автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка технологии изготовления и исследование плакированных листов с основой из хромомолибденовых сталей

На правах рукописи

Бочаров Сергей Александрович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАКИРОВАННЫХ ЛИСТОВ С ОСНОВОЙ ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЕЙ

Специальность 05 16 01 Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЭ1В8213

Санкт-Петербург - 2008

003168213

Работа выполнена в Научно-исследовательском центре Общества с ограниченной ответственностью «Территориальная компания «ОМЗ-Ижора»

Научный руководитель.

Заслуженный деятель науки и техники РФ

доктор технических наук,

профессор

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор

Кандидат технических наук Ведущая организация

Солнцев Юрий Порфирьевич

Шахназаров Юрий Варданович

Рудаков Борис Петрович

ОАО Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)

Защита состоится » сМ-О.^ 2008 г в ~ на заседании диссертаци онного совета Д 212 229 03 в Государственном образовательном учреждении выс шего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный по литехнический университет» по адресу. 195251, г Санкт-Петербург, ул Политехни ческая, д 29, хим корпус, ауд 51.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГО «СПбГПУ»

Автореферат разослан £ </7 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 229 03 Доктор технических наук, профессор

Кондратьев С Ю

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Глобальные проблемы третьего тысячелетия - экономия металлов, ресурсосбережение и экология непосредственно связаны с созданием новых материалов с высоким уровнем служебных свойств Одним из эффективных путей повышения служебных свойств металлопродукции является применение биметалла

В связи с этим на протяжении последних 40 лет постоянно возрастала потребность промышленности в толстом плакированном (биметаллическом) листе, в необходимости его изготовления крупными партиями В России производство биметалла развивалось в наибольшей степени на «Ижорских заводах», которые в 60-х годах XX века стали флагманом отечественного машиностроения

В настоящее время сложные условия эксплуатации и/или повышенная степень ответственности изделий потребовали более высокого уровня служебных свойств плакированных листов Кроме того, остро возникла потребность в плакированных листах с основным слоем из хромомолибденовых сталей для нефтехимической отрасли Особенно сложными и ответственными изделиями являются реакторы нового поколения для глубокой переработки нефти Поэтому плакированные листы для них должны иметь высокие технические характеристики, включая заданный уровень прочности и хладостойкости основного металла, отсутствие несплошностей при ультразвуковом контроле по линии сплавления основного и плакирующего слоев, прочность сцепления слоев и равномерность толщины плакирующего слоя, обеспечивающие его длительную коррозионную стойкость в условиях агрессивной среды

В результате анализа и обобщения опубликованных работ с описанием различных технологических методов плакирования установлено, что наиболее приемлемым как с экономической, так и технической точки зрения в современных условиях является пакетный способ производства плакированных листов Рассматриваемый метод пакетной прокатки является одним из путей создания плакированного листа толщиной 10-128 мм, шириной до 4500 мм и длиной до 12000 мм разных композиций легирования

Однако обеспечение высокого качества, особенно для крупногабаритных листов, потребовало доработки и усовершенствования технологии сборки и сварки несимметричных вакуумированных пакетов При этом задача получения качественного плакированного листа усложняется в случае применения в качестве основного металла стали повышенной прочности с требованиями хорошей свариваемости

Таким образом, актуальность выполнения настоящей комплексной работы определяется необходимостью обеспечения высоких требований по уровню качества и служебных свойств плакированного листа, используемого для современных нефтехимических сосудов давления ответственного назначения

Цель работы Разработка технологии изготовления крупногабаритных плакированных листов из сварных вакуумированных пакетов с основой из хромомолиб-деновых сталей, обеспечивающая служебные свойства плакированных листов применительно к нефтехимическим реакторам

Для выполнения поставленной пели были определены и решены следующие задачи

- произведен выбор сталей для изготовления плакированных листов,

- исследованы структурные превращения и выявлены причины возникновения дефектов в металле шва пакетов в зависимости от способа сварки и марки сварочных материалов,

- применены полученные результаты исследований при сварке пакетов из сталей 8А387Сг 22 с12 (10Х2М1А) и 08Х18Н10Т,

- произведены анализ химического состава и металлографические исследования плакированного листа, изготовленного по разработанной технологии,

- исследовано влияние послесварочной термообработки на микроструктуру и микротвердость переходной зоны полученного плакированного листа,

- исследованы механические и антикоррозионные свойства полученного плакированного листа,

- произведено изготовление опытно-промышленной партии крупногабаритных плакированных листов из хромомолибденовых сталей

Научная новизна работы состоит в следующем

1 Установлены закономерности структурных превращений в металле шва, происходящие при сварке пакетов из разнородных сталей 12ХМ и 08Х18Н10Т с использованием различных способов сварки и различных сварочных материалов

2 Установлены особенности формирования структуры переходной зоны плакированного листа при его изготовлении методом пакетной прокатки

3 Определено влияние послесварочной термообработки на микроструктуру и микротвердость переходной зоны плакированного листа 8А387Сгг 22 с12 + 08Х18Н10Т

4 Разработаны принципиальные технологические параметры сборки и сварки пакетов, обеспечивающие прочность сцепления слоев плакированного листа, сопоставимую с прочностью основного металла

Практическая значимость работы.

Произведен статистический анализ качества плакированных листов, изготовленных из пакетов с применением различных способов сварки, по результатам которого разработаны рекомендации по технологии сборки и сварки несимметричных сварных вакуумированных пакетов

Разработана и освоена технология изготовления методом пакетной прокатки крупногабаритных плакированных листов с основой из хромомолибденовых сталей композиций 12ХМ + 08Х18Н10Т и SA387Gr22 с12 + 08Х18Н10Т для листовых и штампованных заготовок нефтехимических реакторов Получен патент на изобретение способа изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов

Внедрение технологии производства крупногабаритных листов методом пакетной прокатки позволило изготовить на ОАО «Ижорские Заводы» ~5 тыс тонн биметалла

Апробация работы. Материалы, составляющие основное содержание работы, докладывались на 6 конференциях на III международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора - 2002», г Санкт-Петербург, 2002г, на научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК имени Ильича», Украина г Мариуполь, 2002г, на IV Международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора - 2003», на IX, XII и XIII международных научно-технических конференциях «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», г Санкт-Петербург, 2003г, 2006г, и 2007г

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, включая 1 патент на изобретение, список которых приведен в конце автореферата

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов Содержание работы изложено на 119 страницах, содержит 62 рисунка, 15 таблиц Список литературы включает 95 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность, сформулированы цели и задачи работы, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов

В первой главе представлен обзор имеющихся в литературе данных, посвященных анализу наиболее широко применяемых в производстве методов изготовления биметаллов Показаны преимущества этих методов и их недостатки

Установлено, что за последние десять лет большинство патентов на изобретения и статей в технических журналах обращены на методы плакирования взрывом и наплавкой Показаны существенные проблемы и недостатки этих методов

В связи с тем, что плакируемые листы используются при изготовлении сосудов для глубокой переработки нефти, где рабочая среда содержит до 85% водорода, рассмотрен вопрос о склонности антикоррозионной наплавки (плакировки) к отслаиванию в водородосодержащих средах

В результате сопоставления различных технологий установлено, что метод пакетной прокатки несимметричных сварных вакуумированных пакетов является в настоящее время наиболее современным, относительно простым и эффективным, т к позволяет получать плакированные листы в широком диапазоне толщин и габаритов Для освоения этого метода не требуется затрат на покупку и освоение нового дорогостоящего оборудования, прокатка производится на имеющемся прокатном стане «5000»

Во второй главе представлен объем испытаний и исследований, а также уровень требований, предъявляемых при изготовлении плакированных листов, используемых в изделиях ответственного назначения, таких как сосуды нефтехимической промышленности, работающие в условиях высоких рабочих давлений и температур и, одновременно, в условиях низких климатических температур

Испытания и исследования производились на соответствие требованиям американского кода ASME и спецификации 5103 48 00 000Д, и включали следующее ультразвуковой контроль основного слоя из стали SA387Gr 22 el 2 и зоны сцепления слоев плакированного листа, анализ химического состава основного металла и плакирующего слоя, исследование макроструктуры плакированного листа, определение разнотолщинности плакирующего слоя, определение механических свойств металла основного слоя, определение стойкости металла плакирующего слоя к МКК, определение твердости НУю основного металла, определение прочности сцепления слоев плакированного листа, определение стойкости плакирующего слоя против отслаивания в среде водорода высоких параметров

Дополнительно для исследования качества плакированного листа было выполнено следующее оценка загрязненности неметаллическими включениями основного металла и металла плакирующего слоя, исследование микроструктуры металла основного и плакирующего слоя, исследование микроструктуры и определение микротвердости переходной зоны плакированного листа, рентгеновский микроанализ переходной зоны плакированного листа с определением состава типичных неметаллических включений в плакирующем слое и основном металле и с определением содержания Сг, N1, Мо, Т1, испытания на растяжение в г-направлении для оценки сопротивляемости металла слоистым разрывам

В третьей главе рассмотрены условия работы изделий нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, произведен выбор сталей для изготовления плакированного листа, проведены исследования структурных превращений в металле шва, происходящие при сварке пакетов из разнородных сталей с использованием различных способов сварки и различных сварочных материалов, разработаны рекомендации по технологии сборки и сварки несимметричных сварных вакуу-мированных пакетов

В качестве основного слоя была выбрана кованая брама из стали 8А387Сг 22с1 2 (2,25Сг-1,0Мо), для плакирующего слоя - плита из коррозионно-стойкой стали аустенитного класса 08Х18Н10Т Конструкция несимметричного сварного вакуумированного пакета представлена на рис 1

Плакирующий слой

V

Основной СЛОЙ -х

\

-г

Вакуум

/ __Сварной шов

Вакуум

до 5 10"2 мм рт ст

Рис 1 Схема сборки, сварки и вакуумирования пакета Габариты пакетов

плакирующий слой - 36x1120x3125 мм, основной металл - 590x1280x3360 мм

Учитывая, что при изготовлении пакета свариваются разнородные стали (перлитная и аустенитная), а сам свариваемый по периметру пакет представляет собой

весьма жесткую конструкцию большой толщины, потребовалась разработка специального технологического процесса сварки, с целью предотвращения появления смешанных зон с пониженной трещиностойкостью и снижения уровня остаточных напряжений

Для этого были проведены исследования трех методов сварки пакетов ручная дуговая сварка (РДС) электродами марки ЭА-395/9 (10Х16Н25АМ6) 04мм и ЭА-400/10Т (04Х19Н11МЗ) 05 мм, полуавтоматическая сварка в СОг сварочной проволокой Св-04Х22Н8МЗТЮ 02 мм и автоматическая дуговая сварка под слоем флюса ОФ-Ю (АДС) сварочными проволоками Св-10Х16Н25АМ6 и Св-04Х19Н11МЗ 05 мм

Отработку технологии сварки несимметричных пакетов производили на пакетах, где в качестве основного металла была выбрана хромомолибденовая сталь марки 12ХМ

Статистический анализ качества прокатанных плакированных листов, изготовленных по этим технологическим вариантам, приведенный в табл 1, показал, что способ РДС позволил получить четыре годных листа из четырех собранных пакетов, т е 100% годного листа Существенный недостаток этого способа - низкая производительность процесса

Таблица 1

Статистический анализ качества листов, изготовленных из пакетов с применением различных способов сварки

Способ сварки пакетов Всего прокатано пакетов Из них Годность листов в %

Годных листов Листов с браком Снято с проката

РДС 4 4 - - 100

Полуавтоматическая сварка в С02 9 - 4 5 0

АДС 15 10 5 - -70

Из девяти пакетов, собранных с использованием сварки в СОг, пять были сняты с проката по причине отслоения плакирующего слоя Остальные четыре пакета были докатаны с отслоениями, но забракованы в листе по результатам ультразвукового контроля, т е было получено 100% негодного листа Применение АДС, самого технологичного процесса из трех рассматриваемых, позволило получить ~ 70% годного листа

Для выявления причин возникновения брака плакированных листов были проведены исследования зоны сварного шва пакетов

На рис.2 представлена макроструктура сварного соединения, выполненного полуавтоматической сваркой в ССЬ. На фотографии показано отслоение металла шва, выполненного проволокой Св-04Х22Н8МЗТЮ от основного металла. Отслоение произошло по причине возникновения холодных трещин напряжения. В зоне металла прихваток, выполненных глубокоаустенитными электродами ЭА-395/9, отслоения металла шва отсутствуют. Таким образом, отслоение (откол) металла шва, выполненного полуавтоматической сваркой в С02. от основного металла повлекло I за собой разгерметизацию пакетов при нагреве под прокат, окисление контактирующих поверхностей и, как следствие, полное или частичное отслоение плакирующего слоя в прокатанном листе.

металл шва, выполненный проволокой Св-04Х22Н8МЗТЮ, 02 мм

трещина напряжения

металл шва, выполненный эл-ми ЭА-395/9 (прихватки)

основной металл -сталь 12ХМ

Рис. 2. Макроструктура плакированного листа в месте сварного шва пакета (полуавтоматическая сварка в ССЬ)

При исследовании микротвердости сварного соединения пакетов установлено, что максимальную твердость имеет зона сплавления металла шва с основным металлом. При этом при ручной сварке максимальная твердость в переходной зоне сварного соединения не превышает 360 Нц, когда как при полуавтоматической сварке в С02 она составила 45011ц (рис.3), что вероятно связано не столько со способом сварки, а сколько с химическим составом сварочных материалов, с их перемешиванием в процессе сварки с основным металлом и образованием структуры мартенсита.

плакирующии слои сталь 08Х18Н10Т

отслоение

Рис. 3. Микротвердость переходной зоны сварного соединения, выполненного полуавтоматической сварка в СО2

Частичное отслоение по периметру плакированных листов, полученных при автоматической сварке пакетов, произошло вследствие частичной разгерметизации пакетов и окисления небольших участков металла вблизи сварного шва пакета, имевшего трещины в корневом шве. Установлено, что зарождение трещин произошло в зонах, имеющих структуру мартенсита, образование которой произошло вследствие значительного перемешивания металла шва с основным металлом - так называемые зоны смешанного химического состава (рис.4). Следует отметить, что при ручной сварке электродами с существенно меньшими тепловложениями не происходит столь значительного перемешивания металла шва с основным металлом.

*Л %

■ ■ * ■ * I ■

Основной металл сталь 12ХМ

— -Т;

металл шва, выполненный сварочной проволокой Св-1 ОХ 16Н25АМ6

мартенситная прослойка

х 400

Рис. 4. Микроструктура переходной зоны сварного соединения, выполненного автоматической сваркой под флюсом

На основании проведенных исследований был разработан комбинированный способ сварки пакетов Суть способа заключается в выполнении переходного подслоя ручной сваркой глубокоаустенитными электродами, далее основной объем сварного шва пакета выполняется автоматической сваркой под флюсом проволокой с химическим составом, близким к химическому составу металла плакирующего слоя (рис 5) Все это позволило избежать возникновения мартенситных прослоек в перемешиваемой зоне сварного шва пакета и предотвратило образование в нем трещин, при этом почти не снижая производительности процесса сварки пакета

Также для повышения надежности получения годных плакированных листов после прокатки применено предварительное вакуумирование пакета до 5 10"2 мм рт ст после выполнения первого корневого сварного шва пакета, а также обрат-ноступенчатый способ сварки пакета и др технологические приемы

С использованием разработанной технологии сборки и сварки пакетов был изготовлен крупногабаритный плакированный лист из стали SA387Gr22 cl 2 (10Х2М1А) + 08Х18Н10Т, на металле которого был выполнен комплекс исследований и испытаний

Прокатка пакета производилась после его нагрева до температуры 1250°С по металлу, температура начала прокатки ТНп=1200 °С, температура конца прокатки ТКп=905 °С Полученный лист SA387Gr22 cl 2 + 08Х18Н10Т имел габариты 68x3250x6800 мм После прокатки лист был посажен в печь на предварительную термообработку, совмещенную с противофлокенной обработкой, с выдержкой при Т=600-650 °С Зч, с последующим охлаждением с печью

Основной объем сварного шва, выполненный проволокой CB-04X19HUM3 0 5 мм

2- слой подслоя, выполненный

эл-ми ЭЛ-400/1 ОТ (04XL9H1ÏM3) 0 4 мм

1- слой подслоя, выполненный / эл-ми ЭА-395/9 (10Х16Н25ЛМ6) 0 4 мм

Рис 5 Схема комбинированной сварки пакета РДС (переходной подслой), АДС (основной объем сварного шва пакета)

Основная термообработка листа производилась по схеме закалка + отпуск по следующему режиму

- выдержка при температуре 950 °С 2ч 55мин, охлаждение в воде,

- выдержка при температуре 650-665 °С 8ч, охлаждение в воде

Результаты ультразвукового контроля показали соответствие металла основного слоя 8А3870г 22 с12 и зоны сплавления слоев требованиям стандарта АБТМ А578, а также дополнительным требованиям с минимально учитываемой площадью дефекта Б =3,2 мм2

В четвертой главе представлены результаты испытаний и исследований плакированного листа из стали 8А387Сг 22 с12 + 08Х18Н10Т, изготовленного по разработанной технологии

Установлено, что химический состав основного металла и плакирующего слоя исследуемого плакируемого листа отвечает установленным требованиям (табл2, 3) Основной металл имеет низкое содержание вредных примесей Величина .Г-фактора не превышает 90, что свидетельствует о высокой стойкости основного металла против теплового охрупчивания

Таблица 2

_Химический состав металла основного слоя из стали 5А387вг 22 с! 2_

Зона по длине листа Вид анализа Содержание элементов вес %

С Мп Р в N1 Ст Мо V Ав Си Эп вь Л- фактор*

- пла воч 0 14 0 36 0,39 0,008 0,004 0,13 2 38 1,03 0,04 0 003 0,09 0,0040 0,0004 90

верх контр 014 0,38 0,39 0,006 0,004 0,12 2,37 1,01 0,02 0,003 007 0,0040 0,0008 77

низ 0,14 0,39 0,40 0,007 0 003 0 12 2 38 1,01 0 02 0 003 0 07 0,0044 0 0008 90

Требования Спецификации 5103 48 00 000 Д пла-воч < 0Л5 < о!о 0 300 60 < 0 010 < 0 010 < 020 2,002,50 0,901,10 < 005 < 0,015 < одо < оо"1оо < 0,0040 < 120

контр < 0^17 < 0^6 0,250,66 < 0,012 < 0,012 < 0,20 1,902,60 0,871,13 < 0,05 < 0,015 < 0,20 < оТоо < 0 0040 -

*-ИМп+81)(Р+8п)х104

Таблица 3

___Химический состав плакирующего слоя из стали 08Х18Н10Т_

Участок по толщине плаки ровки Вид анализа Содержание элементов вес %

С Мп Р в N1 Сг Мо Т1 Си V V/ А1 Со

плавоч 0,06 0 38 0,57 0,026 0,011 9 17 18,29 0,14 0,47 0,19 0,04 0 05 0 030 0,050

поверхность контр 0 06 0,43 0 55 0 026 0015 9,10 18 33 015 0,39 0 19 0,04 0,05 0,037 0,046

3 мм от поверхности 0,06 0 43 0 56 0,025 0,015 8,94 18,52 0,14 0,40 0,18 - - -

Требования Спецификации 5103 48 0 ООООД плавоч < 008 < 080 < 2,00 < 0,035 < 0,020 9,00 11,00 17,0019,00 < 0,30 5«С 0 70 < 0,30

контр < 0,09 0,85 2,05 < 0 040 VI® сГ 8,85 112 16,80 19,20 < 0*35 5*С 0 75 < 035

Химический состав металла плакирующего слоя из стали 08Х18Н10Т стабилен по толщине на глубину до 3 мм от поверхности, что гарантирует защитные антикоррозионные свойства плакирующего слоя в процессе длительной эксплуатации.

Исследование макроструктуры по толщине плакированного листа показало отсутствие расслоений, трещин, флокенов, отслоений плакировки и др. дефектов. Толщина плакирующего слоя составила 6 мм. Разнотолщинность плакирующего слоя по площади листа незначительная и составляет 0,9 мм, что экономически выгодно при обеспечении достаточной коррозионной стойкости (рис.6).

разнотолщинность плакирующего слоя < 0,9 мм

Рис. 6. Макроструктура плакированного листа стали 5А387Сг.22 с1.2 +08Х18Н10Т

Установлено, что микроструктура стали 8А387Сг.22 с1.2 как после основной термообработки, так и после дополнительного отпуска состоит из смеси отпущенного верхнего и нижнего бейнита (рис.7а). Величина действительного аустенитного зерна по шкале А8ТМ Е112 соответствует номеру С6,7. В металле плакирующего слоя выявлен 8-феррит в количестве до 5 %, расположенный преимущественно в средней части по толщине плакировки (рис.76).

хЮОО

- феррит

Рис. 7. Микроструктура основного слоя стали SA387Gr.22 cl.2 (а) и

микроструктура стали 08X18Н1 ОТ в средней части по толщине (б)

Такое количество 5-феррита является оптимальным с точки зрения стойкости против образования горячих трещин и предотвращения сигматизации после длительных отпусков.

Структура плакирующего слоя стали 08Х18Н10Т, прилегающая к линии сплавления, представляет собой мелкодисперсный аустенит с повышенной травимо-стью границ зерен, что указывает на интенсивное карбидообразование (рис.8).

Линия сплавления выявляется как сплошная полоса повышенной травимости, представляющая собой «карбидную гряду» шириной 10-15 мкм в состоянии после основной термообработки (рис.8а), состоящей из закалки 950 °С 2ч55мин. и отпуска ; 650 °С 8ч, и 15-20 мкм после дополнительного отпуска 620-630 °С 13ч15мин. + 680690 "С 7ч42мин. (рис.86). Ширина науглероженной зоны после основной термообработки составляет 75-100. После дополнительного отпуска эта зона уменьшается до 50 мкм, интенсивность травления также уменьшается. Увеличение ширины «карбидной гряды» и уменьшение ширины и интенсивности науглероженной зоны связано с диффузионными процессами, проходящими в процессе дополнительного отпуска.

х400

Рис. 8. Микроструктура переходной зоны плакированного листа:

а) в состоянии после основной термообработки

б) в состоянии после дополнительного отпуска минимальной продолжительности

1 - науглероженная зона; 2 - «карбидная гряда»

Со стороны основного слоя стали SA.387Cjr.22 с1.2 к линии сплавления прилегает обезуглероженная область, отличающаяся разнозернистостью. Её структура из-

меняется от преимущественного феррита в состоянии после основной термообработки до феррито-карбидной смеси после дополнительного отпуска Ширина обез-углероженной зоны составляет 100-150 мкм

Результаты исследования микроструктуры подтверждаются результатами замера микротвердости Установлено, что максимальный уровень твердости 430 Нц имеет «карбидная гряда» в состоянии после основной термообработки и 412 Нц после дополнительного отпуска минимальной продолжительности После основной термообработки наблюдается несколько повышенный уровень твердости в наугле-роженной зоне со стороны плакирующего слоя 08Х18Н10Т и пониженный уровень твердости в обезуглероженной зоне со стороны основного металла 8А387Сг 22 с12 После дополнительного отпуска распределение твердости в переходной зоне становится более равномерным, что объясняется диффузией углерода (рис 9)

-2QO -18S -120 -80 -40 0 40 80 120 180 200 Расстояние от яшт тпавяен&ш, um

Рис 9 Микротвердость переходной зоны плакированного листа стали SA387Gr 22 с! 2 + 08X18Н10Т в состоянии после основной термообработки (1) и после дополнительного послесварочного отпуска (2)

Таким образом, проведение дополнительных послесварочных отпусков обеспечивает более равномерную структуру и твердость в переходной зоне плакированного листа

В пятой главе представлены данные по результатам испытаний металла основного слоя Установлено полное соответствие механических свойств основного металла листового проката заданным требованиям (табл 4)

Таблица 4

Механические свойства основного металла плакированного листа из стали 8А3870г 22 с12 +08Х18Н10Т

Термообработка Механические свойства при Т„сп "С Твердость НУю

20 460 -35

МПа Со,2, МПа 8 % % <5в, МПа О0 2, МПа 8 % Ч» % КУ, Дж

Осн т/о + доп отпуск мин продолжительности 620-630 °С 13ч 15мин + 680-690 "С 7ч 42мин 630 470 28,0 76,0 465 400 26,0 77,0 155,9 200,8

Осн т/о + доп отпуск макс про должительности 620-630 °С 21ч 55мин + 680-690 °С 13ч ЗОмин 611 440 28,8 75,6 449 374 22,0 72,0 205,3 191,1

Требования спецификации 5103 48 00 000Д 515690 > зТо > 18,0 > 40,0 > 448 > 239 - - > Й < 248

При удовлетворительном уровне прочности св=611-630МПа установлен достаточный запас предела текучести о0,2=440-470 МПа и высокий уровень низкотемпературной работы разрушения КУ35=155,9-205,3 Дж При этом характеристики пластичности 8, у находятся на высоком уровне, а соотношение оь,2/сгв не превышает 0,75, что гарантирует конструктивную прочность и трещиностойкость материала в условиях высокого уровня нагружений Следует отметить также достаточный запас «горячей» прочности при 460 °С Средняя величина относительного сужения при испытании на растяжение в г-направлении составила 63%, что свидетельствует о формировании оптимальной структуры и хорошем металлургическом качестве листа

Установлено, что уровень твердости основного металла в состоянии после дополнительных отпусков минимальной и максимальной продолжительности не превышает 200,8 НУю, что полностью удовлетворяет требованиям НУю не более 248

Дополнительно на металле плакировки 08Х18Н10Т в состоянии после основной термообработки произведены испытания на стойкость против МКК Образцы выдерживались в кипящем водном растворе сернокислой меди и серной кислоты в присутствии металлической меди Продолжительность выдержки в кипящем растворе - 8,00 ± 0,25ч Отсутствие трещин на испытуемой поверхности образцов, изогнутых после кипячения на угол 90 свидетельствовало о стойкости металла плакировки 08Х18Н10Т против МКК

Прочность сцепления слоев при испытании на срез находится на уровне 400485 МПа, что в 2 раза превышает требуемое значение осре3а ^ 200МПа и сопоставимо с пределом текучести основного металла (ао,2=440-470МПа)

В результате испытания на статический изгиб до угла загиба 180 0 установлена высокая пластичность основного металла и плакирующего слоя. На растянутой поверхности всех образцов после испытаний на изгиб не обнаружено никаких фиксируемых нарушений сплошпости (рис.! 1).

0 оправки = 2а где а толщина образца

Рис. 11. Общий вид образцов плакированного листа из стали 8А3870г.22 с1.2 +08Х18Н10Т после испытания на статический изгиб и испытания на срез плакирующего слоя

В современных сосудах для глубокой переработки нефти рабочая среда содержит до 85% водорода при высоком рабочем давлении и температуре, поэтому одним из главных показателей качества плакированных листов, применяемых в нефтепереработке и нефтехимии, является стойкость плакирующего слоя против отслаивания в среде водорода высоких параметров.

Дискообразные образцы испытывались в специальных автоклавах, в которых имитируются условия работы, а также перезагрузки нефтехимического реактора (табл.5).

Таблица 5

Условия испытаний по определению стойкости стали 8А3870г.22 с1.2 + 08Х18Н10Т

против отслаивания плакировки в среде водорода

Режим термообработки образцов Фактические условия испытания в среде водорода Продолжительность вылеживания, сутки

Т, °С Рт, МПа выд* > Ч. У 435-200 V OXJ1. °С/ч.

620-630°С 4ч ЗОмин. + 680°С 7ч 40мин. 430-440 10,0-11,1 48 210-230 14-35

620-630°С 22ч ЗОмин. + 680°С 14ч. 430-440 10,0-11,0 48 208-215 14-31

Результаты испытаний плакированного листа композиции 8А387Сг.22 с1.2 + 08Х18Н10Т показали, что никаких отслоений не наблюдалось даже при предельных условиях испытаний: максимальное давление, максимальная скорость охлаждения. Это подтверждает хорошую прочность сцепления слоев и гарантирует работоспособность плакированного листа в условиях эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 На основании анализа приведенных в литературе данных установлено, что обычно используемые методы изготовления биметаллических (плакированных) листов недостаточно технологичны, трудоемки и могут приводить к браку плакирующего слоя Метод пакетной прокатки является наиболее перспективным способом изготовления плакированных листов, обеспечивая более высокую прочность сцепления слоев, сопоставимую с прочностью основного металла

2 Установлены закономерности структурных превращений в металле шва, происходящие при сварке пакетов из разнородных сталей 12ХМ и 08Х18Н10Т с использованием различных способов сварки и различных сварочных материалов Разработаны рекомендации по технологии сборки и сварки несимметричных сварных вакуумированных пакетов

3 Разработана и освоена технология изготовления методом пакетной прокатки плакированных листов с основой из хромомолибденовых сталей композиций 12ХМ+08Х18Н1 ОТ и SA387Gr22 el 2+08Х18Н10Т для листовых и штампованных заготовок нефтехимических реакторов Разработанная технология обеспечивает минимальную разнотолщинность плакирующего слоя по площади листа и уменьшение структурной неоднородности в переходной зоне Получен патент на изобретение способа изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов

4 Установлено, что химический состав плакирующего слоя однороден на глубину до 3 мм, что гарантирует его достаточную коррозионную стойкость в процессе длительной эксплуатации Основной металл плакированного листа отвечает всем требованиям соответствующего стандарта ASME и Спецификаций заказчика по «холодной» и «горячей» прочности, пластичности и твердости Полученный плакированный лист обеспечивает высокий и стабильный уровень низкотемпературной работы удара KV35 на уровне 155-205 Дж

5 Исследовано влияние послесварочной термической обработки на микроструктуру и микротвердость переходной зоны плакированного листа SA387Gr 22 el 2 + 08Х18Н10Т Установлено, что проведение дополнительных послесварочных отпусков обеспечивает более равномерную структуру и твердость в переходной зоне плакированного листа

6 Осуществлено широкое опытно-промышленной опробование и внедрение технологии изготовления плакированного листа методом пакетной прокатки Внедре-

ние технологии производства крупногабаритных листов методом пакетной прокатки позволило изготовить в ОАО «Ижорские Заводы» ~5 тыс тонн биметалла

7. Метод пакетной прокатки позволяет обеспечить высокое качество плакированных листов, включая комплекс служебных свойств, удовлетворяющих требованиям как российских, так и зарубежных стандартов для таких изделий ответственного назначения как нефтехимические реакторы с длительным сроком эксплуатации

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1 Усовершенствование технологии сборки и сварки крупногабаритных пакетов с целью повышения качества двухслойных листов / С А Бочаров, Т И Титова, И Ф Семернина // Тезисы докладов научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора - 2002», С Пб , - Россия - С Пб, 2002 - С 65-66

2 Оптимизация технологии изготовления и исследование крупногабаритных двухслойных плакированных листов из хромомолибденовых сталей применительно к сосудам давления, работающим при низких климатических температурах / С А Бочаров, Т И Титова, И Ф Семернина // Сборник трудов IX научно-технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов» С Пб , Россия - С Пб, 2003 - С 77-81

3 Прочность соединения слоев биметалла из стали SA387Gr22 с12 + 08Х18Н10Т при изготовлении и в условиях эксплуатации / С А Бочаров, Т И Титова, И Ф Семернина // Тезисы докладов научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора - 2003», С Пб, - Россия - С Пб , 2003 - С 84-88

4 Биметалл 2,25Сг-1Мо + 08Х18Н10Т для сосудов давления, эксплуатируемых в условиях климатического холода / Т И Титова, И Ф Семернина, С А Бочаров // Сборник докладов 6-ой международной научно-технической конференции «Современные металлические материалы, технологии и их использование в технике» С Пб , Россия - С Пб, 2004 - С 103-104

5. Оценка прочности соединения слоев биметалла 10Х2М1А +08Х18Н10Т, полученного методом пакетной прокатки / Ю.П. Солнцев, Т.И. Титова, С.А. Бочаров, И.Ф. Семернина, Э.С. Каган // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2005. - №11. - С.69-70 (перечень ВАК).

6 Особенности структуры переходной зоны биметалла стали SA387Gr22 cl 2+08Х18Н10Т / С А Бочаров, Т И Титова, И Ф Семернина // Сборник трудов

XII научно-технической международной конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов» С Пб , Россия - С Пб, 2006 - С 136-140

7 Патент RU 2274528 С2, МПК7 В23К 20/4, В32В 15/01, В32В 15/18 Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов / Дурынин В А, Титова Т И, Каган Э С, Семернина И Ф , Сорокин А А, Бочаров С А, Родичев А Б, Салтыкова М А (РФ) - № 2004114058/02, заявл 06 05 2004, опубл 20 04 2006, Бюлл №11

8 Оценка прочности соединения слоев плакированного листа из сталей 10Х2М1А и 08X18Н10Т, полученного методом пакетной прокатки / С А Бочаров, Т И Титова, Ю П Солнцев // Сборник трудов XIII научно-технической международной конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов» С Пб, Россия - С Пб, 2007 - С 35-39

Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97

Подписано в печать 04 03 2008 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 2814Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул, 29 Тел 550-40-14

Тел/факс 297-57-76

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Развитие производства биметаллов и область их применения.

1.2. Технологические методы получения биметаллов.

1.2.1. Получение биметаллов сваркой взрывом.

1.2.2. Получение биметаллов сваркой взрывом с последующей горячей прокаткой.

1.2.3. Получение биметаллов наплавкой.

1.2.4. Получение биметаллов заливкой.

1.2.5. Получение биметаллов совместной пластической деформацией.

1.3. Склонность антикоррозионной наплавки (плакировки) к отслаиванию в водосодержащих средах.

1.4. Выводы по главе.

2. МАТЕРИАЛ, ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И

ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Объем испытаний и исследований.

2.2. УЗ-контроль плакированного листа.

2.3. Анализ химического состава плакированного листа.

2.4. Металлографическое исследование плакированного листа.

2.4.1. Исследование макроструктуры плакированного листа.

2.4.2. Определение разнотолщинности плакирующего слоя.

2.4.3. Оценка загрязненности неметаллическими включениями.

2.4.4. Исследование микроструктуры основного металла.

2.4.5. Исследование микроструктуры металла плакировки.

2.4.6. Исследование микроструктуры переходной зоны плакированного листа.

2.4.7. Определение микротвердости в переходной зоне плакированного листа.

2.5. Рентгеновский микроанализ переходной зоны плакированного листам.:.

2.6. Определение стойкости металла плакирующего слоя против МКК.

2.7. Определение механических свойств плакированного листа.

2.8. Определение прочности сцепления слоев плакированного листа.

2.9. Определение стойкости плакирующего слоя против отслаиванияв среде водорода .:.

31 ВЫБОР МАТЕРИАЛА. .50 *

3.1. Условия работы;изделия.

3;2. Требования к материалу.

3.3. Выбор сталей для изготовления плакированного листа.;.

3;4. Отработка технологии сварки пакетов.

3.5. Выводы*по главе:.70■

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ПЛАКИРОВАННОГО ЛИСТА.

4.1. Анализ химического состава плакированного листа. .71;

4.2. Анализ структуры основного и плакирующего слоя.

4.2.1. Исследование макроструктуры плакированного листа.

4.2.2. Оценка загрязненности неметаллическими включениями.

4.2.3. Определение микроструктуры металла основного слоя.

4.2.4. Исследование микроструктуры металла плакировки.

4.3. Особенности формирования структуры переходной зоны плакированного листа

4.4. Рентгеновский микроанализ переходной зоны плакированного листа.

4.4.1. Определение состава типичных неметаллических включений: в плакирующем и основном металле

4.4.2. Определение ликвации Сг, Мо, Т1 в переходной зоне плакированного листа

4.5. Выводы по главе

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛУЖЕБНЫХ СВОЙСТВ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА

И ПЛАКИРУЮЩЕГО СЛОЯ.

5.1. Исследование эксплуатационных свойств плакированного листа.

5.1.1. Испытания металла основного слоя.

5 Л .2. Исследование свойств в z-направлении.

5.1.3. Определение твердости НУю основного металла.

5.1.4. Определение стойкости металла плакирующего против МКК.

5.2 Испытания на прочность сцепления слоев плакированного листа.102 S

5.2.1. Определение прочности сцепления слоев при испытании на срез.

5.2.2. Определение прочности сцепления слоев при испытании статический изгиб.

5.3. Испытания на стойкость против отслаивания плакирующего слоя в среде водорода.

5.4. Выводы по главе.

Глобальные проблемы третьего тысячелетия - экономия?металлов-, ресурсосбережение и экология непосредственно связаны, с созданием новых материалов с высоким уровнем служебных свойств. Решающая роль, здесь принадлежит поверхности и поверхностным слоям, которые можно рассматривать как своеобразный композит, обладающий особым комплексом физико-механических свойств. Поверхность изделия в первую очередь подвержена всем вредным воздействиям. Именно поверхностный слой в значительной мере определяет прочность, трибологические и, коррозионные свойства. Состояние: поверхности, ее адгезионные и другие свойства являются? определяющими в процессах производства' композиционных материалов [ 1].

Одним из эффективных путей повышения служебных свойств металлопродукции является: применение биметалла. Преимущества-, применения биметалла^обусловлены.в первую очередь тем, чтоюн позволяет получать такое сочетание служебных, свойств, которое нельзя^получить в одном отдельно взятом металле или сплаве, например, высокую прочность вместе с коррозионной стойкостью,. ударную вязкость - с износостойкостью, прочность - с высокой электро- и теплопроводностью'и т.д.

В связи с'этим на протяжении* последних 40 лет постоянно- возрастала потребность промышленности в ^ толстом плакированном (биметаллическом) листе, в необходимости его изготовления- крупными партиями: В России, производство биметалла развивалось в- наибольшей степени на «Ижорских заводах», которые в 60-х годах XX века стали флагманом отечественного машиностроения. В 1956-1963 годах на «Ижорских заводах» было освоено производство плакированных листов.толщиной 20-40 мм из стали марки КД-3 методом литого плакирования. Этот способ отличался высокой трудоемко--стью, ограниченными возможностями по габаритам, а также нестабильными результатами по качеству сцепления слоев. В 1962 году был разработан принципиально новый способ - автоматическая ленточная наплавка листовой заготовки коррозионно-стойкой лентой марки 08X18Н1 ОБ с последующей. прокаткой на лист. Таким способом были получены листы и плиты толщиной 20:.1.70',мм, шириной до.ЗООО мм и длиной.до 11000 мм: Эти заготовки были использованы при изготовлении сепаратора пара и компенсатора объема для ряда атомных станций.

Сложные условия эксплуатации и/или повышенная; степень ответственности: изделий потребовали более высокого уровня служебных свойств плакированных листов. Изготовляемые в? ОАО' «Ижорские заводы» хладостойкие корпусные конструкции включают как транспортные контейнеры для перевозки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) с весьма высокими требованиями по сопротивлению хрупкому разрушению, так и сосуды нефтехимических реакторов, которые эксплуатируются в условиях Севера.

Плакированные листы, изготовляемые в ОАО «Ижорские заводы» использовались- при производстве изделий' нефтехимического и атомного машиностроения, ледового пояса морских- платформ, для объектов, строящихся* под надзором? Российского' Морского Регистра судоходства, для коррозион-ностойких труб для систем транспортирования и сбора нефти и газа [2].

В'последние годы остро возниклапотребность в, плакированных листах с основным слоем из хромомолибденовых сталей: для нефтехимической отрасли. Изготовление сосудов для нефтехимических реакторов, работающих в, условиях низких климатических, температур (до -40 °С), производится по требованиям кода ASME (американское объединение инженеров-механиков) и спецификаций основанных на требованиях этого кода. Особенно сложными и ответственными изделиями являются реакторы нового поколения для глубокой переработки нефти. Поэтому плакированные листы для них должны иметь высокие технические характеристики, включая заданный уровень прочности и хладостойкости основного металла, отсутствие несплошностей? при ультразвуковом контроле по линии сплавления- основного и плакирующего слоев^ прочность сцепления слоев и равномерность толщины, плакирующего слоя, обеспечивающие длительную коррозионную стойкость в условиях агрессивной среды.

В результате анализа и обобщения опубликованных работ с описанием различных технологических методов плакирования установлено, что-наиболее приемлемым как с экономической, так и технической точки зрения в современных условиях является пакетный способ производства плакированных листов. Он обеспечивает получение качественных плакированных листов в большом диапазоне толщин с высокой степенью равномерности деформации слоев и реализуется в существующих условиях производств, находящихся на промышленной площадке «Ижорских заводов», не требуя дополнительных затрат на создание и освоение дорогостоящего оборудования [3].

Именно этим способом в. настоящее время-производится основная масса плакированного листа в Англии, США, Франции, ФРГ, Швеции и Японии. Отличия в производстве биметалла пакетной прокаткой на различных фирмах состоят в отдельных элементах конструкции пакетов (симметричные, несимметричные, с крышкой и т.д.), в применении метода защиты контактной* поверхности от окисления в процессе нагрева под прокат (использование геттеров, вакуумирования), в применении различных материалов подслоя, обеспечивающего снижение степени перераспределения углерода в граничной зоне сцепления-слоев.

Известно, что в Японии плакированные листы пакетным методом получают как с никелевым подслоем, так и без него. В, последнем случае из технологического цикла исключается ряд сложных операций и дорогостоящих материалов, что снижает затраты на производство биметалла [4].

В заключение следует отметить, что рассматриваемый метод пакетной прокатки является одним из путей создания плакированного листа толщиной 10-И28 мм, шириной до 4500 мм и длиной до 12000 мм разных композиций легирования. Однако обеспечение высокого качества, особенно для* крупногабаритных листов, потребовало доработки и усовершенствования технологии сборки и сварки несимметричных вакуумированных пакетов. При этом задача получения качественного плакированного листа усложняется в случае применения в качестве основного металла стали повышенной прочности с требованиями хорошей свариваемости.

Таким образом, актуальность выполнения настоящей комплексной работы определяется необходимостью обеспечения высоких требований по уровню качества и служебных свойств плакированного листа, используемого для современных нефтехимических сосудов давления ответственного назначения.

Цель работы. Разработка технологии изготовления крупногабаритных плакированных листов из сварных вакуумированных. пакетов с основой из хромомолибденовых сталей, обеспечивающая служебные свойства плакированных листов применительно к нефтехимическим реакторам.

Для выполнения поставленной цели были определены и решены следующие задачи:

- произведен выбор сталей для изготовления плакированных листов;

- исследованы структурные превращения и выявлены причины возникновения'дефектов в металле шва< пакетов в зависимости от способа сварки и марки сварочных материалов;

- применены полученные результаты исследований при сварке пакетов из сталей SA387Gr.22 cl.2 (10Х2М1А) и 08Х18Н10Т;

- произведены анализ химического состава и металлографические исследования плакированного листа, изготовленного по разработанной технологии;

- исследовано влияние послесварочной термообработки на микроструктуру и микротвердость переходной зоны полученного плакированного листа;

- исследованы механические и антикоррозионные свойства полученного плакированного листа;

- произведено изготовление опытно-промышленной партии крупногабаритных плакированных листов из хромомолибденовых сталей.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Установлены закономерности структурных превращений в металле шва, происходящие при сварке пакетов из разнородных сталей 12ХМ и 08Х18Н10Т с использованием различных способов сварки и различных сварочных материалов.

2. Установлены особенности формирования структуры переходной зоны плакированного листа при его изготовлении методом пакетной прокатки.

3. Определено влияние послесварочной термообработки на микроструктуру и микротвердость переходной зоны плакированного листа 8А387Сг.22 с1.2 + 08Х18Н10Т.

4. Разработаны принципиальные технологические параметры сборки и сварки пакетов, обеспечивающие прочность сцепления слоев плакированного листа, сопоставимую с прочностью основного металла.

Практическая значимость работы.

Произведен статистический анализ качества плакированных листов, изготовленных из пакетов^ применением различных способов1 сварки, по результатам которого разработаны рекомендации по технологии сборки и сварки несимметричных сварных вакуумированных пакетов.

Разработана и освоена технология изготовления методом пакетной прокатки крупногабаритных плакированных листов с основой из хромомо-либденовых сталей композиций 12ХМ + 08Х18Н10Т и 8А387Сг.22 с1.2 + 08Х18Н10Т для листовых и штампованных заготовок нефтехимических реакторов. Получен патент на изобретение способа изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов.

Внедрение технологии производства крупногабаритных листов методом пакетной прокатки позволило изготовить на ОАО «Ижорские Заводы» ~5 тыс. тонн биметалла.

Апробация работы. Материалы, составляющие основное содержание работы, докладывались на 6 конференциях: на III международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора - 2002», г. Санкт-Петербург, 2002г.; на научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК имени Ильича», Украина г. Мариуполь, 2002г.; на IV Международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора - 2003»; на IX, XII и XIII международных научно-технических конференциях «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», г. Санкт-Петербург, 2003г., 2006г., и 2007г.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Биметалл (от би. и металл), металлический материал, состоящий из 2 слоев разнородных металлов или сплавов^ (например, сталь и алюминий, сталь и ниобий, алюминий и титан, титан и молибден и др.). Применяют для повышения, прочности и жаростойкости конструкций; снижения их массы с целью экономии дорогостоящих и дефицитных высоколегированных металлов или как материал со специальными свойствами. В'машиностроении-из биметалла изготовляют детали машин и механизмов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании анализа приведенных в литературе данных установлено, что обычно используемые методы изготовления биметаллических (плакированных) листов недостаточно технологичны, трудоемки и могут приводить к браку плакирующего слоя. Метод пакетной прокатки является наиболее перспективным способом изготовления плакированных листов, обеспечивая более высокую прочность сцепления слоев, сопоставимую с прочностью основного металла.

2. Установлены закономерности структурных превращений в металле шва, происходящие при сварке ' пакетов из разнородных сталей 12ХМ и 08Х18Н10Т с использованием различных способов сварки и различных сварочных материалов. Разработаны рекомендации по технологии сборки и сварки несимметричных сварных вакуумированных пакетов.

3. Разработана и освоена технология изготовления1 методом пакетной прокатки плакированных листов с основой из хромомолибденовых сталей композиций 12ХМ+08Х18Н10Т и SA387Gr.22 cl.2+08X18H10T для листовых и штампованных заготовок нефтехимических реакторов. Разработанная технология обеспечивает минимальную разнотолщинность плакирующего слоя по площади листа и уменьшение структурной неоднородности в переходной зоне. Получен патент на изобретение способа изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов.

4. Установлено, что химический состав плакирующего слоя однороден на глубину до 3 мм, что гарантирует его достаточную коррозионную стойкость в процессе длительной эксплуатации. Основной металл плакированного листа отвечает всем требованиям соответствующего стандарта ASME и Спецификаций заказчика по «холодной» и «горячей» прочности, пластичности и твердости. Полученный плакированный лист обеспечивает высокий и стабильный уровень низкотемпературной работы удара KV'35 на уровне 155-205 Дж.

5. Исследовано влияние послесварочной термической обработки на микроструктуру и микротвердость переходной зоны плакированного листа SA387Gr.22 cl.2 + 08Х18Н10Т. Установлено, что проведение дополнительных послесварочных отпусков обеспечивает более равномерную структуру и твердость в переходной зоне плакированного листа.

6. Осуществлено широкое опытно-промышленное опробование и внедрение технологии изготовления плакированного листа методом пакетной прокатки. Внедрение технологии производства крупногабаритных листов методом пакетной прокатки позволило изготовить в ОАО «Ижорские Заводы» ~ 5 тыс.тонн биметалла.

7. Метод пакетной прокатки позволяет обеспечить высокое качество плакированных листов, включая комплекс служебных свойств, удовлетворяющих требованиям как российских, так и зарубежных стандартов для таких изделий ответственного назначения как нефтехимические реакторы с длительным сроком эксплуатации.

1. Солнцев, Ю.П. Стали для Севера и Сибири / Ю.П. Солнцев, Т.И. Титова. СПб.: Химиздат, 2002. - 350'с.

2. Каган, Э.С. Производство и исследование биметаллических листов / Э.С. Каган, Л.П. Белова // Тяжелое машиностроение. 1997. №4. - С. 66-67.

3. Меандров, Л.В. Двухслойные коррозионностойкие стали / Л.В. Меандров. -М.: Металлургия, 1970. 232 с.

4. Бурмистров, В.И. Технология производства многослойных листов методом ГИП и прокатки / В.И. Бурмистров // Технология металлов. 2004. №5.-С. 7-11.

5. Биметаллические материалы / М.И. Чепурко и др. Л.: «Судостроение», 1984.-272 с.

6. Быков, A.A. Этапы развития производства биметаллов / А. А. Быков // Металлургия машиностроения. 2004. №5. - С. 9-15.

7. Полянский, С.Н. Плакированная сталь для нефтяной и газовой промышленности / С.Н. Полянский, B.C. Колногоров // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002. №11. - С. 48-51.

8. Двухслойные металлы в химическом машиностроении / под ред. Б.Н. Шевелкина. НИИ ХИММАШ. Выпуск 53.11 .Голованенко, С.А. Производство биметаллов / С.А. Голованенко, JI.B. Меандров. М.: Металлургия, 1966. - 304 с.

9. Трыков, Ю.П. Структура и свойства сваренных взрывом-композитов из разнородных сталей / Ю.П. Трыков, И.Б. Степанищев, А.Ф. Трудов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. №4. - С.31-33.

10. Чарухин, К.Б. Биметаллические соединения / К.Б. Чарухин, С.А. Голованенко, В.А. Мастеров, Н.Ф. Казаков. М.: Металлургия, 1970. -280 с.

11. Трыков, Ю.П. Опыт применения сварки взрывом в инструментальном производстве / Ю.П. Трыков, А.Ф. Трудов, В.Н. Арисова // Сварочное производство. 2000. №4. - С.39-42.

12. Голованенко, С.А. Сварка прокаткой биметаллов / С.А. Голованенко. -М.: «Металлургия», 1977. 160 с.

13. Биметаллические материалы / под ред. И.В. Горынина, В.Я. Остренко. -Л.: Судостроение, 1984. 272 с.

14. Дерибас, A.A. Физика упрочнения и сварки взрывом / A.A. Дерибас. -2-е изд., доп. и перераб. Новосибирск: Наука, 1980. - 222 с.20.<Кудинов, В.М. Сварка взрывом в металлургии / В.М. Кудинов, А.Я. Ко-ротеев. М.: Металлургия, 1978. - 166 с.

15. Конон, Ю.А. Сварка взрывом / Ю.А. Конон, Л.Б. Первурих, А.Д. Чуд-новский. -М.: Машиностроение, 1987. 216 с.

16. Крюков, Д.Б. Получение тонколистовых биметаллических материалов сваркой взрывом / Д.Б. Крюков, O.A. Беляев.

17. Патент на изобретение № 2000101208: Способ получения крупногабаритных биметаллических листов сталь-титан сваркой взрывом.

18. Хасуи, А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, О. Моригаки. М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

19. Stainless Steel World. Jan./Feb. 2001. P. 25-29.

20. Родионова, И. Биметалл материал грядущего / И. Родионова, А. Быков, В. Столяров // Металлоснабжение и сбыт - 2004. май - июнь. - С.47-48.

21. Отчет о научно-исследовательской работе, часть 4 «Сравнительные исследования металла листов композиции 09ХНЗМД + 08Х18Н10Т (08Х19Н10Г2Б) после пакетной прокатки и прокатки брам с электрошлаковой наплавкой».

22. Патент на изобретение № 93050452: Способ получения биметаллических листов и полос.

23. Изготовление и исследование новой двухслойной стали для нефтехимических реакторов. //Прогрессивные материалы и технологии, №5, 2002, с.161-162.

24. Исследование качества однослойной антикоррозионной наплавки, выполненной в условиях ОАО «Ижорские заводы» / Т.И. Титова и др. // Вопросы материаловедения. — 2007. №3(51).

25. Астров, Е.И. Плакированные многослойные материалы / Е.И. Астров. -М.: Металлургия, 1965. 240 с.

26. Производство биметаллов // Сборник трудов, выпуск 42. М.: Металлургия, 1965. - 40 с.

27. Ходош, М. Г. Усовершенствование методики расчета технологического процесса вытяжки тонколистовых биметаллических изделий малых размеров и конструкция оборудования / М.Г. Ходош // Электронный журнал Инженерное образование. 2004.

28. Сторожев, M.B. Теория обработки металлов давлением / М.В.Сторожев, Е.А.Попов М:: Машиностроение, 1977. - 216 с.

29. Романовский, В.П. Справочник по холодной штамповке / В.П.Романовский. Ленинград.: Машиностроение, 1979.

30. Дмитров, Л'.Н. Биметаллы / Л.Н. Дмитров, Е.В.Кузнецов Пермь, 1991.

31. Кондратенко, В.Г. Определение предельного коэффициента вытяжки тонколистовых материалов / В.Г.Кондратенко, Е.А.Титов, А.М.Титов // Технология металлов. 2001. №5

32. Кондратенко, В.Г. Экспериментальное исследование влияния факторов трения на предельный коэффициент вытяжки осесимметричных деталей / В.Г.Кондратенко, А.М.Титов, Е.А.Титов // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 2002. №1.

33. Степкин, A.B. Разработка технологического процесса получения наконечника катода / A.B. Степкин // Тезисы докладов студенческой научной конференции «Студенческая научная весна-2002». МГТУ им. Н.Э. Баумана. Москва 2002.

34. Пластинина, Г.В. Совершенствование методов получения износостойких покрытий в сельскохозяйственном машиностроении // Г.В. Пласти-нина, Н.С. Егунов. 2006. Т. 14, в.З.

35. Рябцев, И. А. Износостойкий плакированный прокат / И.А. Рябцев. Киев: Общество "Знание" УССР, 1982. - 24 с.

36. Рябцев, И. А. Изготовление биметаллического проката с износостойким слоем, полученным из порошков / И.А. Рябцев, В.Г. Пинаев. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона. 1982. - С. 98-101.

37. Рябцев, И. А. Биметаллический прокат с плакирующим слоем из гранулированного порошка ПГ-С1 / И.А. Рябцев // II Респ. науч.-техн. конф. "Современные методы наплавки и наплавочные материалы": Тез. докл. -Харьков. 1981. -С. 9-10.

38. Федоров, В.Н. Перспективы применения компактных материалов в биметаллических деталях рабочих органов сельскохозяйственных машин /

39. B.Н; Федоров; В.А. Осадочий, М.Ю. Тиц, A.B. Румянцев-и др. // Тракторы и сельхозмашины. 1985. №9;,-С. 39-41.

40. Быков, A.A. Технология производства; биметаллов: для; сельскохозяйственного машиностроения; / A.A. Быков, С.И. Булат, А.В. Ткачев и др. // Сталь. 1982, №8.-С. 3-9.

41. Рябцев, И. А. Формирование физического; контакта между слоями при сварке прокаткой / И.А. Рябцев // Автоматическая сварка. 1984. №8.1. C. 57-60.

42. Рябцев, И. А. Свойства-биметалла Ст.З + 12X18Н1 ОТ с плакирующим слоем из компактированного порошка / И.А. Рябцев // Автоматическая сварка. 1988; №2. - С.58-60,

43. Рябцев, И: А. Структура и горячая твердость сплавов на основе Fe, Ni, Со, наплавленных лазерно-порошковым; методом / И.А. Рябцев, Е.Ф. Переплетчиков // Автоматическая сварка. 1996. №4. - С. 58-60.

44. Луценко, В.А. Применение механического зацепления при производстве биметаллов / В.А. Луценко. Алчевск, ДГМИ.

45. Королек, В.К. Основы технологии производства многослойных металлов / В.К. Королек, М.С. Гильденгорн. М.: Металлургия, 1965. - 238 с.

46. Еременко, В.Н. Титан и его сплавы / В.К. Еременко. АН УССР, Киев, 1965.-525 с.

47. Корнилов, И.И. Взаимодействие тугоплавких металлов переходных групп с кислородом / Корнилов И.И., Глазова B.B. М.: Наука, 1967. -322 с.

48. Технология и методы расчета процесса производства биметаллических пластин с механическим соединением. Потапкин В.Ф. и др. / Краматорск. 2001. - С. 518-522.

49. Горячая обработка металлов в вакууме и инертной среде /Долженков Е.И. и др. К.: Техника, 1969. - 280 с.

50. Кузнецов, Е.В. Основные тенденции^ развитии процессов производства слоистых металлических композиций / Е.В. Кузнецов // Труды 3-го конгресса прокатчиков М.: Черметинформация, 2000. - С. 235-237.

51. Опытная прокатка двухслойных листов / JI.B. Меандров и др: // Сталь, №4, 1963.

52. Браунштейн, P.A. Производство двухслойной листовой стали / P.A. Бра-унштейн // Бюллетень ЦИИН 4M, №7, 1958.

53. Производство двухслойных листов с применением электрошлаковой сварки / Б.Е. Патон и др. // Бюллетень ЦИИН 4M, №6, 1962.

54. Засуха, П.Ф. Биметаллический прокат / П.Ф. Засуха, В.Д. Корщиков, О.Б. Бухвалов, A.A. Ершов // М.: Металлургия, 1971. - 264 с.

55. Патент на изобретение № 2170274: Способ изготовления двухслойных горячекатаных листов с основным слоем из низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали.

56. Кузнецов, Е.В. Экспериментальное исследование неравномерности деформации' слоистых полос в процессе холодного плакирования / Е.В. Кузнецов // Сталь №6, 2004* г.

57. Матвеев, A.C. Основные аспекты оценки прочности сцепления слоев при холодном плакировании прокаткой' / A.C. Матвеев // Технология машиностроения, №5, 2005 г.

58. Каракозов, Э.С. О кинетике процесса образования соединения при сварке в,твердом состоянии однородных металлов / Э.С. Каракозов // Физикачи химия обработки материалов, №3, 1968.

59. Айнбиндер, С.Б. Основы теории сварки давлением / С.Б. Айнбиндер // Автоматическая сварка, №5, 1964.

60. Буше, H.A. О разрушении окисных пленок при прокатке биметаллов / H.A. Буше, К.Н. Раков // Цветные металлы, №2, 1969.

61. Рыкалин, H.H. Физические и химические проблемы соединения разнородных материалов / H.H. Рыкалин,.М.Х Шоршоров, Ю.Л. Красулин // Неорганические материалы, №1, 1965.

62. Stainless Steel World. April-2000. P. 19-21.

63. Дурынин, B.A. Опыт изготовления плакированной листовой стали повышенной прочности' и хладостойкости / В.А. Дурынин, Т.И. Титова, Э.С. Каган, И.Ф. Семернина // Электрометаллургия, №8, 2003s, С. 3335.

64. Описание изобретения к патенту Российской Федерации* № 2103130: Способ изготовления плакированного биметаллического листа.

65. Пат. 2225781 Российская федерация: Способ получения крупногабаритных плакированных листов / Дурынин В.А., Титова Т.И., Каган Э.С., Семернина И.Ф., Сорокин A.A., Родичев А.Б., Волков В.В. (РФ). № 2002104139 Заявл. 20.09.2003; Опубл. 20.03.2004, Бюл.№8.

66. Пат. 772769 СССР, МКИ В 23 К 20/00. Пакет для получения многослойных листов / В.А. Луценко, ЮВ. Воротынцев, А.И. Беседин, Д.В. Соловьев (СССР). № 2756972/25-27; Заявл. 23.04.79; Опубл. 23.10.80, Бюл. №39. -2с.

67. Отслаивание наплавленного слоя аустенитной коррозионно-стойкой стали сосудов высокого давления, работающего в водородосодержащих средах (обзор) / Стеклов> О.И. и др. — Сварочное производство, №4, 1988,-С. 10-13.

68. Козлов, Р.А. Водород при сварке корпусных сталей / Р.А. Козлов JL «Судостроение», 1969,- 176с.

69. Козлов, Р.А. Сварка теплоустойчивых сталей / Р.А. Козлов JL, «Машиностроение», 1986,- 160с.

70. Исследования, относящиеся к водородному охрупчиванию сосудов, работающих под давлением, с наплавкой из нержавеющей стали / Д. Вата-наба и др. Ацуреку Гидзюку, 1980, - С. 255-279.

71. Keizo Ohnishi. Current Studies on Hydrogen Induced Disbonding of Stainless Steel Weld Overlay / Keizo Ohnishi Journal of the Japan Welding Society, V54, №3, 1985, P. 44-53.

72. Kazuhisa Rinoshita. Disbonding in Aspect of the Behavior of Hydrogen / Ka-zuhisa Rinoshita Journal of the Japan Welding Society, V54, №6, 1985, P. 28-33.

73. Takao Araki. Microstructures on Hydrogen Induced Disbonding of Stainless Steel Overlay Weld / Takao Araki Journal of the Japan Welding Society, V54, №7, 1985, P. 30-36.

74. Measures to Prevent Stainless Steel Overlay Weld from Disbonding / Koichi Yasuola и др. Journal of the Japan Welding Society, V54, №8, 1985, P.16-24.

75. Prevention of Hydrogen Induced Disbonding at the Interface between Cr-Mo steel of the Stainless Steel Overlay Weld / Hashimoto К. и др. Journal of the Iron and Steel Institute of Japan, V72, №16, 1986, P. 121-128.

76. Tohru Ishiguro. Current vrends of the Hydrogenation Reactor Materials for High Temperature and Pressure Services \ Tohru Ishiguro Journal of the Iron and Steel Institute of Japan, V73, №1, 1987, P. 34-40.

77. OCT 26.201.03-90. Сосуды и аппараты,сварные высокого давления. Общие техническиё требования.85.Код ASME, секция VIII.

78. Поведение стали при циклических нагрузках / Под ред. Даля.- М.: Металлургия, 1983.-.568 с.

79. Висванатан, Джаффи. Стали1 типа 2,25Сг- 1Мо для реакторов установок конверсии? угля:. Теоретические основы?: // Труды ASME, '№3, т. 104, 1982.-С. 71-79:

80. Murza J.C., McMahon C.J., Jr. The Effects of Composition and Microstructure on Temper Embrittlement in 21/4 Cr-lMo Steel // Jornal- of Engineering Materials and Technology. October 1980, V. 102- P. 369-375.

81. Нёймарк, Б.Е. Физические свойства стали и сплавов, применяемых в энергетике/Б.Е. Неймарк. М.: Энергия; 1967. .

82. Титова, Т.И. Методы идентификации металла первого и второго слоев двухслойной наплавки в промышленных условиях / Т.И. Титова, H.A. Шульган, И.Ф. Семернина, С.А. Бочаров // «Вопросы материаловедения». 2007. №3. С.96-101.