автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка технологии сварки медных и медно-стальных трубопроводов блоков разделения воздуха

РГ6 од

- ^ ДПР

и ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 621. 791. 019

ГОНЧАРОВ Алексей Николаевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ МЕДНЫХ И МЕДНО-СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ БЛОКОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Специальность 05. 03. 06 — Технология и машины

сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1993

Работа выполнена в Липецком шшгаохкичоскгал ииституто и Липецкой монтажном специализированном управления "Кислородмонтаж".

НаучниЗ руководитель - доктор технических: наук, профессор Дзев Г.0.

Официальные оппоненты - доктор технических шук,

профессор Корин П.А.,

кандидат технических наук, доцент Орлов A.C.

Бекаса преддрия..ко - Новолипецкий металлургический комбинат

Зашита состоится1993 года ¿Г* часов в -а£/£?т заседании слсциалюироваиного совота К 054.22.02

в Липецком политехническом института по адрасу: .

30S055, г. Липецк, ул. Московская, .30.

Бапи отзыва' (в двух экземплярах, заверенные початыо) просил направлять по указанному адресу на имя учёного секретаря специализированного совета.

С диссертацией mosho ознакомиться а библиотеке Липецкого пшштехначэского института.

Автореферат разослан

Учешй сокрагарь специализированного совета, /7

кандидат техшиоских наук, __// rf

доцэит . ' /fy ./^'Ö.IUap.ix

■ Актуп-тлгюсть работа. Едоки раздолен «s зоз духа (EF2) лрзцетав-ляэт cocîdîI лромшлоншо крясгониыа установки, аредказначенное для получения :::пд1ч'о: и газообразных иомпононтоз воздуха. 2rfaчитальный объём' работ при моктожо Б?3 заняыаат соодипзшх модных и модио-сталышх трубопроводов дтамотром до 120 мл. В дроцэссо эксплуатации он:г подвергаются гормомохаки'юекгел нагрузкам, поэтому к № качеству продъявлквтея г.озшегошо требования. Накоплен' значнтоль-iz'li or.ii? лолучзипя таких соединенна погодой тазогламишюй roîi:nr. Пул отсм приг.юхтатся расгрубшо ссодшюшш, что опродаотот значительную тторгалооикооть мотода. В качоство прхяоов используют латунь .улркп Л332-0,5 и сарейрссодврзагуЛ спи л шрки 11Ср-45. Тохгсо-лопи пайки шдныч к особенно модно-сталыых. трубопроводов трудо-ог,;:-а :: требует в'-'сскзЛ ва лирика Дик цабоч:»:.

Cu:ko!i::o трудс&лкостч, з:<оиом;м дорогсстсдщих и доф:пг<:т!шх ;.атчр;плсз :: nouimoico "ачомва являются одним из га ею Ик их направлен::.! ссворло.чсгзошшк .технологии создавши модшос :т мздио-сталы.-пх трубопроводов на ВЛ5. Знодропио процесса сварки является лорспе'лт:;з;а;:.! способе:.. реализации данного ¡'л.чравлоиия. При мзнтц-■.¿о БГВ для соодиионпн трубопроводов ¡:з коррозионно-стойкой' стали , шрки I2;;iG!:iûT пироко пр::!.мшютсл способ аргоно-дуговоп сварки, "ьмзотся ::оослы;с;: сяцт использования данного способа д/и ;::;ap;;:i модних. трубопроводов m Б?3. Опита сварки разнородных со-сд;п:о::::;': трубопроводов' из мода '.'Зр л сталеЗ Ст.З и' I2XISIÏIOT m ¿>V3 нот. "зБос-шо, что хул сэадка отпх штораалов вззнакао-г уяд проблем, основной ::з которых. явллотоя об|.ауОШиП9 крпсталлпзацп-o'.ntux трсишп. Вероятно, что суиротвошгоо пл;:яш:е на процосс обра-зовз::;'п тро;:;::п оказшхпот попор.-лостпиэ явлении н проздо всего с;.;а-ч;;ва:;::п твердого .мота .va да сплав о:.:. ПвслодовЗнм процесса с:.п чита-пм стало"; г^ сплавами применительно к условиям сварки пра-

ктически по проводились. .'.'оэду том результаты такте исследовании могут дать бсзмоию.стя уточнить механизм образования кристаллизационных трожп лр:: сварка модао-сталыпйс соодачениЛ, а то ¡ко выявить (¡актори, опредоляш;по этот процесс,и разработать мори по предотвращения образования дзфектоз.

Цель îxi6s?4. Разработка технологии сварки медных и иодно-сталышх трубопроводов взамон газопламенной шЯкп, обоспечиьа- ■ здоЛ получению' качественных соодйиониЯ, пошшюние производительности к сшгаошю расхода дорогостоящих ц дефмдапых шторгллов.

OcHoBime задачи работа. Йсслодошть процесс а.пч1шзшя стало П Ст.З и 12X18:1101 медными расплавами s «зотэрыичэских услови-

ях и при воздействии дугового разряда на расплавленный металл. Изучать влкяико дугового разряда на процесс 'затекания расплавлон-кого изталяа з зазор меаду свариваемым:: деталями.

Определить алкянпо кодах расплавов ка механические свойства сталай и вдоязвестк сравнительную оценку :гх охрушптавдэго воздействии.

Исследовать зоррозаокное воздействие модах расплавов па стали.

Определить сдаотасзть :мдно-ста льны:; свар:тх соадкнепг.й к образовании кристадлззационш:: трочш при использован;:и модных расплавов в начгстзз присадочных материалов.

Разработав и ь.;ед;>пть технологию свагет мадии/: к ¡.юднс-ста-лъккх трубодуоводов БЕЗ, обосаочизапщ'в зисокоз качество сваршх • плзов.

Н-тутгПл нопипиа . Определены -оснсвпнс! хлра:гтср::ст;::с:г процесса с:.ач:;ваш;я медлит: расплавами подлою к из сталей Ст.З и 12С1ЩЮТ в пзотер-лпчеекпх услЬз^хг.

Установлено, что воздействие дугового разряда па расплавлен-îilûî металл гэтено^фтщпруот прсцессп с;,2ч::ваш1Я растепапия. Дуга Переменного го::а оказувьет боло о суцзствмшоо воздействие :¡a эти прсдсссп, пот.хлл дуга постоянного тска лря.моЕ полярности. Вобран -крйтедкЯ 'оценкк сгатазазщэй способно.с,; при за полной:;;: зазора под воздействием дуг:: - пясцадь затея-англ гледлавз'по-гсдазой'поверхности образца.' ' _ •

1Голу:о:з1 ^гикцкожльпцо. зовигк^ссзи сададк затем:::»: г-а сплава о? салк тс::а дуги, времэ:;::-эё эдакая -а, ваз era вдяу сталь-нш.!;: деталям:: дсх псе;: псетяанних гаториалов! .

Изучено влияние иэдшх расплавов механпческпо свойства стало!' ирг' рзевяаоляц." Устаиовяги'о, что под .вдгяи-.ои расп-

лавов сплааогся язочзоегь .и'лвасичвемь '-cmsoíl.. Ероярвадет osar вкагашвя одепка сосг4*№заж{<!го'2сздо2е1аая иопщ распевов m стали. • ;' .. '.;'-. / :"'-

Определена сывггатодашя" коррозионная активность воздойст- • ' в'/л медннх расплавов на стад::/в :;ачэствз. критерия которой внбра-ка цлодадь зоны коррозионного воздействия на • фкоЕрогаином участка. Установлено, что коррозяойше процессы ne пказиваюг существенного влшпшя-на охрушдавахпэ сталей ври ;гх контактирешнп:: о кедти.га расплавами. lía. основании результатов проведештд: яезлидо-вйкка сделан визод ' о' вд^иэдвствоиао едсор№о:исы ыех2ы«зт «а-ипчеван-я сталей'иод воздойсадвы „аедша^

Пропьвсдот оценка твхнологпчэской прочности сталей при аргон о—дуговой сваркэ меднши: присадочными штсдалами. Установлено,. 'ко модно-сталхшэ сваршо соодпкзння, яолэчсннш и испыьззванием присадочной проволоки:маркн ЖЕКГ5-1-0,2-0,2, обладают достаточно высокой стойкостью против образования куксгаллгшцчоипих троцин.

На основании прозодоншх псолядовлшй разработана технология аргоно-дугопой сварни модашх н модно-стальных трубопроводов БРЗ.

Дуп итичо ста я nemt о суть гл б атк. Разработана технология аргоно-ду г од oil сваркя модных и мэднс-сталънцх соодкнсшм на переменном токе, позволяющая получать ючествотша соедтюния трубопроводов на SFB, снизить расход дефэдтш: и дорогие осксзного и присадочного ¡.'.аторгалов к трудоемкость работ.

Годовой экономический oyJoKT от внедрения дачной технологии составил ICO тис. у. ■

Апробация сзбо?н. Основ,шо пэдеко:;»: дрмзертоцпшоЯ рпботи докладывались и обсуждались на I Всосог-озчоП коноУзреь'хг.нн по сварке дэгких, цвот'шх н тугоклгзкнх готадлов - 1378 г., К::зв, ИЗС v:.\. Е.О.Патопа; па вдчао-пуактшюскоЗ к&ь(с?енцз;: ''Практика, пуоблз-ш разработки :< внодпоии? росурсссОерогавц-;;; ?3x!icc:or:r;í" - IS37 г., Липецк; на согнипро-сове^н:::: "líwirrom» ^^активнсст:: сваротлих 'работ" - 1080 г., Липецк; на 4. БсосшзкоЗ яот5о1<0кцш по оьаукс вдояшх котшиез - 1520 г., йрпуполь; на II Всесоюзной конференции "Дозархцостние явления з расплодах :: технологгя новых маторп-адов" - 1091 г., Киев; шучнш: сскх-прах каф'^и "Сварочкоо производсяэо" Липецкого нслптол'.пгпского sKcíswa.

Публикации. Но результата:.: неелгдовпкий о.с/&!1йоваио 4 работы и подана оаязтеа па предполагаемое изобрзтенио.

Объём it структура тпссо-.'тдциз. Дсссяркоди сосговс г:з вводе-нил, чотнрех глав, списка непегазовачнол литературы и приложения. Общи: работы составляет ■ страниц ¡¿шпнсписного текста,

включая 77. у::с**ш:ой я S тайна;, «¡¡.¡сок литература содердат 120 •(¡a именований.

СОДаРдАК!23 РАБОЙ -

В иорноЗ главе рассмотрена два оспоь:шх способа получен;'!* кодошс з иедпо-йталышх ооед:гнсша1 - хдзоадамвниая пай:;а а сьарка длавлгнпем. !1а;:больыге лэпызнонсо ддч эдполнония таких соединений, трубопроводов на БРЗ в настоящее врелл подучил мэтод га зоила;.: ей-

ной пайки. Однако, данный мог од имеет довольно низкую производительность, характеризуется значительным расходом дорогих и дефицитных сварочных материалов, требует высокой квалификации модников-паяльщиков.

Имеется лишь небольшой, опит. применения аргоно-дугового спосо-. ба сварки медных трубопроводов ка БРВ,. ходррая прокззод\1лась на постоянном токе прямой полярности с тапользованием присадочной проволоки марки Бр1С1цЗ-1. Процоис сварки мздко-сталышх соединений труоопроводов ш БРВ не применялся. Известно, что при сварка этих материалов одной из основных проблем является образованно кристал-дизациошшх трещин вследствие проникновения жидкой моди в шкзе-рангше полости стал::. Да;шоп проблеме посвящены работа В.Р.Абрамовича, Е.'А.Лониса, А.и.Бозасо, А.Е.Зййшэршка, И.И.Дх'.еваги, И.А.Сакса, В.М.11лшенко, В.О-Квасшщкого, В.С.Новосадоза, ¡-".Х.^оуаоооза и друг-лх исследователей. Однако в иастоящао нот единого мнения

о механизма образования Христа ллпезцноншх грозди: при сзарко плавлением медпо-сталышх соединении. Нот полка'] ясности в том, какой па гувх воуиошшх механизмов образования адйсяшшшцкошшх ер®щя (адсорбционный. коррозионный тан диффузионный) вродолредояяе? процесс образования'последних.

Существенное влияние на образоваинэ я распространенно храодец могут -оказывать поверхностные явления. Одщко в шегогадео время пыоется шло сведений о процессах смачивания-к раезекашл шдшх , сшивов по сталыам поверхностям. .Полностью отсутствуют сведения о влиянии дугового разряда на егя процессы. Кет также донных об особенностях процесса ьатекания медных расплавов в зазор цоки стальными кромками под влияние:,! дугового разряда, хотя они вашш для разработки технологии сварки. . ■

Представляется вашюй задачей определение влияния иедных рао-плавоа на прочность к пластичность сталей при их растяжении в условиях, способствующих проявлений эффекта адсорбционного снижения прочности п пластичности.

В связи с тем,' что диффузионный механизм образования кристаллизационных трещип вследствие незначительной продолкитольности процесса .сварки маловероятен, представляет интерес оценка коррозионного воздействия ыэдшх сшивов на стали, что позволило бы уточнить-преимущественный характер охрупчквання сталей при ,контактировании их с ивдишш расплавами. *

Большое значение имеет такав выбор присадочного шториала для сварю: ивдио-етадьша соединений, определения иго влтшш ¡и тох-

дологическую прочность последних. Нарвд о шталлургичэскими существенное влияние на процесс образования кристаллизационных трещин должны оказывать технологические факторы - режимы предварительного подогрова и сварки, конструктивные элементы соединения и др. От иих зависит уровень действующих в температурном интёрвало хрупкости напряжений, которые в значительной степени влияют на образование кристаллизационных трещин. .

В связи с этим в данной работе проводились комплексные исследования с цолью реионня следующих задач:

1. Последовать особенности смачивания модными расплавами сталей Ст.З и I2XI8III0T в изотермических условиях и при воздействии дугового разряда но расплавленный моталл.

2. Изучить рлияние дугового разряда на процесс затекания расплавленного «юталла в зазор мсвду сваливаемыми до талям и.

3. Определить вличнио модных расплавов на мохапичоскио свойства сталей ¿i произвести сравнительную оценку их охрулчивавдего воздействия.

4. Исследовать коррозионноо воздействие модных расплавов ка стали.

5. Изучить влиянии нодсшх сплавов, испильзуокшх в качоство присадочных материалов на процесс образован;л кристаллизационных троцин при сгарко ыодно-стальных соодинсиий.

G. ¡la основании проведенных исследований разработать и внод-рить технологии сварки модных и модпо-стэльшх трубопроводов БРВ.

Во второй глава описаны методики и приведены результаты экспериментов по определен™ характеристик процесса смачивания мед-нши сплавами стальных подлояек в изоторшчоск« услозиях и при воздействии дуги па расплавленный металл.

Зкспорииопти з изотермических условиях проводились на уста-новко, состоящей из печи Таымага с графитовым нагревателем и источника питания. Нагрев образцов в рабочем пространстве почи производился в сродо аргона. Температуры в печа составляла 1373 К н контролировалась всльфраи-рэнкевой термопарой шрки ВРо/20 и потенциометром НСП-4. Процесс плавлоши медного сплава, перехода его на стальную, подл сежу и растекания по пей фиксировался с помощью кинокамеры "Краснсгорск-З".

Как следует из результатов экспериментов, приведенных на рис. I, все испытанные модные сплаш довольно хорошо сшчивают сталь Ст.З. При этом юс сыачиващая способность увеличивается в ряду: :ЛЗр, "ЛП2КГ5—I—0,2-С,2, БрВДЗ-I, ИС32-О.С, ПСр-45.

8е

120

80

40

I 2 3 4 Ь Г,с

8е

120

80

40

8 16 ;24 32 40 -с-.с , б

Рис. I. Изменение контактного угла смачивания сталей ыэдшш! расплавами в зависимости от вршзни выдержки при Т = 1373 К I - медь Шр. 2 - бронза БрКЛцЗ-1, '3 - сплав ШКГ5-1-0,2--0,2, 4 - латунь ЛК32-0.5, 5 - сплав ПСр-45, а - сталь Ст.З/ б - сталь 12ШН10Т

Смачиваемость стали I2XI8IIIQT модаши расшивами на порядок пиле и слабо увшнгатается в ряду:

JIKS2-0.5, МЗр, БрГМцЗ-I, ;âLUCI5-I-0,2-0,2.

Сплав ПСр-45 практически но стачивает сталь I2XI8HI0T в данных условиях.

Эксперименты по определению влнлнш дугового разряда га смачиваемость проводили га установка, основной частью которой являлась герметичшя камера, где располагались рабочий стокик и держатель вольфрамового электрода. Расплавление образцов производилось дугой, горящей моаду электродом и модиим сплавом в сродо аргона. Процесс растекания расплава фиксировала! с помощью кинокамера "Красногорск-3". В ходо экспериментов контролировались сила тока, напряжение и время горения дуги.

Результата экспериментов приводени на оно. 2, из которых.сло-дуот, что дуговое расплавление пцтонспфщирует процесс смачивания стальных неддол.ик шднши справа..;;;. ¡Гзс.увыствошзш становится в этом .дао и влияние штор пала кодкоеш.

Iipo;,io того, ¡ц.юзодплппь ока;:ор;.;.;.л;г;; ne оцеш;е площади затекания шдних раоштао:. в пизоу ¡.««да охалкпл.;п образцам/ под воз-•доЗзгвиои дугового разряда. Из »¿пгдодошвх ¡¡а рис. 3 результатов слодуер, что увеличение тога v, вдеяип горении дуги существенно yjiy-GL lOT IIpOHUKilCDUiliiO d 523 Op MO езцдвдаш пласт .па mu ьпдных расплавов. Устаковлоио, что дуга поромошюго toi,и оказывает более сильное воздействие процесс гателанпл модних сплавов в зазор мозду сталышми образца'.!;!, иеаолв да га постоянного тока прямой полярности.-

Олтпмальпьш зазора мокду стальипмн образцами, при которых наблюдалось наибольшее затоканпо мод.шх расплавов, находятся в пределах 0,G-0,B мм.

По величине криторг-я Т (плоцадь затекания модных сплавов в цоловоП зазор мсаду стальшлли образцами) нропзводега сравнительная оценка смачивающей способности при загголношш зазора медна-ми сплавами под воздействие;.! дуги. Получоншо результата свидетельствуют о существенном влаянин параметров дуги па этот процесс.

Математическая обработка полученных результатов с помощью ЭВМ "Ивкра-225" позволив получить эмпирические зависимости пло-кади затекания «одних сплавов от стаи тона, времени воздействия дуги и величины зазора меэд стальники образцами. Для сплава шр-ки МЕЖКТ—5—I—0,2-0,2 они определяются следующими формулами:

9° 120

80

40

/

• 2*"

'6

16 24 б

32 Г, с

Рис. 2. Зависимость контактного угла сшчнванкя сталей

медниш расплавами от времени горения дуги X - мдь ЫЗр, 2 - бронза БрНЛцЗ-1, 3 - сплав №ШКТ5-1-0,2-0,2 а - сталь Ст.З, б - сталь 12ПШ10Т, Т 30 А, 17 = 12 В

Рис, 3. Влияние силы тока и времени воздействия дуги на площадь затекания расплат ЫИНКТ5-1-0,2-0,2 в зазор» меяду стальными образами I - сталь Ст.З, ?. - сталь 12П8НЮТ, I и 2 - дуга переменного тога, 2' - дуга постоянного тока прямой иолярчосси

? « 17,0 - 1,54 х 3 + 0,09 х О2 Г <• 0,814 + 0,429 хТ + 0,054 хГ2 Г = 45,7 + 154 хВ - 68 х В8

Формула, описывающая совместное воздействие указанных факторов, ишет следующий вид:

Р = 2,7 х Ю-2 х 1 + 1,47 х ХГЛ х 0 2 ) х ( 0,65 + 7,44 х

х Ю-3 х 0' + 8,33 х 1Г5 х Ч 2 ) X (71,0 - 5,53*Т+

+ 0,19*Гг) X (0,9 + 0,78 х В -0,6 хВ2)

Корреляционное отношение приведенных выше зависимостей в. г 0,996.

' В третьей главо приведены методика и результаты исследований по определению влияния медных расплавов щ прочность ц пластичность сталей. Эксперименты проводились на установке, смонтированной ш базе универсальной разрывной шиины типа У«1-5. Растякепие стальных трубчатых образцов производилось при температуре Г=1373 К в каыоро, заполненной аргоном. Внутрь образца п «.кидалась цавоска медного сплава массой 4,0 г, которая при расплавлении смачивала внутренние стенки образца. Б процессе испытаний контролировались разрывноо усилие, температура и волггчина дофор„йвдп образца, для чего использовались приборы машины УЫ-5, о такко графопостроитель Н-306 и потенциометр КСП-4,

Установлено, что модшо расплавы несколько ошшют, прочность сталей (до 22 % и 24 % для сталей С'т.З и 12П8НЮТ соответственно). Гораздо большее влияние они оказывают на пластичность металла (рис. 4). Пластичность стали Сг.З резко еннааюг модь ¿.¡Зр - в 8,5 раз, бронза БрКМцЗ - в 4,3 раза, сплав 1.2ШС1'5—1-0,2-0,2 - в 2,2 раза. Расплавы ЛИЗ2-0,5 и 11С"р-45 оказывают менее заметное влияние на сиижанпо пластичности данной стали (в .1,4 а 1,15 раза сиотват-отвепно).

Пластичность стали 12Х10Н10Т резко снижают расплавы МЕСКТ5--1-0,2-0,2 - в 8,5 раз, ЫЗр - в 6 раз, БрШЗ -I - в 3,4 раза. Расплавы ЛКБ2-0,5 и ПСр-45 в шныиеи стонени снижают пластичность данной стали (в 1,6 и 1,2 раза соответственно).

Для оценки влияния процессов растворения па охрупчизаыио сталей проводилось иоследованно коррозионного воздействия модных расплавов на стальные образцы. Эксперименты проводились в печи Гамма -на при температура 1373 1С. Стальные образцы контактировали с модными расплавами в гермотичних стаканчиках норкавоидей стали,

Рис. 4. Пластичность сталы-шх образцов ода растяжении в контакте с медшши расплавами при температуре Т а 1373 К

I - без компонента, 2 - медь U3p, 3 - бронза БрШцЗ-1, 4 - сплав ШШСТ5-1-0,2-0,2, 5 - латунь JIK62-0.5, ^^^^ 6 - сплав ПСр-45 ЕШЗШШ- сталь Ст.З; I__3 - сталь 12И81П0Т

заполненных аргснои. .Время воде рак и образцов изменялось в пределах 30-350 с. •

Сравнптэлыгая коррозионная активность модных расплавов по отношению к сталям определялась по величине зоны коррозионного воздействия, измеряемо!? на факсиропаглюм участке длиной 0,45 т.

Установлено, что па образцы из стали Ст.З значительно пор-розненное воздействие оказшзаш1 медь МЗр а сплав 1ШКГ5-1-0,2~0,2. Коррозионное воздействие расплавов бронзы БрКМцЗ-I и латуни ЛКС2--0,5 т сталь Ст.З значительно'слабее и проявляется при времени контактирования более 180 о.

По коррозионной активности медных сшивов по отношению к стали Ст.З их можно расположить в следующий ряд:'

ш иткг5~1~о.2~о.2 ..-. зтшз-i mz-o.s 5,0' 3.0 ' ' 1,5 ' 1,0

В знаменателе ряда показан коэффициент сравнительной коррозионной активности медных расплавов при времени контактирования со сталао 360 с.

По отношению к стали I2XI8HI0T весы® значительную коррозионную активность показал расплав бронзы БрКЧц&-1. Коррозионная октипнояпь расплавов ЛК62-0.5, МЕКГ5-1-0,2-0,2 и МЗр заметно ниже. !'яд коррозионной активности в этом случае имеет следующий вид: БиКМиЗ-1 ЛК62-0.5 МШКТ5-1-0.2-0.2 Щ£ 10 ' 3,5 ' 3,0 ' 1,5

Л результате проведенных исследований установлено, что. корро-зишшю процессы но оказывают существенное влияние на снижение пластичности сталей при юс растяжения в условиях контактирования с модюши расшивами, т.к. при этом необходит значительная продол-хетодьиость контакта.

В этой ко главо приведены результата экспериментов по определению технологической прочности при сварке моднс-стальных соединений. При этом использовалась технологическая, проба тина Холдкрсфт тслщпчой 3,0 мм. Наплзыа производилась эугоно-дуговым способом на режиме: 0 = 120 Л, U = 14 Б, V" = 4,0 ¡д/ч, который позволял получать лообходиыоо проплавлонпс и форму наплавленного валика.

Установлено, что при наплавка сталей модными сплавами на технологическую пробу Холдкрофт в ш;х образуется сквозные продольные трощшш, размеры которых нргыодаш в табл. I.

Таблица I

Наличие и длина трещин при наплавке на технологическую . пробу тина Холдкрофт •

Основной металл Дяииа троцпн при использовании присадочного штег^яла, мм

МЗт Б vfC.b'3-I ¡■ПККТб-Г-О.2-0. Z'

I •2 3 А

Ст.З 25 15 20

I2XI8HI0T 55 7J 65

МЗр + 12Х18ПЮТ нет нот нот

МЗр нет нет нет '

Подученные результаты подтверждают имеющиеся данные об охруп-чивапцвм воздействии медных присадочных материалов при наплавке их на стали и согласуются с результатами экспериментов, приведенными выше.

Для определения наличия аффекта охрупчнвания при ъаплаико разнородных иодио-сгальннх соединений проводанц эксперимента по следующей методика. Из разнородных модно-сталымх пластин, полученных способом аргоно-дугоьой сварки,- изготавливались' технологические пробы типа Холдкрофс. -Усмонии"'сварного шва, который рзс-лолагалсп вдоль продольТГоГгчся'образца, спадалось механическим способом. На подготовленную таким образом тохт.ологическуа пробу по линии сплавления производилась паттка томи но материала;.]« и на тех ;хе рожках, что и в случае стальных образцов.

Установлено, что при о том кристаллизационный троцнш отсутствовали при использовании всох уиазашых в табл. I присадочных материалов.

Результат!! даглшх okcuoeiImehtob свидетельствуют о достаточно високой стойкости разнородных подио-стальных сварных соединений npcTirn образования ярксю.члизацшвшх трещин, что ыюет бить связано с высокой шастичиостно «одной части соединения, релаксацией сваро'яшх напряжошй к зшиьианцем теютвватурного интервала хрупкости.

Полученше результат;! коцпдексних исследований позволяли перейти пспосродствоппс s ¡разработке технологии сьарки медно-оталь-"них соодвигиай, которая представлена в главе 4.

При о тел б качество способа сварки шбран аргоно-дуговой не-шввяцшея ьолхфрамовим злоктгедоя как уисгаерсальшй» мобильный и . доеолуко производительный.

Для сбоснсчзиг-ч стабильного процесса счарки внбран универсальный историк питания марки TIIP-ЗСОД. Горелка для аргоно-дуговой сварки, вследствие проведения процесса б моптатлшх условиях, должна бить cna6:::oi:a газозой линзой и пультом дистанционного управления реикмом сварки.

С учётом результатов проводеншх исследований установлено, что аргено-дуговув сварку модных и тдне-стальшх соединений следует производить ш'переменном токе прямоугольной формы с испуль-сной стабилизацией горения дуги.

В качества присадочного материала шбран еилав марки ШШКТ5--1-0,2-0,2, обладающий достаток-то высокими технологическими свойствами. Легирование металла ста никелем и железом улучшает его мо-ханичоскио свойства и новшаат технолсгическую прочность, а крем-нпел и титаном - предотвращает пористость'швов; Сплав монет бить использован как универсальный присадочной кзтергал дня арген^ду-говой сварки шдных и ивдно-сталышх соединений.

На основании результатов комплексных экспериментов и расчета площади затекания сплава МдаГ5-1-0,2-0,2 в зазор меэд свариваемыми деталями отроботана технология аргоко-дуговой сварки медных и модно-стальных трубопроводов БЕВ, которая долина выполняться в слодувдой последовательности. Предварительный подогрев медных кромок строчной дугой на токо 130-150 А, производимый до начала их интонечвного плавления. Сварка корневого шва на токе 120-130 А при зазоро мевду свариваемыми кромками 0,6-0,8 мм. Сварка папуппого нал 113 тока 100-120 А. Диаыогр присадочной проволоки - 2,0 мм, вольфрамового электрода - 3,0 мл. Напряжение на дуге - 14 В, скорость сварки - 4,043,0 к/ч, расход аргош - 8,0-10,0 д/ышц

Металл шва соединения меди марки ЫЗр со етсльы 12ХШИ0Г, полученного аргоно-дуговым способом на указанных вшо рокаах с использованием нрисадочноЦ проволоки юрки 1ЛИ21{Г5-Т.~0,2~0,2, представляет собой сплав слодуйизго химического состава: С - 0,02-0,03 Си. = 56,0-75,0 Ге = 16,0-31,ОЙ; Сч,= 3,0-5,7 %■, N1 = 2,4-4,3 &МП « 0,37-0,47 БЬ 0,2-?0,2 %; Т1= 0,05-0,1;$.

Вследствие этого температура плавления металла пха соедпношш иЗр + Д2П8Я10Т, полученного аргоцо-дугевоЯ свархсоК с прнсадочишн проволоками марки БрКМцЗ-1 и МИЗКГ5-1-0,2-0,2 .составляет 1470К г' 1400 1С соответственно. Ош.прогышает температуру плавления сплавов Бр1С*,!цЗ-1 п МШ!Г5-1-0,2-0,2.и шходагсл вше температурного интервала, в котором имеет место дрелвденцо есХфозта адсорбционного снижения прочности ¡1 пластичности сталей дед воздействием медных расплавов. '

Прочность металла сварного-шва составила 200-300 ЫПа, относительное удлинение - 30-34 %, что превышает аналогичны» показатели дая мода марки ЫЗр, ■

Контроль качества сварных'соединений, проведенный мотод-ами рентгенограцмровашш, изучение механических свойств, метал; зграфп-фоскио исследования и натурные испытания в условиях эксплуатации ш БКЗ, показали отсутствие в них дефектов и подтвердили их высокое качество.

Результаты кокплоксных наследований, полученные в работе, были использованы при разработке технологии аргоно-дугозой сварки модных и мэдно-стальных трубопроводов,' которая драдонялась при" монтаже БРЗ типа Л1С-30 на 1Ж.Ж г. Липецк и КЛЛр~15 на 1ШЗ г.Уфа«

Разработанная технология аргоно-дуговой сварка поэволязт по- ' лучать качество лшз сварные соединения трубопроводов, снизить расход дорогих а дефицитных основного и присадочного материалов, по-

высить производительность труда и улучшить его условия.

Годовой окопомлчссквЯ оффокт ст внедрения технологии аргоно-дуговон сварки мсд!шх Г! иодно-сталышх трубопроводов БРВ взамон газопламенной папки па объектах ЛМУ с "Кислородаонтаж" составил 100 тис. р. в попах IS87 года.

оещиз ваводу •.

1. В пастешцео время дал - соединения моднпх и модно-стальных трубопроводов m БРЗ используется иизкопроизводителышА и матери-алсемки?! метод газопламенной пайки. При этом применяются дорогие и дефицитные сварочное материалы. Перспективным способом соединения трубопроводов га БН5 является аргопо-дуговая сварка. Для огс реализации необходима разработка мэр но предотвращению образования дефектов сварних сосдннопиЯ.

2. Сдним пз оснозяцх дефектов мадио-сталышх соединений являются кристаллизационные трещиш, образование которых в значитель-uoii степени связано со смачиванием твердого металла расплавом.

3. В изотермических.условиях ыэдныо расшгави хороао смачивают сталь Ст.З. У всех нешжшшх сплавов'контактный угол смачива-

.нкя достигает значения 10°-за вромя -не болоа З'о. Сшчиванко стали Ст.З медными расплавами улучшается в следующем ряду:

МЗр, :,ИЖГ5-1-0,2-0,2, Бр&ЦЗ-!,, ЛК3.2-0,5, ПСр-45.

Сшчиваеность стали I2HSHI0Î мздншн расплавам.! на порядок • пп;;;з и слабо увеличивайся в ряд':

ЛКЗ2-0,2, МЗр. БрКИцЗ-Г, И1Ш5-1-0.2-0.2.

Распдаз марки ПСр-45 з зтгк'условиях праотгаеска по сшчива-ет сталь 12Х13П1СС.. - '

Оспсвпнм:; факторами, еггределятецлмп прецесс смачивания в изотермических уследит.: являются температура и врсмл контактирования, химичаС.КИЛ состав модного расплава и стальной подложки.

.Цугсво.) зоздойотвио шзгевсифяпируев процесс смачичашга стале": мед-ыма расшатана. ' Процесс оа-чивония в этом случае определяется преимущественно гохпологпчастали ((акторами, основными пз которых являются сила тога я время гороидя дуги.

Дуга переменного тока оказшаэг более сильное воздействие па процесс сшчнвашм да сравнению-с Д5?ай достоянного тока nwi~ мой полярности. •

Произведена сравнителышя оценка сшчкващеи способности ста-, л а Г: медэдли сплавами при дуговом воздействии по крчтэ^гзз F -илощ-

дп затекания расплава в зазор ыоаду деталями. При этом сплавы располагаются в следующем возрастающем ряду:

?ЛЗо ПО Ст.З Bplftftft-I 1го.12ГЛШ10Г ИГЛГГ5-1-0,2-0,2 по 12Д6П10?

28 ' 32 ¡,:.i ' 62 г.и"

БпКЛпЗ-I ЦП Ст.З :i3o no ТапаТОГГ^ IJHSKTS-I-O^-O.g по" Ст.З GS :.зГ , 73 мг.Г 110 uz.-Г

",'а тематическая обработка результатов экспериментов позволила определить функциональные зависимости критерия F от силы тока, времени воздойствпя дуги и зазора ыогжу сталыыми доталят.;;; для всех исслодовагашх материалов.

5. ыодшо расплавы, контаптпруюциа с твердыми сталями, с:::пса-шт механические споМства последних. Особенно сильно при этом снижается пластичность с/алсп. Пластичность с-алп Ст.З резко снижают медь .'.13р - в 8,5 раз, бронза БрХЭДМ - в 4,3 газа, сплав ШШЗ--1-0,2-0,2 - в 2,2 раза.

Пластичность стали 12X15.410? резко снижают ¿.а сплавы MCIuo-I--0,2-0,2 в 8,5 раз, Ху - л 6 раз, DpIC.í¡;3--X -'в 3,4 раза.

Еа енлагы марки ЛС2-0.5 и ЯСр—25 в зшчптьльно мокьгаой стопе-пи спивают пластичность сталей (в 1,-1 1,15 раса со ответственно для стали Ст.З и в 1,6 и 1,2 раза - для стали I2ICI8IÍI0T).

о. Определена сравнатольгля коррозионная активность воздействия ыод;ах распяавоз па стали. 3 порядно со возрастания по отношению i: стал;: Ст.З модио сплавы располагаются в следующем ряду:

лква-o.s ШШЫ, :.r;r:K7r-T-o,g-o,.? ¡jb

1,0 ' 1,5' ' 3,0 ' .5,0

Да; стали 12Х18ПЮТ этот ряд пмоот вид:

D2¿, ВАЛ. Ш1лМ

1,5 3,0 • 3..5 " Ю-

Установлено, что коррозиошшо процессы по созывают ро'лающого влияши на охрупчпшнио сталей при контактировании с медлим:: расплавами, которое происходит преэдцоствошю по адсорбционном/ механизму.

7. Бри сварко модно-стальшх; сродшюний действу от ряд факторов, ограничивающих процесс схру'пчивакгл .стали.

На основании результатов проведенных комплексных исследований разработана технология аргоно-дуговой сварки медашх и модно-стальных соединений трубопроводов диаметром до 120 мм.

При этом в качество ушторсадыюго присадочного материала выбран сплав шрки Ш12КГ5-1-0,2-0,2, обладающий достаточно высокими технологическими свойствами. ■'.'

Основной особошюстьи данной технологии является осуществление процесса аргоно-дуговой свавки на поромешом тонэ прямоугольной форш с »тульской стабилизацией горения дуги.

8. Контроль сварных соединений, проведенный методами рентго-нографирования, механических, металлографических и натурных испытаний, показал их высокое качество.

9. Годозой экономический эффект от внедрения разработанной технологии аргоно-дуговой сварки трубопроводов БРВ ш объектах ЖУс "Кислородмоптаж" составил 100 тно. р.

Основ1Шс результаты диссертационной работы представлены в следующих публикациях"

1. Гончаров Л.Н., Кривошея В.Е. Влияние легирующих элементов на свзриваомость меди // Тез, докл. X Зсосогозиой конференции по сварко легких, цветнчх и тугоплавких металлов и сплавов. - Киев, ГОС гол. Е.О.Патока,. 1279. - С. 68^69.

2. Гончаров А.Н., Господариков И.В. Соединение медных трубопроводов при моптаяо блоков разделения воздуха }/ Тез. докл. к семинару-совещанию "Повыаенио эффективности сварочных работ" -Липецк, 1089. - С. 67-73.

3. Гончаров А.Н., Деев Г.О. Способ соодинеши трубопроводов "в монтакжл условиях // Тез. докл. к семина ру-с'ововднюо "Повышение

эффективности сварочных работ". •• Липецк, 1920. - С. 20-29.

4. Гончаров А.II., Леев Т.О. Воздействие поверхностных явле-. н:га на механические свойства мадно-оталышх соединений // Таз.

докл. 4 Всесоюзной конференции по сварке цветных металлов. - Мл— риуполь, 1990. - Киэв, 11ЭС '¡ш, Ь.О.Патона, 1990; - С. 84-95.