Cравнительный анализ сварных швов в узле «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого теплообменного аппарата из жаропрочной стали 15Х5М полученных различными способами сварки

Р. Ф. Тукаев, И. Г. Ибрагимов, А. М. Файрушин, А. В. Сисанбаев

Аннотация


При изготовлении сварного узла «труба – трубная решетка» трубного пучка кожухотрубчатых теплообменных аппаратов используется технология дуговой сварки. Значительные трудности возникают при изготовлении трубного пучка из мартенситной стали 15Х5М. Склонность этой стали к закалке осложняет технологический процесс выполнения сварочных работ, снижает технологическую прочность, приводит к охрупчиванию и возникновению трещин, как в сварном шве, так и в зоне термического влияния. В зоне термического влияния образуются твердые прослойки, негативное действие которых устраняется предварительным и сопутствующим подогревом при температуре от 300 до 350°С, а также последующей высокотемпературной термообработкой при температуре от 740 до 760°С. В работе представлены результаты исследований сварных швов, полученных лазерной и электродуговой сваркой в контексте поиска оптимальной технологии изготовления узла «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого теплообменного аппарата из стали марки 15Х5М. Данные исследования проводились с целью решения ряда проблем, связанных с остаточными и сварочными напряжениями при использовании традиционного способа и лазерной сварки. Проведен качественный и количественный анализ микроструктуры швов, измерена микротвердость металла в различных зонах. Результаты экспериментов показали, что за счет локальных тепловложений и уменьшения размеров сварочной ванны и зон термического влияния, лазерная сварка позволяет значительно минимизировать влияние напряжений на геометрические параметры трубной решетки, а также избежать появления трещин. На основе полученных результатов, с учетом все большего распространения лазерных технологий в промышленности следует вывод о перспективности использования лазерной сварки в нефтяном машиностроении и необходимости дальнейшего исследования данной технологии.

Ключевые слова


chromium-molybdenum steel;heat exchanger;laser welding;technological strength;tube sheet;лазерная сварка;теплообменник;технологическая прочность;трубная решетка;хромомолибденовая сталь

Полный текст:

PDF

Литература


1. Малащенко А.А., Мезенов А.В. Лазерная сварка металлов М.: Машиностроение, 1984. 44 с.

2. Пути повышения качества и надежности нефтехимического оборудования из хромомолибденовых сталей: Обзорная информация / Бакиев A.B. [и др]. Сер. ХМ–9. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987. 32 с.

3. Халимов А.Г., Бакиев A.B., Зайнуллин P.C. Работоспособность сварных соединений из стали 15Х5М. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 84 с.

4. Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения. Л.: Машиностроение, 1973. 280 с.

5. Стеклов О.И. Основы сварочного дела. М.: Высшая школа, 1986. 224 с.

6. Ибрагимов И.Г., Ямилев М.З., Салмин А.Н. Совершенствование технологии выполнения сварного узла «труба – трубная решетка» кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, изготовленных из мартенситных сталей // Нефтегазовое дело. 2009. Т. 7, №1. С. 194–197. URL: http://ngdelo.ru/article/view/1421

7. Григорьянц А.Г., Грезев А.Н., Грезев Н.В. Лазерная сварка сталей больших толщин с применением мощных оптоволоконных CO2 – лазеров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. №6. С. 181–189.

8. Бакиев A.B., Халимов А.Г., Зайнуллин P.C. Исследование свариваемости жаропрочных малоуглеродистых сталей типа 15Х5М // Нефть и газ. 1978. №4. С. 81–84.

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

10. ГОСТ Р 52857.7–2007 Национальный стандарт РФ. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты. М.: Стандартинформ, 2008. 50 с.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.