автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование технологии изготовления сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С

На правах рукописи

Каретников Денис Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОРПУСОВ АППАРАТОВ ИЗ СТАЛИ 09Г2С

Специальность 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы» (Машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 ЯНВ 2013

Уфа-2012

005048550

005048550

Работа выполнена на кафедре "Технология нефтяного аппаратостроения" ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, доцент Ризванов Риф Гарифович

Кузеев Искандер Рустемович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», кафедра «Технологические машины и оборудование», заведующий кафедрой

Стеклов Олег Иванович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина», кафедра «Сварка и мониторинг нефтегазовых сооружений», профессор

ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет».

Защита состоится 1 февраля 2013 г. в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией молено ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «2^» декабря 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ризванов Риф Гарифович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Значительная часть объектов топливно-энергетического комплекса нашей страны расположена в северных широтах. Технология изготовления сварного оборудования для работы в условиях значительного перепада температур окружающей среды включает в себя проведение термических операций, направленных на снижение негативных факторов, вносимых сваркой (остаточные сварочные напряжения, неоднородность структуры и механических свойств и т.д.), с целью повышения хладостойкости сварных соединений конструкций. Общеизвестно, что термообработка как основной метод снятия остаточных напряжений является энергоемким и труднореализуемым технологическим процессом, особенно с учетом крупных габаритов и сложной геометрической формы нефтеперерабатывающего оборудования. При этом, на сегодняшний день отсутствуют неразрушающие методы всесторонней оценки качества проведения термических операций. Вследствие несоблюдения требований технологии, особенно при проведении местной термической обработки сварных швов крупногабаритных конструкций, которая является менее энергоёмкой по сравнению с общей термообработкой, существуют участки сварных соединений, испытавшие недостаточное термическое воздействие. При дальнейшей эксплуатации оборудования, вследствие структурной неоднородности и повышенного уровня остаточных напряжений по сравнению с участками, подвергшимися обработке в полной мере, они выступают очагами зарождения трещин, в результате чего окружающей металл становится подвержен низкотемпературной хрупкости -существенному снижению прочностных характеристик при пониженных температурах и может выступать в качестве очага разрушений, даже при нагрузках ниже расчётных. Подтверждением этого являются рекламации от заказчиков оборудования об образовании трещин в корпусах аппаратов по

сварным соединениям. То есть, работоспособность сварного оборудования напрямую зависит от качества выполнения операций технологического процесса изготовления. Поэтому, на сегодняшний день, учитывая общие тенденции развития машиностроительного комплекса России, совершенствование технологического процесса изготовления оборудования должно быть направлено не только на повышение качества выпускаемой продукции, но и на снижение энергозатрат.

Цель работы. Повышение качества и снижение затрат на изготовление сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С для нефтепереработки.

Задачи исследования

1. Установление закономерностей возникновения остаточных напряжений и деформаций в процессе сварки базовых элементов корпусов аппаратов из низколегированных сталей.

2. Исследование влияния режимов вибрационной обработки, проводимой в процессе сварки, на уровень остаточных напряжений, механические свойства и микроструктуру металла сварных соединений.

3. Разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления сварных аппаратов с применением вибрационной обработки в процессе автоматической сварки базовых элементов корпусов.

Методы исследований

При изучении закономерностей возникновения остаточных напряжений и деформаций использовались методы теории упругости и пластичности, а также численный метод решения задач сплошных сред - метод конечных элементов. При экспериментальных исследованиях применяли стандартные методы определения механических свойств, микротвердости и микроструктуры металла. Обработку результатов экспериментов проводили с использованием методов математической статистики.

4

Основные защищаемые положения

1. Совокупность установленных в результате теоретических исследований закономерностей распределения остаточных напряжений и деформаций в зоне кольцевых и продольных стыковых сварных соединений базовых элементов корпусов аппаратов.

2. Совокупность установленных экспериментальными исследованиями закономерностей влияния режимов вибрационной обработки на механические свойства металла стыковых сварных соединений из стали 09Г2С, полученных автоматической сваркой под слоем флюса.

3. Усовершенствованная технология изготовления сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки в процессе автоматической сварки под слоем флюса базовых элементов.

Научная новизна

1. Экспериментально получена зависимость влияния частоты вибрации на механические свойства стыковых сварных соединений из стали 09Г2С, выполненных двухсторонней сваркой под флюсом. Выявлено, что наиболее эффективной с точки зрения механических свойств является вибрационная обработка в процессе сварки с частотой 150 Гц и амплитудой колебаний от 0,8 до 1,0 мм, осуществляемая двумя вибрационными устройствами, работающими в одной фазе и расположенными симметрично относительно продольной оси шва.

2. Установлено, что вибрационная обработка на частоте 150 Гц позволяет повысить сопротивляемость хрупкому разрушению по показателю ударной вязкости (KCV) металла шва из стали 09Г2С при температуре испытаний -40 °С на 104... 114 % по сравнению с образцами, необработанными вибрацией в процессе сварки.

3. Численным моделированием получены зависимости частоты собственных

колебаний деталей корпуса аппарата диаметром 1600 мм, установленного на

роликовые опоры, от сваренной длины шва для случаев: приварки обечаек

5

друг к другу, приварки первого и второго днища к цилиндрическому корпусу.

Практическая ценность

1. Разработанная технология принята к внедрению на ООО «Уралнефтегазтранс» с целью повышения качества изготовления и снижения энергозатрат при производстве сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С.

2. Полученные закономерности влияния режимов вибрационной обработки на механические свойства металла сварных соединений из стали 09Г2С используются при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов» в рамках подготовки инженеров по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства».

Апробация результатов работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 61-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных Уфимского государственного нефтяного технического университета (Уфа, 2010), Всероссийской научной конференции «Экологические проблемы нефтедобычи» (Уфа, 2010), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (Уфа, 2010), 12-й Международной молодёжной научно-технической конференции «Севергеоэкотех-2011» (Ухта, 2011), 17-й Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера 21-го века» (Донецк, 2010).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том

числе 5 статей в ведущих научных журналах, включенных в перечень ВАК

6

РФ, патент РФ на изобретение, получено положительное решение на выдачу патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка использованной литературы из 145 наименований и содержит 114 страниц машинописного текста, в том числе 52 рисунка, 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе рассмотрены вопросы влияния различных операций, используемых в технологическом процессе изготовления сварных корпусов аппаратов, на точность базовых деталей. На основе литературных данных оценено влияние остаточных напряжений и деформаций на качество изготовления базовых деталей сварной нефтегазовой аппаратуры, её работоспособность и эксплуатационные характеристики как при нормальной, так и отрицательной температуре. При этом, в соответствии с данными, представленными в работах Винокурова В.А., Николаева Г.А., Стебакова И.М. и др., установлено, что наибольшее влияние остаточные напряжения и деформации оказывают на ресурс и надёжность аппаратуры, эксплуатируемой при значительных перепадах температуры окружающей среды. Далее проанализированы существующие методы предупреждения и снижения остаточных напряжений и деформаций в сварных конструкциях. Особое внимание уделено методам, альтернативным термическим способам снижения сварочных напряжений и деформаций. Наиболее перспективным из альтернативных методов по критерию универсальности и соотношению затраты/результат является вибрационная обработка в процессе сварки. Рассмотрены существующие примеры применения данного вида обработки.

7

Во второй главе при помощи численных методов выполнет исследование напряженно-деформированного состояния обечайки корпу аппарата диаметром 1600 мм толщиной 10 мм из стали 09Г2С пос наложения продольного и кольцевого шва двухсторонней сваркой га: флюсом. Данная задача была решена с применением конечно-элементно программного комплекса АЖУБ за счёт выполнения анализа в два этаг теплового и конструкционного. Полученные распределения остаточнь сварочных напряжений в зоне продольного и кольцевого шва обечайз представлены на рисунке 1. Графики изменения остаточных напряжений г наружной поверхности обечайки после выполнения продольного кольцевого швов показаны на рисунках 2 и 3, искажения профиля - ] рисунках 4 и 5.

а - после наложения продольного шва, б - после сварки кольцевого шва

Рисунок 1 - Распределение эквивалентных остаточных напряжений (в соответсвиис теорией Губера-Мизеса-Гевжи) по поверхности обечайки

б)

Рисунок 2 - Распределение остаточных напряжений по поперечному сечению обечайки после наложения продольного шва (/ - расстояние, отмеряемое от середины шва вдоль окружности сечения обечайки)

Рисунок 3 - Распределение остаточных напряжений в продольном сечении обечайки после наложения кольцевого шва (/ - расстояние, отмеряемое от середины шва вдоль образующей обечайки)

б)

а - схема определения искажений профиля; б - искажения профиля обечайки: Ы - линия профиля в среднем сечении обечайки, Ь2 - линия профиля на торце обечайки

Рисунок 4 - Изменение радиуса обечайки в поперечном сечении после выполнения продольного шва

Анализ графиков, представленных на рисунках 2 и 3, показывает, что в сварном соединении обечаек действуют значительные растягивающие напряжения, достигающие на середине шва предела текучести стали 09Г2С. При этом, максимальное влияние на уровень и характер распределения остаточных напряжений оказывает именно продольная составляющая напряжений в сварном шве.

Анализ искажений профиля в среднем и торцевом поперечных сечениях обечайки показал, что наибольшее отклонение профиля после

наложения продольного шва возникает в торцевом сечении обечайки. Это в дальнейшем может существенно осложнить сборку под сварку кольцевого шва днища и обечайки, а также способствовать снижению механических свойств и повышению вероятности образования дефектов на данном участке шва.

Рисунок 5 - Отклонения профиля обечайки от прямолинейной образующей после наложения кольцевого шва (/ — расстояние от середины обечайки вдоль образующей)

В третьей главе приведены результаты исследования влияния вибрационной обработки на механические свойства металла сварного соединения. Так как при изготовлении сосудов и аппаратов, применяемых в нефтепереработке, при толщине свариваемых элементов выше 6 мм и значительной протяженности сварных швов (от 1000 мм и более) наибольшее применение находит автоматическая сварка, то в исследованиях применялся данный вид сварки. Экспериментальные образцы представляли собой сваренные в стык пластины толщиной 10 мм без разделки кромок. В качестве типа сварного соединения был принят тип С7 по ГОСТ 8713.

Сварка образцов и наложение вибрационных колебаний осуществлялись в соответствии со схемой, представленной на рисунке 6. Далее из сваренных пластин были изготовлены образцы для исследования влияния режимов вибрационной обработки на уровень остаточных напряжений и свойства металла сварных соединений.

11

1 - свариваемые пластины; 2 - сварочный электрод трактора; 3 - вибрационное устройство, 4 -прибор для контроля параметров вибрации; 5 - сварочный стол

Рисунок 6 - Схема сварки с наложением вибрационных колебаний

Для оценки влияния вибрационной обработки на статическую прочность металла сварного соединения и сварного шва по ГОСТ 6996 были изготовлены образцы типов XII и XIII, после чего проведены испытания на статическое растяжение образцов. При испытаниях образцов типа XII на растяжение разрушение происходило по основному металлу. Анализ полученных данных показывает, что с увеличением частоты вибрации происходит значительное повышение прочностных характеристик металла сварного соединения. Причем максимальное увеличение прочностных характеристик обработанных образцов по сравнению с необработанными наблюдается при виброобработке на частоте 150 Гц, амплитуде колебаний 0,8..1,0 мм и составляет 25 % для предела текучести и 24 % для предела прочности металла сварного соединения.

С целью изучения влияния режимов вибрационной обработки на структуру металла сварного соединения были проведены

металлографические исследования и измерение микротвёрдости образцов. Визуальный анализ микроструктуры проводился на снимках, полученных на оптическом микроскопе ЕС МЕТАМ РВ-21 с увеличением хЗОО в соответствии со схемой, представленной на рисунке 7. Результаты микроструктурного анализа металла сварных соединений, полученных при различных режимах вибрации, показаны на рисунках 8... 10.

3 - участок зоны термического влияния; 4 - участок основного металла

Рисунок 7 - Схема расположения точек для анализа микроструктуры различных участков сварного соединения

а - без обработки; б - виброобработка при частоте 50 Гц; в - то же при 150 Гц

Рисунок 8 - Микроструктура металла шва первого прохода (в точке 1 по рисунку 7), хЗОО

а) б) в)

а - без обработки; б - виброобработка при частоте 50 Гц; в - то же при 150 Гц

Рисунок 9 - Микроструктура металла шва второго прохода (в точке 2 по рисунку 7), хЗОО

а - без обработки; б - виброобработка при частоте 50 Гц; в - то же при 150 Гц

Рисунок 10 - Микроструктура металла зоны термического влияния (в точке 3 по рисунку 7), хЗОО

Из снимков микроструктуры видно, что наибольшее влияние наложение вибрационных колебаний в процессе сварки оказывает на микроструктуру металла лицевого валика (шва второго прохода) и зоны термического влияния. При этом для лицевого валика с увеличением частоты вибрации происходит снижение направленности микроструктуры металла за счёт дробления дендритных ветвей, а в зоне термического влияния наблюдается снижение средней площади размера зерна.

Показанное выше повышение прочностных свойств с точки зрения микроструктуры объясняется, во-первых, вследствие снижения средней площади зерна, во-вторых, благодаря возрастанию количества перлитной фазы в металле сварного соединения с увеличением интенсивности вибрационной обработки. Оценка изменения соотношения количества ферритной фазы к перлитной проводилась по ГОСТ 8233 на основе компьютерного анализа снимков микроструктуры различных зон сварного соединения с применением программы SIAMS. Результаты оценки приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что с увеличением частоты вибрационного воздействия происходит снижение балла феррито-перлитной структуры различных участков сварного соединения, что означает перераспределение количества ферритной и перлитной фазы в сторону увеличения количества последней.

Таблица 1 - Результаты определения балла феррито-перлитной структуры в программе SIAMS _

Частота вибрации, Гц Соотношение количества ферритной и перлитной фаз, балл

ОМ зтв СВ1 СВ2

0 7,5 7,8 7,9 7,2

50 7,5 7,6 7,8 7,1

100 7,5 7,3 7,2 7,0

150 7,5 7,1 7,1 7,0

200 7,5 7,1 7,0 7,0

Примечание: ОМ - основной металл; 31В - зона термического влияния; СВ1 -второй шов; СВ2 - первый шов.

Увеличение прочности обрабатываемых сварных соединений подтверждают и результаты измерения микротвёрдости металла. Для исследования влияния режимов вибрационной обработки на микротвёрдость различных участков сварного соединения по ГОСТ 9450 были произведены измерения согласно схемы, представленной на рисунке 11. При этом шаг измерений на участке сварного шва составлял 0,25 мм, а для зоны термического влияния - 0,50 мм. Замеры производились при помощи микротвердомера ПТМ-ЗМ1 вдавливанием трехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 0,981 Н по зернам перлитной фазы. Распределение значений микротвердости по измеряемым линиям представлено на рисунках 12 и 13.

1 - шов первого прохода; 2 - шов второго прохода; А,В,С - линии измерения микротвердости

Рисунок 11 - Схема измерения микротвёрдости образцов

220 в-е-в-в- 150 Гу

200 100 Гц 180 **+*-50Гц

«««-к- 0 Гц

0 8 16 21 32 і мм

Рисунок 12 - Изменение микротвёрдости вдоль линии А

1/Уд

Я0 + 200 Гц

220 150 Гц

!200 100 Гц 180 ь*~-50Гц

180

><>■■ >'■ ><- 0 Гц

0 8 16 21 32 I. мм

Рисунок 13 - Изменение микротвёрдости вдоль линии В

15

Анализ кривых распределения микротвердости по различным участкам сварного соединения показывает, что с увеличением частоты вибрационного воздействия происходит смещение кривых вверх по координатной сетке. При этом с увеличением частоты вибрационного воздействия происходит сглаживание кривых микротвердости, что свидетельствует о снижении неоднородности механических свойств по ширине сварного соединения.

Оценка действующих поверхностных микронапряжений (остаточные напряжения 3-го рода в соответствии с общепринятой классификацией) производилась методом рентгеноструктурного анализа на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4. Для проведения исследования по определению микронапряжений в зонах сварных соединений были изготовлены образцы, вырезанные методом элекгроэрозии из сваренных пластин. Анализ результатов измерений показал, что с увеличением частоты вибрационного воздействия происходит снижение уровня остаточных напряжений 3-го рода, при этом максимальное снижение наблюдается при частоте вибрационного воздействия 150 Гц и составляет 32 %.

Для оценки влияния вибрационной обработки на характер и глубину проплавления при сварке под флюсом была произведена наплавка валиков на пластины из стали 09Г2С на режимах, аналогичных сварке пластин толщиной 10 мм. После этого из пластин были изготовлены макрошлифы для замера параметров наплавленного валика. Результаты измерений и расчёта коэффициента формы шва представлены в таблице 2. Таблица 2 — Результаты измерений и расчёта коэффициента формы шва

Частота, Гц Ширина валика е, мм Глубина проплавления Ь, мм Коэффициент формы шва 1|/=е/Ь

0 16 8 2,00

50 16 9 1,77

100 16 10 1,60

150 16 10,5 1,52

200 16 10,5 1,52

Из таблицы видно, что наложение сопутствующих вибрационных колебаний в диапазоне от 50 до 200 Гц с амплитудой до 1 мм на расплавленный металл сварочной ванны позволяет увеличить глубину проплавления, при этом максимальное увеличение наблюдается на частотах 150...200 Гц. Этот эффект позволяет снизить вероятность образования такого сварочного дефекта, как непровар, что особенно актуально при сварке . протяженных двухсторонних швов.

Для определения влияния режимов вибрационной обработки на сопротивляемость металла шва разрушению при ударных нагрузках в присутствии концентратора по ГОСТ 6996 были изготовлены образцы типа IX с У-образным концентратором в центре сварного шва (по 3 штуки для каждой частоты вибрации) для испытаний на ударный изгиб при комнатной (+ 20 °С) и отрицательной температуре (- 40 °С). Результаты определения ударной вязкости образцов представлены в таблице 3 (погрешность измерений не превысила 5 %).

Таблица 3 - Ударная вязкость опытных образцов с У-образным концентратором_

£ Гц Температура испытаний, °С

+ 20 -40

КСУ, Дж/см2 Мин. значение, КСУ,* Дж/см2 Без ТО Мин. значение КСУ,** Дж/см2

КСУ, Дж/см2 КСУ, Дж/см2

0 54 35 11 31 20

50 58 13 37

100 60 16 39

150 77 23 41

200 73 21 40

Примечание: * - Минимальная ударная вязкость на образцах с У-образным концентратором по ГОСТ 52630-2006 при температуре испытаний +20 "С;** - то же при температуре испытаний -40 °С; *** - образцы, подвергнутые высокому отпуску в соответствии с требованиями ГОСТ 52630-2006.

Анализ данных, представленных в таблице 3, показывает, что сварные

соединения, выполненные без вибрационной обработки, не удовлетворяют

требованиям ГОСТ 52630-2006 «Сосуды и аппараты стальные сварные.

Общие технические требования» по минимальному уровню ударной вязкости

17

образцов с V-образным концентратором при температуре испытаний -40 °С. Соответственно для конструкции, условия эксплуатации которой включают воздействие отрицательных температур ниже -20 °С, необходимо проведение термических операций для повышения хладостойкости сварных соединений. По ГОСТ 52630 для стали 09Г2С рекомендовано проведение высокого отпуска. Даже с учетом того, что вышеназванный ГОСТ допускает проведение местной термической обработки сварных соединений сосудов, при её проведении должны быть обеспечены равномерный нагрев и охлаждение по всей длине шва и прилегающих к нему зон основного металла. Это в свою очередь предъявляет повышенные требования к контролю термического цикла обрабатываемого металла и предполагает значительные затраты энергии. Как видно из таблицы 3, ударная вязкость образцов, изготовленных из пластин, сваренных при частоте сопутствующей вибрационной обработки 150 Гц, удовлетворяет требованиям ГОСТ 52630 по минимальному значению ударной вязкости при температуре испытаний

-40 °С. Таким образом, применение вибрационной обработки в процессе сварки позволяет получить сварные соединения с механическими свойствами, не требующими проведения операций термической обработки. Из таблицы 3 видно, что с увеличением частоты сопутствующего вибрационного воздействия происходит увеличение уровня ударной вязкости металла сварного шва, при этом максимальное увеличение достигается при частоте 150 Гц и составляет 37...49 % для температуры испытания +20 °С и 104...114 % для температуры испытания -40 °С (без термообработки).

В четвертой главе описана разработанная ресурсосберегающая технология изготовления сварных корпусов горизонтальных цельносварных аппаратов для нефтепереработки из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки в процессе сварки. В качестве объекта для модернизации технологии изготовления был рассмотрен аппарат, обозначаемый в соответствии с ГОСТ 9931-79 («Корпуса цилиндрические

стальных сварных сосудов и аппаратов») -. Г-Э-1-1-6,3-1,6, т.е. аппарат горизонтального типа с эллиптическим днищем без внутренних устройств номинальным объемом 6,3 м3 на условное давление 1,6 МПа.

Основным вопросом при разработке усовершенствованного технологического процесса изготовления сварного корпуса аппарата с учетом значительных габаритов изделия является необходимость соблюдения оптимального режима локальной вибрационной обработки, который был определен в 3 главе. Для этого в программном комплексе ANS YS 10.0 был проведен анализ влияния схемы наложения вибрации на распределение поля амплитуды по телу обечайки. Проводилось сравнение двух вариантов ввода колебаний: от одного вибрационного устройства, расположенного на одной из свариваемых деталей, и от двух вибрационных устройств, расположенных симметрично относительно сварного стыка. Анализ результатов показал, что получение симметричного распределения поля амплитуды по телу обечайки возможно только при втором варианте. Для реализации вибрационной обработки в процессе сварки под флюсом базовых деталей корпусов аппаратов была разработана специализированная оснастка, общий вид которой представлен на рисунке 14 (получено положительное решение о выдаче патента на изобретение по результатам экспертизы заявки №2011127833/02 от 06.07.2011).

1 - ролики, 2 - инденторы, 3 ~ вибрационное устройство , 4 - источник энергии колебаний, 5 - прижимные пружины , 6 - механизм перемещения и фиксации оснастки, 7 — сварочная головка, 8 — свариваемые обечайки

Рисунок 14 — Общая схема технологической оснастки для ввода вибрационных колебаний в процессе сварки внешнего шва

19

Проведенный с помощью программного комплекса ANSYS 10.0 частотный анализ корпуса аппарата для разных операций технологического процесса сборки (сварка обечаек, приварка первого дншца, приварка второго днища) показывает, что собственная частота колебаний деталей корпуса в зависимости от сваренной длины шва практически постоянна и с 1-й по 3-ю моду колебаний не превышает 90 Гц (рисунок 15).

Также в программном комплексе ANSYS 10.0 было проведено

моделирование ввода колебаний по указанной выше схеме в базовые детали корпуса аппарата. Анализ полей распределения амплитуды по поверхности деталей корпуса аппарата показывает, что в процессе локального ввода вибрационных колебаний от двух источников, работающих в одной фазе на частоте 150 Гц и с амплитудой 1 мм, с изменением сваренной длины шва в зоне сварки не возникает вынужденных колебаний амплитудой больше 1 мм.

0=180°

У

У /V

\'Х

а)

—— t мода для случ. 2 • — 1 мод* для случ.2 •<• 1 модадлв случЯ

180 225 270 SIS 3$0 ft х б)

а) схема определения сваренной угловой длины шва; б) график зависимости собственной частоты 1-й моды колебаний от сваренной угловой длины шва: случай 1 - приварка обечаек друг к другу, случай 2 — приварка первого дншца, случай 3 - приварка второго днища

Рисунок 15 — Частоты собственных колебаний деталей

По существующей технологии после сварки кольцевых швов сварные соединения корпуса аппарата из стали 09Г2С, предназначенного для эксплуатации в условиях отрицательных температур окружающей среды ниже -20° С, подвергаются местной термической обработке по требованиям ГОСТ 52630, так как уровень ударной вязкости сварных соединений не удовлетворяет требованиям данного ГОСТ. Даже с учетом того, что вышеназванный ГОСТ допускает применение локальной термической обработки, данная операция требует больших затрат энергии, трудоемка и значительно снижает производительность работ. В предлагаемом варианте технологии для получения корпусов аппаратов со сварными соединениями, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 52630, предусмотрено использование вибрационной обработки в процессе сварки, что позволяет избежать применения термических операций.

На основании выполненных технологических и технических разработок усовершенствован технологический процесс изготовления корпусов аппаратов для нефтепереработки из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки в процессе сварки, что позволяет не только избежать проведения послесварочной термической обработки, но и получить при этом сварные соединения деталей с пониженным уровнем остаточных напряжений и улучшенным комплексом механических свойств по сравнению с необработанными вибрацией деталями.

Выводы и рекомендации

1. Доказана эффективность применения вибрационной обработки при стыковой сварке под флюсом листовых деталей из стали 09Г2С. Экспериментально установлено, что сопутствующая вибрационная обработка при частоте 150 Гц, с амплитудой колебаний от 0,8 до 1,0 мм способствует наибольшему повышению механических свойств металла сварного соединения — увеличению предела текучести на 25 % и предела прочности на 24 %. При этом происходит снижение уровня остаточных напряжений 3-ого рода на 32 %.

2. Экспериментально установлено, что вибрационная обработка в процессе сварки позволяет повысить уровень ударной вязкости сварных соединений. Средние значения ударной вязкости образцов с V-образным концентратором в центре сварного шва, испытанные при отрицательной температуре (-40 °С), возрастают на 104... 114 %, по сравнению с образцами, полученными без виброобработки.

3. Численным моделированием с помощью программного комплекса ANSYS 10.0 исследовано напряженно-деформированное состояние цилиндрической части корпуса аппарата диаметром 1600 мм толщиной 10 мм из стали 09Г2С. Анализ искажений профиля обечайки в поперечном и продольном сечении показал, что наибольшее отклонение профиля вызывает наложение кольцевого шва.

4. Экспериментально установлено, что вибрационная обработка при частоте 150 Гц, с амплитудой от 0,8 до 1,0 мм позволяет увеличить глубину проплавления сварного шва на 2,5 мм. Таким образом, применение сопутствующей вибрационной обработки позволяет снизить вероятность непровара, что особенно актуально при сварке протяженных швов крупногабаритных аппаратов.

5. На основании проведенных технологических и технических разработок усовершенствован технологический процесс изготовления сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки, разработаны конструкция оснастки и технология вибрационной обработки, которые позволяют получить сварные соединения базовых элементов корпусов аппаратов с механическими свойствами, не требующими проведения операций термической обработай.

Основные результаты работы опубликованы в 13 научных трудах: Журнальные статьи из списка ВАК:

1. Каретников, Д.В. Повышение надежности сварного нефтегазового оборудования из низколегированных сталей, работающего в условиях значительного перепада температур / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, A.M. Файрушин, К.С. Колохов // Сварочное производство. - 2012. - Т6. - С.40-48.

2. Каретников, Д.В. Модернизация технологии изготовления сварных корпусов аппаратов для нефтегазопереработки из низколегированных сталей / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, A.M. Файрушин, К.С. Колохов // Проблемы машиностроения и автоматизации. -2011. -Т.4. -С.156-162.

3. Файрушин, А.М. О влиянии параметров вибрационной обработки на свойства металла сварного соединения / A.M. Файрушин, Д.В. Каретников, A.M. Салмин, Дж.А. Хадцад // Нефтегазовое дело. - 2011. — Т. 9, №2. - С. 70 -75.

4. Файрушин, А.М. Повышение стойкости к коррозии металла сварных соединений корпусов нефтеперабатывающих и нефтехимических аппаратов / A.M. Файрушин, М.З. Зарипов, Д.В. Каретников // Башкирский химический журнал (научноеиздание).-2011.-Т. 18. — №2.-С.124-127.

5. Каретников, Д.В. Manufacturing technology upgrading of welded shells of vessels for oil and gas industiy / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, Я.А. Колесников, O.B. Евсютина // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». -2012, Т4. - С. 490-501, URL: http://ogbus.ru/2012_4.shtml.

Прочие публикации:

6. Каретников, Д.В. Повышение надежности сварных корпусов аппаратов из низколегированных сталей для нефтегазопереработки // «Актуальные проблемы науки и техники»: сб. тр. III научной конференции молодых учёных, секция «Строительство объектов нефтегазовой отрасли». - Уфа, 2011.-Т. 2.-С. 62-63.

7. Каретников, Д.В. Проблемы и перспективы внедрения альтернативных методов обработки сварной нефтегазовой аппаратуры / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, A.M. Файрушин // Актуальные проблемы науки и техники: сб. тр. III научной конференции молодых учёных, секция «Строительство объектов нефтегазовой отрасли». - Уфа, 2011. - Т. 2. - С. 63-64.

8. Каретников, Д.В. Энергосберегающая технология изготовления сварных корпусов нефтегазовых аппаратов из стали 09Г2С / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, К.С. Колохов 7/ Экологические проблемы нефтедобычи: сб. тр. всероссийской научной конференции. - Уфа, 2010. - С.86.

9. Каретников, Д.В. Совершенствование технологии изготовления сварных корпусов нефтегазовых аппаратов из стали 09Г2С / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, К.С. Колохов // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: сб. тр. всероссийской научно-технической конференции. - Уфа, 2010. - С. 281.

10. Karetnikov, D.V. Submerged arc welding joint's quality improvement: propositions of conférence / D.V. Karetnikov, O.V. Evsutina, R.G. Rizfanov // Сб. тр. 61-ой научно-технической конференции студентов и аспирантов УГНТУ, секция «Иностранные языки». - Уфа, 2010. - С. 353.

И. Файрушин, А.М. Повышение стойкости металла сварного шва к межкристаллитной коррозии / А.М. Файрушин, Д.В. Каретников, М.З. Зарипов, К.И. Скорнякова // Эковестник. - 2010. - Т. 7. - С. 45-48.

12. Каретников, Д.В. Повышение эксплуатационной прочности сварных швов корпусов аппаратов для нефтегазопереработки из низколегированных сталей / Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, К.С. Колохов // Севергеоэкотех-2011 : сб. тр. 12-й Международной научно-технической конференции. - Ухта, 2011. —

- С. 284-286.

13. Способ снижения остаточных напряжений в сварных соединениях металлов: пат. № 2424885 Рос. Фед./ А.М. Файрушин, Д.В. Каретников, Т.З. Абдуллин и д.р.; заявитель и патентообладатель УГНТУ; заявл. 28.12.2009; опубл. 27.07,2011.

14. Способ снятия остаточных напряжений в кольцевых сварных соединениях металлов и стенд для его реализации при сварке под флюсом: решение о выдаче патента по результатам экспертизы заявки №2011127833/02 (041229) от 06.07.2011/ Д.В. Каретников, Р.Г. Ризванов, А.М. Файрушин, И.Г. Ибрагимов, К.С. Колохов.

Подписано в печать 25.12.2012. Бумага офсетная. Формат 60x84 '/)6 Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Уся. печ. л. 1 Тираж 100. Заказ 177

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

I I I

ь '' !

Введение

1 Влияние остаточных сварочных напряжений и деформаций на работоспособность сварных конструкций

1.1 Влияние различных этапов технологического процесса изготовления на точность и уровень остаточных напряжений в сварных конструкциях

1.1.1 Точность базовых деталей нефтехимической аппаратуры

1.1.2 Причины возникновения остаточных напряжений и деформаций при различных технологических операциях

1.2 Влияние остаточных напряжений на работоспособность аппаратов, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности

1.3 Методы снижения остаточных напряжений и деформаций в сварных конструкциях

1.3.1 Общие методы предупреждения и снижения остаточных напряжений и деформаций в процессе сборочно-сварочных операций

1.3.2 Вибрационные методы снижения остаточных напряжений

1.3.3 Влияние режимов вибрационной обработки на свойства обрабатываемых деталей

1,4Выводы по главе

2 Исследование напряженно-деформированного состояния базовых элементов сварных корпусов аппаратов из низколегированных сталей после сварочных операций

2.1 Общие закономерности образования напряжений и деформаций в оболочковых конструкциях в процессе сварочных операций

2.2 Исследование напряженно-деформированного состояния обечайки корпуса аппарата из стали 09Г2С после наложения кольцевого и продольного шва

2.3 Исследование влияния размеров конструктивных элементов сварного шва типа С7 по ГОСТ 8713 на уровень остаточных напряжений в сварных соединениях из стали 09Г2С

2.4 Выводы по главе

3 Определение оптимальных режимов вибрационной обработки сварных соединений базовых элементов корпусов аппаратов

3.1 Планирование эксперимента

3.2 Исследование влияния режимов вибрационной обработки в процессе сварки на механические свойства сварных соединений корпусов аппаратов

3.2.1 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на характеристики статической прочности металла сварного шва и сварного соединения

3.2.2 Исследование влияния величины амплитуды колебаний на статическую прочность металла сварного соединения

3.2.3 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на особенности микроструктуры сварных соединений

3.2.4 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на уровень остаточных напряжений 3-ого рода

3.2.5 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на уровень микротвёрдости перлитной фазы металла сварного соединения

3.2.6 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на сопротивляемость металла шва хрупкому разрушению

3.2.7 Исследование влияния режимов вибрационной обработки на характер и глубину проплавления основного металла при сварке под флюсом

3.3 Выводы по главе 79 4 Разработка ресурсосберегающей технологии изготовления корпусов горизонтальных цельносварных аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки в процессе сварки

4.1 Разработка технологической оснастки для вибрационной обработки

4.2 Частотный анализ корпуса аппарата Г-Э-1-1 -6,3-1,

4.3 Усовершенствованный технологический процесс изготовления корпусов аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки

4.4 Выводы по главе 97 5. Основные выводы и рекомендации 98 Список использованной литературы

Значительная часть объектов топливно-энергетического комплекса нашей страны расположена в северных широтах. Технология изготовления сварного оборудования для работы в условиях значительного перепада температур окружающей среды включает в себя проведение термических операций, направленных на снижение негативных факторов, вносимых сваркой (остаточные сварочные напряжения, неоднородность структуры и механических свойств и т.д.), с целью повышения хладостойкости сварных соединений конструкций. Общеизвестно, что термообработка, как основной метод снятия остаточных напряжений, является энергоемким и труднореализуемым технологическим процессом, особенно с учетом крупных габаритов и сложной геометрической формы нефтеперерабатывающего оборудования. При этом, на сегодняшний день отсутствуют неразрушающие методы всесторонней оценки качества проведения термических операций. Вследствие несоблюдения требований технологии, особенно при проведении местной термической обработки сварных швов крупногабаритных конструкций, которая является менее энергоёмкой по сравнению с общей термообработкой, существуют участки сварных соединений, испытавшие недостаточное термическое воздействие. При дальнейшей эксплуатации оборудования, вследствие структурной неоднородности и повышенного уровня остаточных напряжений по сравнению с участками, подвергшимися обработке в полной мере, они выступают очагами зарождения трещин, в результате чего окружающей металл становится подвержен низкотемпературной хрупкости -существенному снижению прочностных характеристик при пониженных температурах и может выступать в качестве очага разрушений, даже при нагрузках ниже расчётных. Подтверждением этого являются рекламации от заказчиков оборудования об образовании трещин в корпусах аппаратов по сварным соединениям. То есть, работоспособность сварного оборудования напрямую зависит от качества выполнения операций технологического процесса изготовления. Поэтому, на сегодняшний день, учитывая общие тенденции развития машиностроительного комплекса России, совершенствование технологического процесса изготовления оборудования должно быть направлено не только на повышение качества выпускаемой продукции, но и на снижение энергозатрат.

Цель работы

Повышение качества и снижение затрат на изготовление сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С для нефтепереработки.

Задачи исследования

1. Установление закономерностей возникновения остаточных напряжений и деформаций в процессе сварки базовых элементов корпусов аппаратов из низколегированных сталей.

2. Исследование влияния режимов вибрационной обработки, проводимой в процессе сварки, на уровень остаточных напряжений, механические свойства и микроструктуру металла сварных соединений.

3. Разработка усовершенствованного технологического процесса изготовления сварных аппаратов с применением вибрационной обработки в процессе автоматической сварки базовых элементов корпусов.

Научная новизна

1. Экспериментально получена зависимость влияния частоты вибрации на механические свойства стыковых сварных соединений из стали 09Г2С, выполненных двухсторонней сваркой под флюсом. Выявлено, что наиболее эффективной с точки зрения механических свойств является вибрационная обработка в процессе сварки с частотой 150 Гц и амплитудой колебаний от 0,8 до 1,0 мм, осуществляемая двумя вибрационными устройствами, работающими в одной фазе и расположенными симметрично относительно продольной оси шва.

2. Установлено, что вибрационная обработка на частоте 150 Гц позволяет повысить сопротивляемость хрупкому разрушению по показателю ударной вязкости (KCV) металла шва из стали 09Г2С при температуре испытаний

-40 °С на 104. 114 % по сравнению с образцами, необработанными вибрацией в процессе сварки.

3. Численным моделированием получены зависимости частоты собственных колебаний деталей корпуса аппарата диаметром 1600 мм, установленного на роликовые опоры, от сваренной длины шва для случаев: приварки обечаек друг к другу, приварки первого и второго днища к цилиндрическому корпусу.

Методы исследований При изучении закономерностей возникновения остаточных напряжений и деформаций использовались методы теории упругости и пластичности, а также численный метод решения задач сплошных сред - метод конечных элементов. При экспериментальных исследованиях применяли стандартные методы определения механических свойств, микротвердости и микроструктуры металла. Обработку результатов экспериментов проводили с использованием методов математической статистики.

Основные защищаемые положения

1. Совокупность установленных в результате теоретических исследований закономерностей распределения остаточных напряжений и деформаций в зоне кольцевых и продольных стыковых сварных соединений базовых элементов корпусов аппаратов.

2. Совокупность установленных экспериментальными исследованиями закономерностей влияния режимов вибрационной обработки на механические свойства металла стыковых сварных соединений из стали 09Г2С, полученных автоматической сваркой под слоем флюса.

3. Усовершенствованная технология изготовления сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки в процессе автоматической сварки под слоем флюса базовых элементов.

Практическая ценность

1. Разработанная технология принята к внедрению на ООО «Уралнефтегазтранс» с целью повышения качества изготовления и снижения энергозатрат при производстве сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С.

2. Полученные закономерности влияния режимов вибрационной обработки на механические свойства металла сварных соединений из стали 09Г2С используются при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Теория сварочных процессов» в рамках подготовки инженеров по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства».

Апробация результатов работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 61-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных Уфимского государственного нефтяного технического университета (Уфа, 2010), Всероссийской научной конференции «Экологические проблемы нефтедобычи» (Уфа, 2010), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (Уфа, 2010), 12-й Международной молодёжной научно-технической конференции «Севергеоэкотех-2011» (Ухта, 2011), 17-й Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера 21-го века» (Донецк, 2010).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 5 статей в ведущих научных журналах, включенных в перечень ВАК РФ, патент РФ на изобретение, получено положительное решение на выдачу патента РФ на изобретение.

5. Основные выводы и рекомендации

1. Доказана эффективность применения вибрационной обработки при стыковой сварке под флюсом листовых деталей из стали 09Г2С. Экспериментально установлено, что сопутствующая вибрационная обработка при частоте 150 Гц, с амплитудой колебаний от 0,8 до 1,0 мм способствует наибольшему повышению механических свойств металла сварного соединения - увеличению предела текучести на 25 % и предела прочности на 24 %. При этом происходит снижение уровня остаточных напряжений 3-ого рода на 32 %.

2. Экспериментально установлено, что вибрационная обработка в процессе сварки позволяет повысить уровень ударной вязкости сварных соединений. Средние значения ударной вязкости образцов с V-образным концентратором в центре сварного шва, испытанные при отрицательной температуре (-40 °С), возрастают на 104. 114 %, по сравнению с образцами, полученными без виброобработки.

3. Численным моделированием с помощью программного комплекса ANS YS 10.0 исследовано напряженно-деформированное состояние цилиндрической части корпуса аппарата диаметром 1600 мм толщиной 10 мм из стали 09Г2С. Анализ искажений профиля обечайки в поперечном и продольном сечении показал, что наибольшее отклонение профиля вызывает наложение кольцевого шва.

4. Экспериментально установлено, что вибрационная обработка при частоте 150 Гц, с амплитудой от 0,8 до 1,0 мм позволяет увеличить глубину проплавления сварного шва на 2,5 мм. Таким образом, применение сопутствующей вибрационной обработки позволяет снизить вероятность непровара, что особенно актуально при сварке протяженных швов крупногабаритных аппаратов.

5. На основании проведенных технологических и технических разработок усовершенствован технологический процесс изготовления сварных корпусов аппаратов из стали 09Г2С с применением вибрационной обработки, разработаны конструкция оснастки и технология вибрационной обработки, которые позволяют получить сварные соединения базовых элементов корпусов аппаратов с механическими свойствами, не требующими проведения операций термической обработки.

1. Абдеев, Р.Г. Технологическое обеспечение качества функционирования нефтегазохимической аппаратуры достижением принципов взаимозаменяемости в соединениях днищ: дис. д-ра техн. наук: 05.02.13 / Абдеев Ринат Газизьянович --Уфа, 1996.-444 с.

2. Абрамов, В.В. Остаточные напряжения и деформации в металлах. Расчёты методом расчленения тела / В.В. Абрамов. М.: Машгиз, 1963. - 352 с.

3. Абрамов, О.В. Кристаллизация металла в ультрозвуковом поле / О.В. Абрамов. М.: Металлургия, 1972. - 256 с.

4. Анкирский, Б.М. Влияние вибрационной и термической обработки на механические свойства металла сварного соединения стали 20К // Сварочное производство. 1985. - № 3. - С. 19 - 21.

5. Ачинович, Н.Н Влияние остаточных напряжений на выносливость сварных соединений стали повышенной прочности / H.H. Ачинович, H.A. Клыков // Автоматическая сварка. 1973. - № 11.- С.6-8.

6. Бакиев, A.B. Технология аппаратостроения / A.B. Бакиев. Уфа: УГНТУ, 1995.-297 с.

7. Бакши, O.A. О снятии сварочных напряжений в сварных соединениях с механической неоднородностью приложением внешней нагрузки / O.A. Бакши, P.C. Зайнуллин // Сварочное производство. 1973. - № 7. - С. 10-11.

8. Бакши,О.А. Влияние остаточных напряжений на выносливость сварных соединений с мягкой прослойкой при изгибе с кручением / O.A. Бакши, H.A. Клыков, A.J1. Решетов // Автоматическая сварка. 1978. -№ 1. - С.31 - 33.

9. Берлинер, Ю.И. Технология химического и нефтяного аппаратостроения / Ю.И. Берлинер, Ю.А. Балашов. М.: Машиностроение, 1976. - 256 с.

10. Биргер, И.А. Остаточные напряжения / И.А. Биргер. М.: Машгиз, 1963. -232 с.

11. Борздыка, A.M. Релаксация напряжений в металлах и сплавах / A.M. Борздыка, Л.Б. Герцов. М.: Металлургия, 1972. - 304 с.

12. Бубнов, В.А. Повышение точности и несущей способности базовых деталей химических машин и аппаратов методами пластического деформирования: дис. доктора технических наук: 05.02.13 / Бубнов Виктор Александрович. Курган, 1989.-415 с.

13. Бубнов, В.А. Снижение остаточных напряжений деформационным методом / В.А. Бубнов, В.И. Макаров; Курганский машиностроительный институт. -- Курган, 1988. 198 с. - Деп. в ЦИНТИХимнефтемаш.

14. Вибрации в технике: в 6 т. Т.1 / под ред. В.Н. Челомей. М.: Машиностроение, 1978. - 352 с.

15. Вибрации в технике: в 6 т. Т.З / под ред. В.Н. Челомей. М.: Машиностроение, 1980. - 544 с.

16. Вибрации в технике: в 6 т. Т.6 / под ред. В.Н. Челомей. М.: Машиностроение, 1981. -456 с.

17. Вибрационная обработка металлических деталей / Е.А. Соловьева, А. Ф. Петров, О.Г. Чикалиди, A.M. Ким-Хенкина // Химическое и нефтяное машиностроение. 1991. - №1- С. 31 - 32.

18. Винокуров, В.А. Отпуск сварочных конструкций для снижения напряжений / В.А. Винокуров. М.: Машиностроение, 1973. - 213 с.

19. Винокуров, В.А. Сварочные деформации и напряжения / В.А. Винокуров. М.: Машиностроение, 1968. - 236 с.

20. Винокуров, В.А. Влияние пластических деформаций и остаточных напряжений на сопротивляемость сталей разрушениям при пониженных температурах / В.А. Винокуров, М.Н. Скурихин // Автоматическая сварка. 1967. -№4.-С. 1-5.

21. Вихман, Г.Л. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов / Г.Л. Вихман, С.А. Круглов. М.: Гостоптехиздат, 1962. - 350 с.

22. Влияние виброобработки на напряженное состояние сварных конструкций / В.А. Ионов, В.И. Борисов, A.M. Вельбель, В.Г. Смирнов // Сварочное производство. 1997. - № 9. - С.26 - 29.

23. Влияние остаточных напряжений на сопротивление сварных соединений разрушению при циклическом сжатии / Е.К. Добыкина, А.Г. Буренко, П.П. Михеев, Ю.Ф. Кудрявцев // Автоматическая сварка. 1992. - № 2. - С. 11-14.

24. Влияние остаточных напряжений на траекторию и скорость распространения трещины при циклическом нагружении сварных соединений / Г.П. Карзов, В.А. Кархин, В.П. Леонов, Б.З. Марголин // Автоматическая сварка. 1986. -№3.-С.5- 10, 14.

25. Вотинов В.А. Ресурсосберегающая технология изготовления роторов промышленных центрифуг на основе повышения точности сборочных элементов: дис. кандидата технических наук: 05.02.13 / Вотинов Валерий Александрович. --Курган, 2000.- 159 с.

26. Галяш, A.A. Определение частоты нагружения при низкочастотной виброобработке сварных конструкций / A.A. Галяш, К.И. Васильченко, Г.П. Чернецов // Сварочное производство. 1992. - №8 - С. 35 - 36.

27. Гевлич, С.О. Исследование релаксации остаточных напряжений в сварных соединениях из стали 09Г2С со сталью 20ГМЛ после виброобработки / С.О. Гевлич,

28. B.Н. Князев // Химическое и нефтяное машиностроение. 1986. - № 8. - С. 8- 9.

29. Гиренко, B.C. Анализ влияния остаточных напряжений на прочность сварных соединений / B.C. Гиренко, В.И. Кирьян // Автоматическая сварка. -1975. № 12.-С. 1-5.

30. Голиков, И.Н. Дендритная ликвация в стали и сплавах/ И.Н. Голиков,

31. C.Б. Маслеников. М.: Металлургия, 1977. - 218 с.

32. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов / Ю.П. Грачев М.: Пищевая промышленность, 1979. - 199 с.

33. Даусон, Р. Вибрационное снятие напряжений и исследование его эффективности /Р. Даусон, Д.Г. Моффат // Труды американского общества инженеров механиков. 1980 г. - № 2. - С. 1-9.

34. Деев, Г.Ф. Дефекты сварных швов / Г.Ф. Деев, И. Р. Пацкевич. -Киев: Наук, думка, 1984. 208 с.

35. Дрыга, А.И. Вибрационная обработка сварного корпуса концевой части турбогенератора для снижения остаточных напряжений // Автоматическая сварка. -1990. -№ 6.-С.10-11.

36. Дрыга, А.И. Виброкомплекс ВК-86 для стабилизирующей обработки крупных сварных конструкций // Сварочное производство. 1989. - № 3. - С. 28-30.

37. Зайнуллин, P.C. Конструкционная прочность сосудов, применяемых в нефтяной промышленности / P.C. Зайнуллин, A.B. Бакиев // Нефть и газ. 1970. -№ 11. - С. 105 - 108.

38. Ефимов, В. А. Физические методы воздействия на процессы затвердевания сплавов / В. А. Ефимов, А. С. Эльдарханов. М.: Металлургия, 1995 - 272 с.

39. Ефимов, В.А. Влияние вибрации на теплофизические особенности затвердевания слитков / В.А. Ефимов, A.C. Эльдарханов // Процессы литья. -1995. -№3. -С. 30-41.

40. Игнатьева, B.C. Влияние остаточных напряжений на развитие усталостной трещины в области сварного стыкового шва / B.C. Игнатьева, P.P. Кулахметьев, В.В. Ларионова // Автоматическая сварка. 1985. - № 1. - С. 1 - 4.

41. Казимиров, A.A. Аналитическое описание процесса образования продольных сварочных деформаций и напряжений / A.A. Казимиров, А.Я. Недосека, А.И. Лобанов // Автоматическая сварка. 1969. - № 2. - С.39 - 44.

42. Казимиров, A.A. Механизм уменьшения остаточных напряжений при импульсной обработке сварных соединений / A.A. Казимиров, В.П. Моргун, В.Ф. Хоменко // Автоматическая сварка. 1974. - № 7. - С.39 - 43.

43. Карпенко, A.C. Остаточные деформации цилиндрической обечайки при сварке продольных швов / A.C. Карпенко, И.М. Чертов, А.Е. Бабенко // Автоматическая сварка. 1985. - № 8. - С. 49 - 52.

44. Карзов, Г.П. Расчетное определение полей остаточных сварочных напряжений в конструкциях оболочечного типа (Сообщение 1) / Г.П. Карзов, В.П. Леонов, Б.З. Марголин // Автоматическая сварка. 1992. - № 3. - С. 3-12.

45. Карзов, Г.П. Расчетное определение полей остаточных сварочных напряжений в конструкциях оболочечного типа (Сообщение 2) / Г.П. Карзов, В.П. Леонов, Б.З. Марголин // Автоматическая сварка. 1992. - № 4. - С. 7-12.

46. Карпов А. JI. Совершенствование технологии изготовления конструктивных элементов аппаратов из стали 09Г2С с применением локальной виброобработки: дис. канд. техн. наук: 05.02.13 / Карпов Анатолий Львович Уфа, 2007.- 117 с.

47. Клыков, H.A. О влиянии остаточных напряжений на усталостную прочность сварных конструкций // Автоматическая сварка. 1962. - № 10. - С. 22-31.

48. Кобрин, М.Н. Определение внутренних напряжений в цилиндрических деталях / М.Н. Кобрин, Л.И. Дехтярь. М.: Машиностроение, 1965. - 172 с.

49. Кудрявцев, И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении / И.В. Кудрявцев. М.: Машгиз, 1951. - 361 с.

50. Кудрявцев, Ю.Ф. Влияние остаточных напряжений на долговечность сварных соединений // Автоматическая сварка. 1990. - № 1. - С. 5-8.

51. Левин, Е.Е. Микроскопическое исследование металлов: практ. руководство / Е.Е. Левин. М. - Л.: Машгиз, 1955. - 235 с.

52. Лившиц, Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л.С. Лившиц, А.Н. Хакимов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 336 с.

53. Лобанов, Л.М. Расчетно-экспериментальный метод определения остаточных сварочных продольных напряжений в листовых конструкциях / Л.М. Лобанов, В.И. Павловский, О.В. Махненко //Автоматическаясварка.- 1993.—№ 1.-С.21 -24.

54. Лысов, М.И. Теория и расчет процессов изготовления деталей методами гибки / М.И. Лысов. М.: Машиностроение, 1966. - 236 с.

55. Мазур, В.К. Применение вибрационной обработки при изготовлении маложёстких валов. Тольяттинская ТЭЦ. Материалы научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении». Самара, 2002 г. - 200 с.

56. Макаров, P.A. Тензометрия в машиностроении / P.A. Макаров. М.: Машиностроение, 1975. - 286 с.

57. Малинин, H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести / H.H. Малинин. М.: Машиностроение, 1968. - 362 с.

58. Манохин, Ю.И. Оценка влияния циклического нагружения внутренним давлением на точность формы сварных полых цилиндров / Ю.И. Манохин, A.B. Сорокин, М.А. Всяких // Сварочное производство. 1987. - №12. - С. 14.

59. Математическая статистика: учебник / В.М. Иванова, В.Н. Калинкина, JI.A. Нещумова и др. М.: Высшая школа, 1981. - 371 с.

60. Махненко, В.И. Расчетный метод оценки напряжений и деформаций в зоне продольных сварных швов цилиндрических оболочек / В.И. Махненко, JI.A. Егорова // Автоматическая сварка. 1980. - № 3. - С. 3 - 7.

61. Махненко, В.И. Влияние остаточных сварочных напряжений на предельную нагрузку и расчетные размеры несущих угловых швов различных соединений / В.И. Махненко, Т.Г. Рябчук // Автоматическая сварка. 1993. - № 3. -С. 3-7.

62. Махненко, В.И. Особенности распределения напряжений и деформаций от сварки кольцевых швов в цилиндрических оболочках / В.И. Махненко, В.М. Шекера, JI.A. Избенко // Автоматическая сварка. 1970. - № 12. - С. 43 - 47.

63. Медведев, C.B. Компьютерное моделирование остаточных сварочных деформаций при технологическом проектировании сварных конструкций // Сварочное производство. 2001. - № 8. - С. 10-18.

64. Милехин, Е.С. Оборудование для правки сварных швов тонкостенных оболочек // Труды МВТУ.- М.,1969. №133. - С 44 - 51.

65. Навроцкий, Д.И. О влиянии остаточных напряжений на вибрационную прочность образцов с поперечными сварными швами / Д.И. Навроцкий, В.Н. Савельев // Сварочное производство. 1960. -№ 5. - С. 15 - 17.

66. Недосека, А.Я. Остаточные напряжения в пластинах при сварке стыкового шва // Автоматическая сварка. -1974. № 11. - С. 32 - 38.

67. Никифоров, А.Д. Основы взаимозаменяемости в химическом аппаратостроении. М.: Машиностроение, 1979. - 157 с.

68. Николаев, Г.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций / Г.А. Николаев, С.А. Куркин, В.А. Винокуров. М.: Высшая школа, 1982. - 272с.

69. Никольс, Р.В. Конструирование и технология изготовления сосудов давления. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1975. - 464 с.

70. Носкова, Н.И. Релаксация остаточных напряжений металлов в поле упругих колебаний / Н.И. Носкова, Н.Ф. Вильфанова // Проблемы прочности. 1986. -№9.-С. 67-71.

71. Одинг, И.А. Допускаемые напряжения в машинострении и циклическая прочность металлов / И.А. Одинг. М.: Машгиз, 1962. - 260 с.

72. Окерблом, Н.О. Расчет деформаций металлоконструкций при сварке / Н.О. Окерблом. Д.: Машгиз, 1955. -212 с.

73. Окерблом, Н.О. Влияние остаточных напряжений на вибрационную прочность сварных конструкций / Н.О. Окерблом, Д.Н. Навроцкий // Сварочное производство. 1960. - № 3. - С. 9 - 12.

74. Олейник, Н.В. Несущая способность элементов конструкций при циклическом напряжении / Н.В. Олейник. Киев.: Наукова думка, 1985. - 238 с.

75. Опара, B.C. Электрогидроимпульсная обработка многошовных сварных узлов / B.C. Опара, Е.С. Юрченко, Л.Ю. Демиденко // Автоматическая сварка. 1990. - № 6. - С.9 -10.

76. Определение остаточных напряжений в типовых сварных соединениях магнитоупругим методом / Г.Т. Орехов, А.Г. Состин, Г.Г. Артюх, JI.K. Сидорова // Автоматическая сварка. 1976. - № 4. - С.34 -36.

77. Орлов, М.В. Приближенные методы расчета прогиба цилиндрической оболочки от сварки кольцевого шва // Автоматическая сварка. 1964. - № 4. - С. 38-42.

78. Пат. 19539 Япония, кл.12С311, МКИ (В21). Способ снятия остаточных напряжений энергией взрыва / С. Такэнао, К. Тосикадзу // Изобретения за рубежом. -1983.-ЖЗ.

79. Петушков, В.Г. Применение взрыва для снятия напряжений в сварных соединениях // Сварочное производство. 1972. - №7 - С16 -18.

80. Петушков, В.Г. Механика перераспределения остаточных напряжений при взрывном нагружении / В.Г. Петушков, В.М. Кудинов, Н.В. Березина // Автоматическая сварка. 1974. - №3- С 37- 39.

81. Пляцко, Г.В. Неразрушающий способ определения остаточных сварочных напряжений в цилиндрических оболочках / Г.В. Пляцко, E.H. Новосад, Л.П. Карасев // Автоматическая сварка. 1972. - № 9. - С.36 - 38.

82. Повышение точности изготовления тонкостенных оболочковых конструкций в условиях механизированного производства / А.И. Дремлюга, B.C. Кириченко, B.C. Михайлов, В.М. Заикин // Автоматическая сварка. 1983. - № 8. -С.21-24.

83. Погодина-Алексеева, K.M. Влияние ультразвука на снятие остаточных напряжений в стали ХВГ при отпуске / К.М Погодина-Алексеева, Е.М. Кремлев // Металловедение и термическая обработка металлов. 1966. - № 9. - С. 7- 9.

84. Полнов, В.Г. Определение режимов вибрационной обработки сварных конструкций с целью снижения остаточных напряжений / В.Г. Полнов, М.Н. Могильнер // Сварочное производство. 1984. - № 2. - С. 32 - 34.

85. Полнов, В.Г. Влияние собственных колебаний сварных конструкций на устранение в них остаточных напряжений вибрацией / В.Г. Полнов, В.М. Сагалевич, М.Н. Могильнер // Сварочное производство. -1988. № 4. - С.37-39.

86. Полтавцев, С.И. Проблемы и пути повышения долговечности и надёжности сварных конструкций объектов повышенной опасности / С.И. Полтавцев, О.И. Стеклов // Сварочное производство. 1996. - №5. - С. 2 - 3.

87. Поникаров, И.И. Машины и аппараты химических производств: Учебник для вузов по специальности "Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов" / И.И. Поникаров. М.: Машиностроение, 1989. - 386 с.

88. Попов, Е.А. Основы теории листовой штамповки / Е.А. Попов. М.: Машиностроение, 1977.-278 с.

89. Потенциальная энергия остаточных напряжений в сварных стыковых соединениях / В.М. Прохоренко, И.М. Жданов, Г.М. Ищенко и др. // Автоматическая сварка. 1974. - № 3. - С.ЗО - 32.

90. Применение вибрационного нагружения для снятия остаточных напряжений в сварных рамах. / О.И. Зубченко, A.A. Грузд, Г.М. Орехов, А.Г. Состин // Автоматическая сварка. 1974. - № 9. - С.64 - 66.

91. Применение метода конечного элемента для решения задач о сварочных деформациях и напряжениях / Г.А. Бельчук, K.M. Гатовский, Г.Ю. Полишко, Ю.И. Рыбин // Автоматическая сварка. 1977. - № 11.- С.52-56.

92. Применение низкочастотной вибрационной обработки для стабилизации размеров сварных и литых изделий машиностроения / A.A. Галяш, М.Ю. Козин, Н.П. Коломеец и др. // Тяжёлое машиностроение. 1992. - №8. - С. 30-32.

93. Прочность. Устойчивость. Колебания. Справочник / под ред. И.А. Биргер, и Я.Г. Паповко. Том 1. М.: Машиностроение, 1968. - 547 с.

94. Прочность, устойчивость и колебания термонапряженных оболочечных конструкций / В.Ф. Грибанов, И.А. Крохин, Н.Г. Паничкин и др.-М.: Машиностроение, 1990. 368 с.

95. Рагульскис, K.M. Вибрационное старение / K.M. Рагульскис, Б.Б. Стульпинас, К.Н. Толутис. JL: Машиностроение, 1987. - 72 с.

96. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В.П. Майборода и др. М.: Машиностроение, 1989. - 520 с.

97. Расчёт и конструирование машин и аппаратов химических производств: примеры и задачи: учебное пособие для студентов втузов / М.Ф. Михалев, Н.П. Третьяков, А.И. JL: Машиностроение, 1984. - 301 с.

98. Сагалевич, В.М. Термические и деформационные методы обработки сварных конструкций / В.М. Сагалевич. М.: ИНИинформтяжмаш, 1975. - №11. -56 с.

99. Сагалевич, В.М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений / Сагалевич В.М. М.: Машиностроение, 1974. - 248 с.

100. Сагалевич, В.М. Устранение деформаций сварных балочных конструкций вибрацией / В.М. Сагалевич, H.H. Завалишин, В.В. Нашивочкин // Сварочное производство. 1971. - №9 - С. 1-3.

101. Сагалевич, В.М. Устранение сварочных деформаций и напряжений листовых конструкций нагружением с вибрацией / В.М. Сагалевич, A.M. Мейстер // Сварочное производство. 1979. - №9- С. 9 - 12.

102. Сагалевич, В.М. Стабильность сварных соединений и конструкций / В.М. Сагалевич, В.Ф. Савельев. М.: Машиностроение, 1986. - 264 с.

103. Сагалевич, В.М. Установка для обкатки сварных швов и околошовной зоны с наложением ультразвуковых колебаний / В.М. Сагалевич, Ю.А.Янченко // Технология, организация и механизация сварочного производства. Серия 10-757.1975/ НИИинформтяжмаш. С. 21-24.

104. Семенов, B.M. Виброобработка крупных сварных конструкций тяжелого машиностроения / В.М. Семенов, В.Е.Соломатин, Т.М. Новоселова // Сварочное производство. -1991. -№ 8. С. 25 - 26.

105. Скорняков, JI.M. Температурные поля при сварке кольцевых швов на цилиндрических оболочках / JIM. Скорняков, С.Н. Киселев, H.H. Воронин // Автоматическая сварка. 1976. - № 5. - С.12 - 15.

106. Снижение виброобработкой остаточных напряжений в сварных элементах. / Оленин Е.П., Аверин A.C., Добротина Е.В., Алексеев O.K. // Сварочное производство. 1983. - № 5. — С. 11-13.

107. Снижение остаточных сварочных напряжений ультразвуковой обработкой / И.Г. Полоцкий, А.Я. Недосека, Г.И. Прокопенко и др. // Автоматическая сварка. 1974. - № 4. - С.74 -75.

108. Солнцев, Ю. П. Хладостойкие стали и сплавы / Ю.П. Солнцев. Санкт-Петербург: Химиздат,2005. - 480 с.

109. Сорокин, В.Г. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин. М.: Машиностроение, 1989. - 690 с.

110. Стебаков, И.М. Низкотемпературная усталость стыковых соединений из низкоуглеродистой стали / И.М. Стебаков, В.П. Ларионов // Работоспособность машин и конструкций в условиях низких температур. Хладостойкость материалов. -Якутск, 2002 С. 205-209.

111. Сутырин, Г.В. Исследование механизма воздействия низкочастотной вибрации на кристаллизацию сварочной ванны // Автоматическая сварка. 1975. -№5.-С. 7-10.

112. Сутырин, Г.В. Снижение остаточных напряжений сварных соединений низкочастотной вибрационной обработкой // Сварочное производство. -1983. -№2.- С. 22 24.

113. Талыпов, Г.Б. Сварочные деформации и напряжения / Г.Б. Талыпов. JI.: Машиностроение, 1973. - 280 с.

114. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов по спец. «Оборудование и технология сварочного производства» / В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров и др.; Под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1988. -559 с.

115. Терентьев, В.Ф. Циклическая прочность металлических материалов: Учебное пособие / В.Ф. Терентьев, A.A. Оксогоев. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.-61 с.

116. Томленов, А.Д. Теория пластического деформирования металлов / А.Д. Тосленов. М.: Металлургия, 1972. - 408 с.

117. Третьяков, A.B. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением / A.B. Третьяков, В.И. Зюзин. М.: Металлургия, 1973- 234 с.

118. Труфяков, В.И. О роли остаточных напряжений в понижении выносливости сварных соединений // Автоматическая сварка. 1956. - № 5. - С.90-103.

119. Труфяков, В.И. К расчетной оценке влияния внешнего нагружения на релаксацию остаточных сварочных напряжений / В.И. Труфяков, Ю.Ф. Кудрявцев // Автоматическая сварка. 1988. - № 1. - С. 7 - 9.

120. Труфяков, В.И. О влиянии остаточных напряжений на сопротивление усталости сварных соединений / В.И. Труфяков, Ю.ф. Кудрявцев, П.П. Михеев // Автоматическая сварка. 1988. - № 2. - С.1- 4.

121. Труфяков, В.И. Влияние остаточных сварочных напряжений на развитие усталостных трещин в конструкционной стали / В.И. Труфяков, П.П. Михеев, А.З. Кузьменко // Автоматическая сварка. 1977. - № 10. - С.6 -7.

122. Файрушин, A.M. Совершенствование технологического процесса изготовления корпусов аппаратов с применением вибрационной обработки: дис. канд. техн. наук: 05.02.13 / Файрушин Айрат Миннулович Уфа, 2003. - 121 с.

123. Финк, К. Измерение напряжений и деформаций / К. Финк, X. Ротбах. -М.: Машгиз, 1961.-535 с.

124. Фомичев, С.К. Экспериментально-расчетный метод определения остаточных напряжений в зоне кольцевых швов оболочечных конструкций / С.К. Фомичев, Ю.А. Осламовский, Е.А. Великоиваненко // Автоматическая сварка. -1998.-№5.-С. 14-18.

125. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов. В 2 ч. Ч. 2. Механические испытания. Конструкционная прочность / Я.Б. Фридман.- М.-.Машиностроение, 1974. 368 с.

126. Химченко, Н.В. Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении / Н.В. Химченко, В.А. Бобров. М.: Машиностроение, 1978.- 264 с.

127. Чертов, И.М. Применение разжимных подкладных колец для снижения остаточных напряжений при сварке кольцевых швов // Автоматическая сварка. -1984. -№ 12.-С.40-42.

128. Шпеер, Ф.З. Вибрационная обработка сварных крупногабаритных конструкций с целью уменьшения деформации и склонности к образованию трещин / Ф.З. Шпеер, В.И. Панов // Сварочное производство. -1983. -№ 5. -С. 13 -15.

129. Эльдарханов, А. С. Процессы кристаллизации в поле упругих волн / А.С. Эльдарханов М.:Интербук, 1996 - 256 с.

130. Эльдарханов, А. С. Кавитационное разрушение границы затвердевания // Процессы литья. 1996.- №3.- С. 16-24.

131. Эффективность методов снижения остаточных сварочных напряжений. / А.Я. Недосека, А.А. Грузд, О.И. Зубченко, С.Б. Ищенко // Автоматическая сварка. -1974. -№3.- С. 66-69.

132. Finite element modeling of vibration stress relief after welding // Presented at the American Society of Materials. Reprint. 2005.

133. Kelso Thomas. Stress relief by vibration // Tool and Manufacturing Engineer.- 1968. -№3.-P.P.

134. Pat. 61160888 USA, 1С G 01 H 13/00. Method of operating a machine for stress relieving workpieces / D. Schneider, C. Vava. Publ. 12.09.2000.

135. Pat. 6026687 USA, IC G 01 H 9/00. Stress testing and relieving method and apparatus. / Brent Felix Juri. Publ. 22.02.2000.

136. Pat. 5242512 USA, IC C 21 D 11/00. Method and apparatus for relieving residual stresses. / W. H. Bagley, J.R. Rosbe, D.G. Wilson. Publ. 07.09.93.

137. Pat. 5035142 USA, IC G 01 N 29/00. Method for vibratory treatment of workpieces and a device for carrying same into effect. / A.I. Dryga, N.A. Zadorozhny, M.A. Kuzmin, P.M. Libman. Publ. 30.07.91.

138. Pat. 4718473 USA, IC B 22 D 29/00. Vibratory stress relief apparatus. / Albert Musschoot. Publ. 12.01.88.