Способ термической обработки сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов

Способ термической обработки сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к термической обработке сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в тяжелом и энергетическом машиностроении, химической промышленности, и особенно в атомной энергетике для обработки сварных соединений трубопроводов и оборудования АЭС. Цель - повышение эксплуатационной надежности путем снижения напряжений по всей толщине сварного соединения. Способ термообработки включает нагрев сварного соединения до 620-660°С, выдержку и охлаждение до комнатной температуры в две стадии: сохраняя перлитный металл при 620-600°С, охлаждают аустенитный металл до температуры, меньшей температуры 620-660°С в Оа/Оп раз, после чего осуществляют одновременное охлаждение, причем скорость охлаждения аустенитного металла меньше скорости охлаждения перлитного металла в Оа/Оп раз, где Оа и Oh - соответственно температурные коэффициенты расширения аустенитного и перлитного металлов. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 21 0 9/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4450513/02 (22) 28,04.88 (46) 23.05.91. Бюл. М 19 (71) Научно-производственное объединение

"Энергия" (72) Ю.А. Янченко, А.Е. Поляков, А.Н. Леднев и Е.А. Румянцев (53) 621.78.08(088,8) (56) Корольков П.M. Термическая обработка корпусного оборудования на монтаже ТЭС и АЭС. Экспресс-информация. Энергетика и электрификация, Сер. "Сварочные работы в энергетическом строительстве", ЦНТИЭиЭ.

Вып. 3, M . 1987, с, 21 — 22. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ АУСТЕНИТНО-ПЕРЛИТНЫХ БИМЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к термической обработке сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в тяжелом

Изобретение относится к термической обработке сварных соединений из аустенит- . но-перлитных биметаллов и может быть использользовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в тяжелом и энергетическом машиностроении, химической промышленности и особенно в атомной энергетике для обработки сварных соединений трубопроводов и оборудования

А3С.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности сварных соединений путем снижения напряжений по всей толщине сварного соединения.

„„. ЯЦ„„1650734 А1 и энергетическом машиностроении, химической промышленности, и особенно в атомной энергетике для обработки сварных соединений трубопроводов и оборудования

АЭС. Цель — повышение эксплуатационной надежности путем снижения напряжений по всей толщине сварного соединения. Способ термообработки включает нагрев сварного соединения до 620-660 С, выдержку и охлаждение до комнатной температуры в две стадии: сохраняя перлитный металл при

620-600 С, охлаждают аустенитный металл до температуры, меньшей температуры

620-660 С в а,/ап раз, после чего осуществляют одновременное охлаждение, причем скорость охлаждения аустенитного металла меньше скорости охлаждения перлитного металла в с /а раз, где а и ап - соответственно температурные коэффициенты расширения аустенитного и перлитного металлов. 1 ил„1 табл, Сущность способа заключается в том, что после выдержки при температуре высокого отпуска охлаждают аустенитный металл сначала до нижнего предела опасного диапазона температур со скоростью 110—

130 град/ч и затем со штатной скоростью до температуры, меньшей температуры высокого отпуска перлитного металла в а /а раз, при сохранении перлитного металла при температуре высокого отпуска, что позволяет создать по всей толщине биметалла до последующего одновременного охлаждения перлитного и аустенитного металлов такое распределение температур, чтобы для

1650734 любых слоев биметалла выполнялось равенство температурных деформаций: сц Т =ai+> Т +1, (1)

a i, i + 1 — температурные коэффициенты расширения в i-м и (!+1)-й слоях;

Т, Тн-1 — температуры слоев металла, При этом температурные деформации аустеиитного металла протекают достаточно свободно, так как прочность перлитного металла при температуре высокого отпуска понижена.

Осуществление одновременного охлаждения до комнатной температуры аустенитного и перлитного металлов со скоростью охлаждения первого, меньшей скорости охлаждения второго в я /ап раз, обеспечивает равенство температурных деформаций слоев по асей толщине биметалла; а ЛТ =а + > AT i+1, (2) где ЛТьЛ Ti+> — изменения температуры слоев биметалла.

На чертеже приведена схема расположения слоев биметалла, для которых выполняется условие равенства температурных деформаций. Применительно к сварным стыковым соединениям биметаллических труб — это поверхности концентрически расположенных относительно продольной оси цилиндров радиусом йц+1,...,, причем

ЙВНУтР < RJ < BH8lUH

Пример . Термическая обработка кольцевых сварных соединений натурных образцов трубопроводов Ду 850 энергоблоков АЭС с реакторами ВВЭР-1000. Образцы представляют собой трубы из аустенитноперлитного биметалла с наружным диамером 990 мм, толщиной стенки 70 мм.

Перлитный металл — сталь 1ОНГ2МФА толщиной 64 мм (снаружи трубы), аустенитный металл — сталь ЭИ-898 толщиной 6 мм (внутри трубы). Корневые слои разделки под сварку в перлитном металле выполняют аргонодуговой сваркой проволокой Св—

08Г2С. Заполнение разделки в перлитном металле проводят электродами ПТ-ЗО, а в аустенитном металле — электродами 3 И0-8.

Согласно изобретению проводят нагрев сварного соединения до 550 — 570 С со скоростью 80-100 град/ч, и затем до температуры высокого отпуска перлитного металла 620-660 С со скоростью 110 — 130 град/ч, Выдерживают сварное соединение при

620-660 С в течение 7 ч для релаксации напряжений в стали 10ГН2МФА и затем проводят охлаждение (подстуживание) только аустенитного металла {сталь ЭИ-898) со скоростью 110-130 град/ч до 550-750 С и далее со скоростью 40 — 50 град/ч до 407420 С, меньшей температуры высокого отпуска перлитного металла в c4/ п раз: (620 — 66) аа/ап = (620 — 660) х

12 10

407 420 (0C)

18 10 (a. = 18 10 6 1/град); (а„ = 12 ° 10 6 1/град).

10 После этого проводят одновременное охлаждение до комнатной температуры аустенитного и перлитного металлов, причем первый охлаждают со скоростью 3555 град/ч в /aH раз меньшей, чем второй, 15 скорость охлаждения которого составляет

50 — 80 град/ч.

Термическую обработку осуществляют с использованием известных устройств.

Для нагрева применяют индукционный на20 греватель, который располагают снаружи трубы. Охлаждение аустенитного металла осуществляют при помощи вентилятора, установленного у одного из торцов трубы; регулирование .скорости охлаждения

25 проводят изменением расхода воздуха, Для контроля параметров термообработки используют обычные контрольные приборы.

В таблице приведены экспериментальные данные, показывающие в сравие30 нии с известным способом снижение остаточных напряжений при проведении термической обработки согласно предлагаемому способу.

Проведение термической обработки по

35 предлагаемому способу позволяет значительно снизить остаточные напряжения в сравнении с известным, Напряжения иа внешней поверхности перлитного металла (сталь

10ГН2МФА) составляют соответственно 10,8 и40 12 кгс/мм2, в слоях, примыкающих к аустенитиому металлу, 19 и 38 кгс/мм2, в аустенитном металле (сталь ЭИ-898) 18 и 36 кгс/мм2, При этом проведение нагрева и охлаждения в диапазоне температур (550-570) — (620-660) С со скоростью 110 — 130 град/ч позволяет предотвратить разрушения в аустенитном металле.

Снижение остаточных напряжений в сварных соединениях из аустенитно-перлитных биметаллов, а также предотвраще50 ние разрушения аустенитного металла повышают эксплуатационную надежность соединений, также практически исключается коррозионное растрескивание на поверхности аустенитного металла.

55 Формула изобретения

Способ термической обработки сварных соединений из аустенитио-перлитных биметаллов включающий нагрев до температуры высокого отпуска перлитного металла 620-660 С с разными скоростями, 1650734 температуры, меньшей температуры высокого отпуска перлитного металла в а,/ап раз, после чего охлаждение ведут, одновременно обоих металлов, причем аустенитный металл охлаждают со скоростью в а /ап раэ меньшей, чем перлитный, где с4 и ап соответственно, температурные коэффициенты расширения аустенитного и перлитного металлов. выдержку и охлаждение с разнымискоростями до комнатной температуры, о т л и- ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем снижения напряжений по всей толщине сварного 5 соединения, нагрев от 550-570 С ведут со скоростью 110-130 град/ч, а охлаждают сначала аустенитный металл со скоростью 110—

130 град/ч до 550-570 С и затем — до

Результаты металл ографических исследований

У овень нап яжения, кгс/мм

Вариант на внешней поверхности перлитного металла в аустенитном металле в слоях, примыкающих к аустенитному металлу е агаемый спосо

Разрушений нет

А =110 град/ч;

В =а / х, (Тв =407420ОС);

С =а,/а, =. =067

А = 130 град/ч;

В = а/а,; (T =407-420 С);.С =а,/а, =-0,67

А < 110 град/ч (А = 90 град/ч);

В =а,/а, (Та = 407 — 420 С);

С = ИпЛ4 =

= 0,67

А > 130 град/ч (А = 150 град/ч);

В =а,/а, (Та = 407 — 420ОС):

С = ап/с = 0,67;

А = 120 град/ч;

В < а,/аО (Ts = 517 — 550 С)

С = /à = 0,67.

А = 120 град/ч;

В > с4/я (Та=390 415 С);

C à,/à, = 0,67

А = 120 град/ч;

В =а,/а (Га = 407-420ОС);

С < a,/ñ4, С = 0,6

А = 120 град/ч;

В = 44/(хп (Ts = 407 — 420ОС):

С>а,/а,, С=08

10,8

Разрушений нет

10,8

Разрушения в аустенитном металле по границам зерен в местах выделения карбидов

Надрывы на границе перлитаустенит

10,8

10,8

Разрушений нет

28,8

30,4

10,8

То же

10,8

28,5

30,4

10,8

30

10,8

Известный способ

12 . 38 36

П р и меча н и е. А — скорость нагрева и охлаждения вдиапазоне 550-570 620 — 60

 — соотношение между температурами охлаждения аустенитного и перлитного металлов на стадии одновременного охлаждения (температура подстуживания аустенитного металла Т>, С вЂ” соотношение между скоростями охлаждения аустенитного и перлитного металлов на стадии одновременного охлаждения.

1650734

Редактор Н, Гунько

Заказ 1585 Тираж 401 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

М

8,жя j/7þ

Составитель T. Бердышевская

Техред M. MîðãåHòàë Корректор В. Гирняк