close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование структуры и свойств многослойного коррозионностойкого материала полученного сваркой взрывом..pdf

код для вставкиСкачать
Известия ВолгГТУ
93
УДК 621.7.044.2: 620.197
И. С. Лось, к-т техн. наук, А. Е. Розен, д-р техн. наук, Ю. П. Перелыгин, д-р техн. наук,
Л. Б. Первухин*, д-р техн. наук, С. Г. Усатый, к-т техн. наук, А. В. Хорин, инженер
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МНОГОСЛОЙНОГО КОРРОЗИОННОСТОЙКОГО
МАТЕРИАЛА, ПОЛУЧЕННОГО СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ
Пензенский государственный университет, metal@pnzgu.ru
*ООО «Битруб Интернэшнл», bitrub@mail.ru
По технологии сварки взрывом получен многослойный металлический материал, имеющий высокую коррозионную стойкость против питтинговой коррозии. Исследована микроструктура, коррозионное поведение и технологические свойства. Опубликована международная заявка.
Ключевые слова: сварка взрывом, многослойный материал, коррозионная стойкость, питтинговая коррозия, испытание на изгиб, изобретение
I. S. Los, A. E. Rozen, U. P. Perelygin*, L. B. Pervukhin, S. G. Usatii, A. V. Khorin
RESEARCH OF STRUCTURE AND PROPERTIES MULTILAYER CORROSION RESISTANCE
MATERIAL RECEIVED BY EXPLOSION WELDING
Penza state university, metal@pnzgu.ru
* Bitrub international» ltd., bitrub@mail.ru
Multilayer metal material was prepared by explosive welding. Multilayer metal material has high pitting corrosion resistance. A microstructure, corrosion resistance and technological properties were studied. International
application was published.
Keywords: explosion welding, multilayer material, corrosion resistance, pitting corrosion, bending test, invention
Целью работы является исследование структуры, коррозионного поведения и технологиче-
монта оборудования.
Взамен монометаллов и биметаллов пред-
ских свойств многослойного металлического
материала, полученного по технологии сварки
ложен многослойный металлический материал.
Выбор состава и числа слоев основан на анали-
взрывом.
Задача создания многослойных металличе-
зе условий эксплуатации (температуры, давления) и состава среды. Обязательным условием
ских материалов повышенной коррозионной
стойкости связана с проблемой разработки и
является учет соотношения значений электрохимических потенциалов материалов в указан-
внедрения эффективных технологий утилизации опасных химических отходов методом
ной среде. Принципиально новым является
расположение протектора, который находится
сверхкритического водного окисления. Скорость питтинговой коррозии в этом случае мо-
внутри и заключен между слоями более стойкого в коррозионном отношении сплава. Авто-
жет достигать 15 мм/год.
Существующие способы коррозионной за-
рами это техническое решение названо «протекторная питтинг-защита».В разработанном
щиты не могут в полной мере обеспечить надежное и долговременное функционирование
многослойном материале чередуются слои углеродистой и высоколегированной стали.
технологического оборудования, предназначенного для работы в средах высокой агрессив-
Принцип «протекторной питтинг-защиты»
может быть сформулирован следующим обра-
ности. В большей степени это относится к локальным видам коррозии, когда поражению
зом. Материал, контактирующий с агрессивной
средой, образует первый слой и имеет доста-
подвергаются малые объемы металлоконструкции, но возникает потребность останова и ре-
точно высокую стойкость к общей коррозии. В
процессе эксплуатации в нем возникает пит-
94
Известия ВолгГТУ
тинговое поражение, которое проникает на всю
толщину. Из-за разницы электрохимических
ния рассчитывались исходя из условия соударения пластины толщиной, равной суммарной
потенциалов во втором слое развивается общая
коррозия. Второй слой служит протектором по
толщине метаемых элементов, результаты расчетов сравнивали полученными эксперимен-
отношению к первому и третьему слоям. Третий слой по составу аналогичен первому. Ско-
тальными данными.
В качестве материала с высокой коррозион-
рость сквозного разрушения замедляется [1].
Указанный способ нашел реализацию в между-
ной стойкостью использованы стали марок
12Х18Н10Т и 10Х17Н13М3Т аустенитного
народной заявке РФТ/RU2008/000620, опубликованной под номеромWO2010/036139 A1.
класса в виде листового проката толщиной 2
мм. Эти стали отличается высокими механиче-
Способ изготовления многослойного материала должен обеспечивать прочное соедине-
скими и технологическими свойствами, имеют
высокую коррозионную стойкость в различных
ние слоев и максимально исключать диффузионное взаимодействие и образование промежу-
средах и широко применяются для производства биметалла. В качестве протектора использо-
точных зон перемешивания. Указанные условия возможно осуществить при использовании
ваны сталь 10 в виде листового проката толщиной от 2 до 4 мм. Малоуглеродистые стали
сварки взрывом.
Для получения многослойных материалов
имеют высокую пластичность, что позволяет
обеспечивать хорошее качество сварки. Для
могут быть использованы следующие технологические схемы [2]:
сварки листов использована параллельная схема. Взрывчатым веществом являлась смесь ам-
– последовательная наварка слоев сваркой
взрывом;
монита 6ЖВ и аммиачной селитры. Получены
– одновременная сварка слоев одним заря-
дующих сочетаний 12Х18Н10Т - сталь 10 -
дом или двумя симметричными зарядами
взрывчатого вещества (ВВ);
– комбинированный способ, который сочетает сварку взрывом и горячую прокатку в различных сочетаниях.
В [3] показано, что сварка взрывом многослойных пакетов с использованием одного заряда ВВ требует точной дозировки энерговложений на всех межслойных границах. Значения
скорости и угла соударения последовательно
плоские заготовки размером 8001000 мм сле12Х18Н10Т
и
10Х17Н13М3Т+сталь10+
10Х17Н13М3Т+ 09Г2C.
Из трехслойных заготовок были вырезаны
образцы, исследована макро- и микроструктура
сварных соединений. Из рис. 1 видно, что обе
границы контактируемых поверхностей в продольном направлении имеют хорошо выраженный волновой характер, что является характерным для сварки взрывом. В завихрениях волн
присутствуют зоны оплавления. При такой
уменьшаются от первой межслойной границы к
последующим. Максимальные значения параметров соударения ограничены возможностью
нарушения целостности верхнего из метаемых
элементов. Минимальные значения должны
обеспечивать получение соединения слоев достаточной прочности.
Многослойный материал получен по технологии сварки взрывом с одновременной сваркой слоев одним зарядом. Параметры соударе-
Рис. 1. Макроструктура трехслойного материала
12Х18Н10Т - сталь 10 - 12Х18Н10Т
95
Известия ВолгГТУ
Таблица 1
Параметры волновых линий границ
12Х18Н10Т+10+
12Х18Н10Т
10Х17Н13М3Т+10
+10Х17Н13М3Т+ 09Г2C
2А
300…350
230…250
λ
2А
λ
2А
λ
900…1050
320…380
700…850
750…820
100…140
320…350
300…350
900…1020
Параметры границ слоев, мкм
1-2
2-3
3-4
которые приведены в таблице 1.
В соответствии с требованиями ГОСТ
14019-80 проводили испытание трехслойного
материала на статический изгиб. Для образцов
общей толщиной 5,9…6,0 мм изгиб до угла
120± 3 не вызвал трещин и расслоений (рис.
2).
Выполнены стыковые сварные соединения
исследуемых материалов ручной дуговой сварРис.2 Образец трехслойного материала, угол 120± 3
кой и сваркой в аргоне неплавящимся электродом. Выбор технологии основывался на обеспечении состава сварного шва, который по содержанию хрома и никеля не уступал наружным слоям многослойного материала. Использовали электрод ЭА-395/9 на параметрах
I=50…70 А, U=18…20 В для корневого
шва,I=70…90 А, U=20…22 В для заполняющих
а)
швов.
Сварку в аргоне выполняли неплавящимся
электродом ЭВЛ с присадочным прутком
OKAutrod 16.51, который имеет химический
состав: С менее 0,03%; Si 0,8%; Mn 1,7%;Cr
24,0%; Ni 13,5%. Диаметр электрода 3 мм, диаметр прутка 1,6 мм. Вылет электрода 4…6 мм.
Корневой слой выполняли на параметрах
I=70…90 А, U=14…16 В заполняющие слои –
б)
Рис. 3. Образцы сварных соединений после испытания на изгиб
структуре достигается прочность соединения
слов близкая к максимальному значению [4].
Определены параметры длины волны λ и
удвоенной амплитуды 2А на границах слоев,
I=90…110 А, U=16…18 В.
Из полученных соединений также были изготовлены образцы на испытания на статический изгиб. Испытания проводили ГОСТ 699666 и ГОСТ Р 52630-2006. Результаты показали,
что изгиб на 45, 90 и 120 не вызвал трещин и
расслоений (рис. 3, а). Возникновение трещины
96
Известия ВолгГТУ
метров. Наличие развитой границы дает основания полагать, что материал характеризуется
достаточно высокой
слоев.
прочностью соединения
Выводы
1. Предложен многослойный материал, в ко-
Рис. 4. Макроструктура четырехслойного материала
10Х17Н13М3Т+10+10Х17Н13М3Т+09Г2C
зафиксировано при величине угла 145 ±2.
Трещины образовывались в наружном слое
коррозионно-стойкой стали вблизи границ
сварного шва (рис. 3, б). В соответствии с
ГОСТ Р 52630-2006 минимальный угол изгиба
при толщине металла менее 20 мм должен быть
не менее 100, что значительно меньше полученных при испытаниях результатов.
Получен также четырехслойный материал
10Х17Н13М3Т+сталь10+10Х17Н13М3Т+09Г2,
в котором толстолистовой прокат из стали
09Г2С толщиной 22 мм создавал основной
слой, несущий механическую нагрузку, а трехслойный компонент обеспечивал коррозионную стойкость. Исследование макро- и микроструктуры показало наличие сплошности многослойного материала. Границы контактируемых поверхностей имеют волновой характер,
однако параметры волн границ существенно
отличаются (рис. 4).
Границы 1-2-го и 3-4-го слоев имеют развитую поверхность, в завихрениях волн присутствуют зоны оплавления. Граница 2-3 –го слоев
характеризуется меньшими значениями пара-
тором протекторный слой находится между
слоями из коррозионно-стойкой стали. Получена
международная
WO2010/036139 A1.
заявка
на
патент
2. По технологии сварки взрывом выполнены образцы трехслойных и четырехслойных
материалов.
3. Исследование макро- и микроструктуры
образцов многослойных материалов показало
высокое качество сварки взрывом.
4. Разработаны технологии ручной дуговой
сварки и сварки в аргоне неплавящимся электродом. Испытание на статический изгиб дали
удовлетворительные результаты.
Библиографический список
1. Перелыгин, Ю.П. Многофункциональные многослойные металлические материалы. /Ю.П.Перелыгин //
Vмеждународная научн.-практ. конф. «Сверхкритические
флюиды: фундаментальные основы технологии, инновации». –Суздаль, 2009. – С. 87.
2. Производство слоистых композиционных материалов / А.Г. Кобелев [и др.]. – М.: Интермет Инжиниринг,
2002. – 496 с.
3. Оголихин, В.М. Сварка взрывом металлических
слоистых композиционных материалов с пакетным расположением
свариваемых
заготовок/В. М. Оголихин,
И.В.Яковлев // Известия ВолгГТУ. Сер. Сварка взрывом и
свойства сварных соединений. Волгоград Вып.3 №3(41)
2008.– С. 68-72.
4. Кудинов, В.М. / Сварка взрывом в металлургии/
В. М. Кудинов, А.Я. Коротеев - М.: Металлургия, 1978. 168 с.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
11
Размер файла
1 065 Кб
Теги
полученном, многослойной, структура, взрывов, pdf, свойства, материалы, коррозионностойких, сваркой, исследование
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа