Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
— Москва: Центральный научно-исследовательский институт черной
металлургии им. И.П. Бардина, 2014. — 164 с.
Специальность: 05.16.01 - Металловедение и
термическая обработка металлов и сплавов
Научный руководитель: д.т.н. Шабалов И.П. Целью настоящей работы являлось обеспечение комплекса свойств зоны термического влияния, отвечающего требованиям Морского стандарта DNV-OS-F101, API 5L, ISO 3183 при сварке труб большого диаметра из листового проката класса прочности К65(Х80), К60 (Х70), DNV 485 и DNV 450 по нормативным требованиям ОАО «Газпром». Определение оптимальных технологических вариантов сварки прямошовных труб, обеспечивающих благоприятную микроструктуру в зоне термического влияния (ЗТВ).
Научная новизна.
— Разработана расчетная модель тепловых процессов и изучены температурно-временные параметры охлаждения при двухпроходной заводской, монтажной стыковой, и лазерно-дуговой сварке. На основании анализа технологических параметров сварки выявлены общие закономерности взаимосвязи тепловложений и скоростей охлаждения:
— определена количественная взаимосвязь влияния скоростей охлаждения ЗТВ при двухпроходной многоэлектродной сварке от оптимальной величины тепловложений, толщины стенки труб и температуры металла труб перед сваркой;
— определены скорости охлаждения для лазерных и лазерно-дуговых сварочных источников с учетом пространственной модели теплового поля.
— Выявлена взаимосвязь параметров охлаждения ЗТВ с кинетикой превращения аустенита. Установлено, что зависимость между ударной вязкостью металла ЗТВ и скоростью охлаждения носит экстремальный характер для микролегированных сталей К60 и К65. Наибольший уровень ударной вязкости ЗТВ достигается в диапазоне скоростей охлаждения 10-40 о С/с, который соответствует формированию дисперсной бейнитной структуры.
— Определены морфологические особенности микроструктуры в литом металле сварного шва и металла зоны термического влияния (ЗТВ) с оценкой кинетики превращений аустенита и размеров микроструктурных составляющих.
— Выявлены особенности параметров искажений кристаллической решетки в металле шва и в ЗТВ. Установлено, что растягивающие микронапряжения локализованы в области шва и отсутствуют в зоне термического влияния сварных соединений, полученных различными видами сварки.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности.
— На основе дифференциального уравнения теплопроводности разработана модель для определения скоростей охлаждения различных областей ЗТВ для толщин свариваемого металла в интервале от 10 до 40 мм с учетом температуры металла перед сваркой;
— Из анализа параметров сварки и морфологии зоны термического влияния получены выражения для определения оптимального уровня тепловложений, обеспечивающего требуемую геометрию сварного соединения труб с различной толщиной стенки для наружного шва.
— Проведены квалификационные испытания сварных прямошовных труб серийного производства диаметром 1420 мм для магистрального трубопровода «Бованенково-Ухта».
— Разработаны рекомендации по применению перспективной комбинированной технологии сварки под флюсом, совмещенной с лазерно-дуговым процессом для повышения стойкости металла ЗТВ против хрупкого разрушения.
Научный руководитель: д.т.н. Шабалов И.П. Целью настоящей работы являлось обеспечение комплекса свойств зоны термического влияния, отвечающего требованиям Морского стандарта DNV-OS-F101, API 5L, ISO 3183 при сварке труб большого диаметра из листового проката класса прочности К65(Х80), К60 (Х70), DNV 485 и DNV 450 по нормативным требованиям ОАО «Газпром». Определение оптимальных технологических вариантов сварки прямошовных труб, обеспечивающих благоприятную микроструктуру в зоне термического влияния (ЗТВ).
Научная новизна.
— Разработана расчетная модель тепловых процессов и изучены температурно-временные параметры охлаждения при двухпроходной заводской, монтажной стыковой, и лазерно-дуговой сварке. На основании анализа технологических параметров сварки выявлены общие закономерности взаимосвязи тепловложений и скоростей охлаждения:
— определена количественная взаимосвязь влияния скоростей охлаждения ЗТВ при двухпроходной многоэлектродной сварке от оптимальной величины тепловложений, толщины стенки труб и температуры металла труб перед сваркой;
— определены скорости охлаждения для лазерных и лазерно-дуговых сварочных источников с учетом пространственной модели теплового поля.
— Выявлена взаимосвязь параметров охлаждения ЗТВ с кинетикой превращения аустенита. Установлено, что зависимость между ударной вязкостью металла ЗТВ и скоростью охлаждения носит экстремальный характер для микролегированных сталей К60 и К65. Наибольший уровень ударной вязкости ЗТВ достигается в диапазоне скоростей охлаждения 10-40 о С/с, который соответствует формированию дисперсной бейнитной структуры.
— Определены морфологические особенности микроструктуры в литом металле сварного шва и металла зоны термического влияния (ЗТВ) с оценкой кинетики превращений аустенита и размеров микроструктурных составляющих.
— Выявлены особенности параметров искажений кристаллической решетки в металле шва и в ЗТВ. Установлено, что растягивающие микронапряжения локализованы в области шва и отсутствуют в зоне термического влияния сварных соединений, полученных различными видами сварки.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности.
— На основе дифференциального уравнения теплопроводности разработана модель для определения скоростей охлаждения различных областей ЗТВ для толщин свариваемого металла в интервале от 10 до 40 мм с учетом температуры металла перед сваркой;
— Из анализа параметров сварки и морфологии зоны термического влияния получены выражения для определения оптимального уровня тепловложений, обеспечивающего требуемую геометрию сварного соединения труб с различной толщиной стенки для наружного шва.
— Проведены квалификационные испытания сварных прямошовных труб серийного производства диаметром 1420 мм для магистрального трубопровода «Бованенково-Ухта».
— Разработаны рекомендации по применению перспективной комбинированной технологии сварки под флюсом, совмещенной с лазерно-дуговым процессом для повышения стойкости металла ЗТВ против хрупкого разрушения.