномалия соотношения Холла-Петча // Деформация и разрушение материалов. 2006 - №2 — С. 10-14.

78. Шигаев Т.Г. Приемы модулирования сварочного тока и устройства для их осуществления. (Обзор) //Автоматическая сварка. — 1983. №8. - С. 51-55.

79. Славин Г.А., Маслова Н.Д., Морозова Т.В. Исследование связи технологической прочности с кристаллизацией при импульсно-дуговой сварке жаропрочных сплавов неплавящимся электродом // Сварочное производство. — 1971. № 6. - С. 17-19.

80. Особенности структуры и свойства сталей с повышенным содержанием углерода в сварных соединениях, формируемых с термоциклированием / Дудко Д. А., Савицкий A.M., Васильев В.Г., Новикова Д.П. // Автоматическая сварка. — 1996. №2. — С. 10.

81. Особенности структурных превращений при сварке низколегированных сталей пульсирующей дугой в среде углекислого газа / Грабин В.Ф., Денисенко А.В., Васильев В.Г., Ковтуненко В.А. // Автоматическая сварка. 1998. - №7. - С. 15-25.

82. Грабин В.Ф., Головко В.В., Новикова Д.П. Особенности структуры металла швов при сварке под флюсом пульсирующей дугой // Автоматическая сварка. — 1995. №8. - С. 3-10.

83. Миходуй Л.И., Позняков В.Д., Денисенко А.В. Влияние модуляции тока на свойства сварных соединений низкоуглеродистых высокопрочных сталей, выполненных ручной дуговой сваркой // Автоматическая сварка. 1999. -№ 4.-С. 13-18.

84. Назарчук А.Т., Снисарь В.В., Демченко Э.Л. Порционное тепловложение как способ управления структурой металла шва и ЗТВ // Автоматическая сварка. 2003. - № 12. - С. 39-42.

85. А.С. 100898 СССР. Способ сварки тонколистовой стали электрической дугой / М.П. Зайцев. Опубл. в Б.И., 1955, №7.

86. Столпнер Е.А. Методика определения динамического давления импульсной дуги // Сварочное производство. 1971.- №9. -.8-11.

87. Шалимов Ю.А., Палаш В.Н., Левицкая А.Д. Газонасыщение и свойства сварных соединений сплава ОТ4 при сварке пульсирующей дугой // Сварочное производство. — 1982. №12. - С. 10-11.

88. Заруба И.И., Лебедев В.К., Шейко П.П. Сварка модулированным током // Автоматическая сварка. — 1968. №11. — С. 35-40.

89. Патон Б.Е., Потапьевский А.Г. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом с программным регулированием процесса // Автоматическая сварка. 1973. - №9. - С. 1-8.

90. Вагнер Ф.А. Ручная дуговая сварка пульсирующей дугой // Сварочное производство. 1970. - №3. - С. 21-22.

91. Вагнер Ф.А. Оборудование и способы сварки пульсирующей дугой. М.: Энергия, 1980.- 120 с.

92. Сварка модулированным током / Заруба И.И., Лебедев В.К., Шейко П.П., Басанский В.В. // Автоматическая сварка. 1968. - № 11. — С. 35-40.

93. Электродуговая сварка неповоротных стуков труб модулированным током в узкую разделку / Ворновиций И.Н., Трусов А.Г., Груздов Б.М., Мелик-Шехназарян В.Л. // Энергетическое строительство. — 1977. №6. — С. 9-12.

94. Мирлин Г.А., Агеев В.И., Барашев В.В. Дуговая сварка модулированным током // Сварочное производство. — 1980. №8. - С. 16-17.

95. Шигаев Т.Г. О терминологии сварки модулированным током // Сварочное производство. 1980. - №12. - С. 8-9.

96. Шигаев Т.Г. Сварка модулированным током // Сварка. Т. 17. (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР). М.,1985. - С. 91-133.

97. Мазель А.Г., Дедюх Р.И., Князьков А.Ф. Устойчивость горения дуги при ручной дуговой сварке модулированным током // Сварочное производство. 1975. - №8. - С. 27-29.

98. Мазель А.Г., Дедюх Р.И. О стабильности процесса ручной дуговой сварки модулированным током // Сварочное производство. — 1978. №12. -С. 11-13.

99. Патон Б.Е., Шейко П.П. Управление переносом металла при дуговой сварке плавящимся электродом // Автоматическая сварка. — 1965.- №5. — С. 1-7.

100. Патон Б.Е., Шейко П.П. Автоматическое управление процессом импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом // Автоматическая сварка. 1967.- №1. - С. 3-8.

101. Сараев Ю.Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. Новосибирск.: Наука, 1994. - 107 с.

102. Влияние пульсирующего тока на образование кристаллизационных трещин в сварных швах аустенитной коррозионностойкой стали / Shinoda Takashi, Ueno Yasuhiro, Masumoto Iese. // Trans. Jap. Weld. Soc. -1990.-21, №1 .-.c. 18-23.

103. Данилов B.A., Чернышев Г.Г. О механизме воздействия импульса тока на ванну. // Сварочное производство. 1974. - №1. - С. 54-56.

104. Славин Г.А., Столпнер Е.А. Некоторые особенности дуги, питаемой кратковременными импульсами тока // Сварочное производство. 1974. -№2.-С. 3-5.

105. Ерохин А.А. Силовое воздействие импульсной дуги на свариваемый металл // Автоматическая сварка. 1976. - №5. - С. 6-7.

106. Лебедев В.К., Пентегов И.В. Силовое воздействие сварочной дуги // Автоматическая сварка. — 1981. №1. - С. 7-15.

107. Пентегов И.В. Силовое воздействие сварочной дуги (неканаловая модель) // Автоматическая сварка. 1987. - №1. — С. 23-27.

108. Чигарев В.В., Щетинин С.В. Распределение давления сварочной дуги // Автоматическая сварка. 2001. - №9. - С. 9-12.

109. Лесков Г.И., Пустовойт С.В. К вопросу построения динамической модели сварочной ванны при электродуговой сварке // Автоматическая сварка. 2001. -№1,- С. 11-15.

110. Влияние теплоты плавления и кристаллизации на термический к.п.д. процесса проплавления / Кархин В.А., Ильин А.С., Плошихин В.В., Приходовский А.А. // Сварочное производство. 2004. - №10. — С. 3-8.

111. Дюргеров Н.Г., Сагиров Д.Х. Определение свойств дуги при импульсных процессах сварки // Сварочное производство. — 2004. №4. -С. 14-18.

112. Петров А.В., Славин Г.А. Исследование технологических возможностей импульсной дуги // Сварочное производство. — 1966. №2. -С. 5-8.

113. А.с. 727361 СССР. Устройство для ручной дуговой сварки модулированным током / А.Ф. Князьков, С.В. Ушаков, Р.И. Дедюх и др. Опубл. в Б., 1980, №14.

114. Левин Е.Е. Микроскопическое исследование металлов. М.: Металлургия, 1967. - 254 с.

115. ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

116. Новиков И.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. -М.: МИСИС, 1994. 480 с.

117. ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. (ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81).

118. ГОСТ 9.912-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозии.

119. Соединение труб из разнородных металлов / под ред. С.Н. Киселев, Г.Н. Шевелев, В.В. Рощин и др. М.: Машиностроение, 1981. - 179 с.

120. Гнюсов С.Ф., Романова (Хайдарова) А.А., Советченко Б.Ф. Влияние применения сварочных электродов на качество биметаллических стыков сталь 20 сталь 08Х18Н10Т нефтегазовых трубопроводов // Сварка в Сибири. - 2005. - № 2. - С. 56-59.

121. Гнюсов С.Ф., Хайдарова А.А. Сварка двухслойных труб из стали 20 и стали 12Х18Н10Т // Сбор, док., IV Международной нт. Конференции «Современные проблемы машиностроения 2008» / ТПУ. Томск, 2008. -С. 307-310.

122. Гнюсов С.Ф., Романова А.А. (Хайдарова А.А.), Советченко Б.Ф. Влияние длительности эксплуатации трубопроводов печей пиролиза на структуру сварного шва и основного металла // Сварка в Сибири. 2005.- №2. С. 36-38.

123. Гнюсов С.Ф., Хайдарова А.А., Советченко Б.Ф. Изменение структуры стали 45Х25Н35СБ в процессе эксплуатации // Тяжелое машиностроение.- 2008. №6. - С. 25-28.

124. Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф. Влияние способа сварки на образование сварного соединения из стали 45Х25Н35СБ со сложным фазовым составом // В сбор, док., IV Международной нт. конф. «Современные проблемы машиностроения» / ТПУ. Томск, 2008. С. 304-307.

125. Гнюсов С.Ф., Хайдарова А.А., Гребеньков А.А. Влияние параметров импульсно-дуговой сварки на структуру и свойства высоколегированногонаплавляемого металла // Сбор, док., XIII Международной нт конф. «Современные техника и технологии»/ ТПУ. Томск, 2007.

126. Гнюсов С.Ф., Хайдарова А.А. Особенности формирования структуры при импульсно-дуговой наплавке на сталь со сложным фазовым составом // Сбор. док. IV Международной нт. конф. «Современные проблемы машиностроения 2008» / ТПУ. Томск, 2008. - С. 315-319.

127. Бабаскин Ю.З. Структура и свойства литой стали. Киев: Наук, думка, 1980. -240 с.

128. Гнюсов С.Ф., Хайдарова А.А., Советченко Б.Ф. Влияние параметров режима сварки на образование сварного соединения из стали 45Х25Н35СБ со сложным фазовым составом // Тяжелое машиностроение. — 2008. №4. -С. 21-24.

129. Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф. Влияние способа сварки на образование1 сварного соединения из стали 45Х25Н35СБ со сложным фазовым составом // В сбор, док., IV Международной нт. конф. «Современные проблемы машиностроения». / ТПУ. Томск, 2008. С. 304-307.

130. Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф. Сварка двухслойных труб из стали 20 и стали 12Х18Н10Т // В сбор, док., IV Международной нт. конф. «Современные проблемы машиностроения». / ТПУ. Томск, 2008. С. 307310.

131. Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф. Импульсно-дуговая сварка двухслойных труб сталь 20-сталь 12Х18Н10Т // В сбор, док., IV Международной нт. конф. «Современные проблемы машиностроения» / ТПУ, Томск, 2008. С. 311-315.

132. Пат. 2344910 РФ. Способ сварки эмалированных труб с внутренней зашитой сварного стыка / Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф. Опубл. 27.01.2009

133. Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф. Влияние способа сварки на структуру и свойства сварных соединений разнородных сталей с аустенитным швом // Сварочное производство. 2009. -№12 — С. 3-9.

134. Эсибян Э.М., Шнайдер Б.И. Тепловой баланс сварки импульсной малоамперной дугой // Автоматическая сварка. 1967. - №4. — С. 16-18.

135. Денисов П.В., Мирлин Г.А. Расчет температуры нагрева тонколистового металла нормально распределенным источником при точечной сварке импульсной дугой // Сварочное производство. 1974. - №1. - С. 3-6.

136. Особенности тепловых процессов при сварке с термоциклированием / Дудко Д.А., Савицкий A.M., Савицкий М.М., Олейник Е.М. // Автоматическая сварка. 1998. - №4. — С. 8-12.

137. Кархин В:А., Хомич П.Н. Минимизация погонной энергии при импульсной сварке // Сварочное производство: — 2006. №10. — с. 3-6.

138. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951.-296 с.

139. Петров А.В. Применение метода источников для расчета тепловых процессов при импульсно-дуговой сварки // Физика и химия обработки материалов. 1967. - №5. -С. 19-21.

140. Денисов П.В., Мирлин Г.А. Расчет температуры нагрева тонколистового металла нормально распределенным источником при точечной сварке импульсной дугой // Сварочное производство. 1974. - №1. — С. 3-6.

141. Букаров В.А., Попенко B.C., Ищенко Ю.С. Определение термического цикла при сварке импульсной дугой // Сварочное производство. 1967. - № 1 -С. 7-11.

142. V.K. Goyal, Р.К. Ghosh, J.S. Saini. Analytical studies on thermal behaviour and geometry of weld pool in pulsed current gas metal arc welding // Journal of materials processing technology. 2008. - P. 1318-1336.

143. Сидорук B.C., Дудко Д.А. Критерии, характеризующие теплофизическую обстановку при сварке плавлением модулированным током // Сварочное производство. 1984. - №6. - С. 42-43.

144. Петров А.В. Тепловые характеристики импульсно-дугового процесса сварки // Физика и химия обработки материалов. 1967. - №6. — С. 13-17.

145. Петров А.В., Славин Г.А. Исследование технологических возможностей импульсной дуги // Сварочное производство. 1966. - №2. - С. 21-23.

146. Барабохин Н.С., Сошко И.Ф. К расчету мощности импульсной дуги // Сварочное производство. -1976. №5. - С. 18-20.

147. Электросварка. Справочник / под ред. Лихачева В.Л. М.: СОЛОН-Пресс, 2004.-669 с.

148. Лесков Г.И., Пустовойт С.В. К вопросу построения динамической модели сварочной ванны при электродуговой сварке // Автоматическая сварка. -2001.-№1.-С. 11-15.

149. Влияние теплоты плавления и кристаллизации на термический к.п.д. процесса проплавления / Кархин В.А., Ильин А.С., Плошихин В.В., Приходовский А.А. // Сварочное производство. 2004. - № 10. — С. 3-8.

150. Дюргеров Н.Г., Сагиров Д.Х. Определение свойств душ при импульсных процессах сварки. // Сварочное производство. — 2004. №4. — С. 14-18.

151. Упрочнение конструкционных сталей нитридами / Гольдштейн М.И., Гринь А.В., Блюм Э.Э., Панфилова JI.M. М.: Металлургия, 1970. - 224 с.

152. Пономарева И.Н. Остаточные сварочные напряжения при многопроходной сварке кольцевых стыков трубопроводов // Сварочное производство. 2009. - №1. - С. 7-11.

153. Горшков А.И., Матюшкин Б.А., Славин Г.А. Особенности образования остаточных сварочных напряжений при сварке импульсно дугой // Сварочное производство. 1971. - №1. — С. 39-40.

154. Коррозия сталей под воздействием микроорганизмов / Нижегородов С.Ю., Волосков С.А., Трусов В.А., Капуткина JI.M., Сюр Т.А. // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2008. №4. - С. 44-48.

155. Wilmott М. Stress Corrosion Cracking in High Pressure Line Pipe at Near Naturel pH Conditions // Corrosion & materials. 1997. - V.22, №3. - P.235-246.

156. Pipeline stress corrosion cracking: crack growth sensitivity studies under simulated field conditions / Wilmott M., Jack T. R. Van Boven G., Sutherby R.L. // CoiTOsion. 1996. - №42. - P. 1-19.

157. Зубченко A.C., Харина И.Л., Корнеев A.E. Влияние структуры металла шва на склонность к питтинговой коррозии сварных соединений феррито-аустенитной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. -2006.-№7.-С. 32-35.

158. Медовар Б.И. Сварка жаропрочных аустенитных сталей. М.: Машиностроение, 1966-430 с.

159. Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф. Особенности сварки двухслойных труб из сталей 12Х18Н10Т и 20 // Сварочное производство. -2009.-№8.- С. 9-15.

160. Решение о выдачи патента на изобретение по заявке № 2007.141.830 от 12.03.09 г. / Хайдарова А.А., Гнюсов С.Ф., Советченко Б.Ф.

161. О С СЛШ OZA.M ФИПгЕ.га-Д!ИЯ•л *1. W Ki 11A M1 ^^~ J l О.m h ^ >1. Ш? Ш-7-.in-- -.1 11. Й, I О11A I! JOIil'L I I IlliF2344910

162. СПОСОБ СВАРКИ ЭМАЛИРОВАННЫХ ТРУБ С ВНУТРЕННЕЙ ЗАЩИТОЙ СВАРНОГО СТЫКА

163. Ьшлпооолпдл п'чь(ин). Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)июр(ы)- см. на обороте1. Заявка № 2007133064

164. Приоритет изобретения 03 сентября 2007 г. Зарегистрировано и Государственном реестре наобретении Россинскон Федерации 27января 2009 г.

165. Срок доне Iвия патента псюкает 03 сентября 2027 г.1. К А

166. Руководитель Федеральной аипквы по интеллекту a wiiou собственности, патентам и тоьариым знакам1. Б П. Симонов1.г*-' //1. Г*