ОЦЕНКА КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ С ТРУБНОЙ РЕШЕТКОЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ

Андрей Сергеевич Токарев, Денис Владимирович Каретников, Риф Гарифович Ризванов, Сергей Евгеньевич Черепашкин, Денис Шамильевич Муликов

Аннотация


При изготовлении теплообменной аппаратуры, нашедшей широкое применение в нефтегазовой промышленности, зачастую применяются методы дуговой сварки. Это может привести, в зависимости от материального исполнения аппарата, к значительному повышению расходов энерго- и трудовых ресурсов.Целью исследований, приведенных в этой статье, было выяснить, удовлетворяют ли образцы, полученные с применением технологии сварки трением, являющейся альтернативой дуговым способам сварки, требованиям к коррозионной стойкости теплообменного оборудования из жаропрочных закаливающихся сталей при его эксплуатации, а также сравнить их с образцами, полученными с применением дуговых способов сварки.Для этого были проведены исследования макро- и микроструктур сварных соединений и распределений значений электродных потенциалов в различных зонах сварных соединений и основного металла. В качестве образцов для исследования использовались фрагменты соединений, имитирующих комбинированные соединения трубы с трубной решеткой, изготовленных из стали 15Х5М. Образцы изготавливались с применением различных технологических процессов, отличающихся способом получения неразъемных соединений: с использованием ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом, дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа и сварки трением вращением, выступающей в качестве альтернативы дуговым способам сварки.Сравнение макро- и микроструктур исследуемых соединений показало, что соединения, изготовленные с применением дуговых способов сварки, не обладают явно выраженной неоднородностью структуры металла шва после проведения термической обработки. Сварные соединения, изготовленные с применением сварки трением без проведения термической обработки, напротив, обладают структурной неоднородностью, однако, как показали предыдущие исследования, это не оказывает существенного влияния на механические свойства исследуемых образцов.Сравнительный анализ распределения значений электродного потенциала по основному металлу и сварному соединению образцов, изготовленных с использованием различных способов сварки, показал, что с точки зрения электрохимической коррозии образцы, изготовленные сваркой трением, не уступают по коррозионной стойкости образцам, изготовленным с применением дуговых способов сварки.

Ключевые слова


кожухотрубчатый теплообменный аппарат;дуговая сварка;сварка трением вращением;электрохимическая коррозия;сталь 15Х5М;энергоэффективность;shell-and-tube heat exchanger;arc welding;rotary friction welding;electrochemical corrosion;steel 15Cr5Mo;energy efficiency;

Полный текст:

PDF

Литература


Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник. М.: АльянС, 2008. 752 с.

Зайнуллин Р.С. Ресурсосберегающие технологии в нефтехимическом аппаратостроении. Уфа: ТРАНСТЭК, 2000. 348 с.

Zhidkov A.B., Vanslov A. V. Problems and Prospects of Development of Tube Furnaces for the Oil Refining Industry // Chem. Pet. Eng. Springer, 2001. Vol. 37, № 11. P. 603–605. DOI: 10.1023/A:1014897725178.

Халимов А.А., Жаpинова Н.В. Оптимизация технологии высокотемпеpатуpной теpмической обpаботки сваpных соединений из хpомистых жаpопpочных сталей // Технология машиностроения. 2009. № 10. С. 19–25.

Халимов А.А., Жаринова Н.В., Халимов А.Г., Файрушин А.М. Обеспечение технологической прочности сварных соединений из мартенситных хромистых сталей типа 15Х5М // Нефтегазовое дело. 2012. Т. 10, № 3. С. 102–108.

Халимов А.Г., Жаринова Н.В., Габбасов Д.Ф., Халимов А.А. Ресурсосберегающая технология ремонтной полуавтоматической сварки технологических трубопроводов из стали 15Х5М // Промышленная и технологическая безопасность: проблемы и перспективы. 2002. С. 177–179.

Халимов А.А., Халимов А.Г. Работоспособность нефтегазохимического оборудования из жаропрочных хромистых сталей // Мировое сообщество проблемы и пути решения: сб. ст. Уфа: УГНТУ, 2003. Т. 14. С. 85-97.

Ибрагимов И.Г., Ямилев М.З., Файрушин А.М. Совершенствование технологии выполнения сварного узла «труба – трубная решетка» кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, изготовленных из мартенситных сталей // Нефтегазовое дело. 2009. Т. 7. № 1. С. 194-197.

Abson D.J., Tkach Y., Hadely I., Burdekin F.M. A Review of Post Weld Heat Treatment Code Exemptions // J. Weld. 2006. Vol. 85. P. 63–69.

Муликов Д.Ш., Яхин А.В., Каретников Д.В. Проблемы и пути совершенствования технологического процесса получения комбинированных соединений труб с трубными решетками кожухотрубчатых теплообменных аппаратов // Нефтегазовое дело. 2017. Т. 15. № 2. С. 134-140.

Тукаев Р.Ф., Ибрагимов И.Г., Файрушин А.М., Сисанбаев А.В. Cравнительный анализ сварных швов в узле «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого теплообменного аппарата из жаропрочной стали 15Х5М полученных различными способами сварки // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2013. № 5. С. 363–375. URL: http://ogbus.ru/files/ogbus/authors/TukaevRF/TukaevRF_1.pdf. (дата обращения: 06.08.2019).

Vandewynckéle A., Vaamonde E., Fontán M., Herwig P., Mascioletti A. Laser Welding Head Tailored to tube-Sheet Joint Requirements for heat Exchangers Manufacturing // Phys. Procedia. Elsevier, 2013. Vol. 41. P. 144–152. DOI: 10.1016/j.phpro.2013.03.063.

Dard P., Roudier R., Sayegh G. New Realizations of Electron-Beam Welding Equipment to Join Tubes to Tubesheet // Adv. Weld. Process. 1978. Vol. 1. P. 291–301.

Тукаев Р.Ф., Файрушин А.М., Кучуков Т.М. Совершенствование технологии изготовления узла «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого теплообменного аппарата из жаропрочной стали 15Х5М применением лазерной сварки // Современное машиностроение. Наука и образование. 2013. № 3. С. 1179-1185.

Токарев А.С., Каретников Д.В., Ризванов Р.Г. Определение оптимальных геометрических размеров элементов альтернативной конструкции комбинированных соединений труб с трубными решетками // Нефтегазовое дело. 2018. Т. 16. № 1. С. 92-101. DOI: 10.17122/ngdelo-2018-1-92-101.

Ткаченко Г.П., Бриф В.М. Изготовление и ремонт кожухотрубчатой теплообменной аппаратуры. М.: Машиностроение, 1980. 160 с.

Chirkova A.G., Simarchuk A.S., Kinev S.A., Kuzeev I.R. Study of Welded Joints Properties of Coil Pipes of Furnace for Petroleum Hydrocarbons Pyrolysis // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2005. Vol. 71, № 9. P. 60–63.

Yakhin A.V., Karetnikov D.V., Rizvanov R.G., Abutalipova E.M., Gareev A.G., Tokarev A.S. Improving the Technology Used in Fabrication of Tube Bundles of Heat Exchangers Produced from 12Cr18Ni10Ti Steel by Means of Friction Welding // Chemical and Petroleum Engineering. 2019. Vol. 54. Issue 11-12. P. 801-805. DOI: 10.1007/s10556-019-00553-5.

Rizvanov R.G., Mulikov D.S., Karetnikov D.V., Fairushin A.M., Tokarev A.S. Evaluation of the Possibility of Obtaining Tube-to-Tube Sheet Welded Joints of 15Cr5Mo Steel by Alternative Technological Process // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2018. Vol. 317. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/317/1/012077/pdf (дата обращения: 12.08.2017). DOI:10.1088/1757-899X/317/1/012077.

Uhlig H.H., Revie R.W. Corrosion and Corrosion Control: an Introduction to Corrosion Science and Engineering // John Wiley Sons, Inc. 1985. P. 441.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2019-6-114-133

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


УФА, УГНТУ, 2020