Термическая деформация и эволюция микроструктуры толстостенных сварных стальных труб

Толстостенная сварная труба представляет собой труднодеформируемый дисперсионно-упрочненный жаропрочный сплав на основе никеля, состав которого аналогичен составу бывшего советского сплава ЭИ929. Его легирующие элементы обладают высоким уровнем твердорастворного упрочнения и дисперсионного упрочнения γ'-фазы. Он обладает превосходной стойкостью к окислению, стойкостью к горячей коррозии, а также отличным пределом текучести, пределом прочности на разрыв и пределом ползучести при высоких температурах. В основном он используется в средах с высокими температурами, сложными нагрузками и агрессивными средами, например, при изготовлении лопаток турбин двигателей. Из-за относительно узкого диапазона параметров термической обработки этого сплава при его использовании для горячей штамповки рабочих лопаток турбин поковки склонны к образованию трещин структурной нестабильности и других дефектов, что приводит к высокому проценту брака. Поэтому изучение поведения этого сплава при горячей деформации в различных условиях горячей деформации имеет большое значение для получения качественных поковок. Исследователи проанализировали реологические характеристики поведения сплава на основе данных, полученных в экспериментах по высокотемпературному сжатию толстостенных сварных труб, установили материальное уравнение толстостенных сварных труб в диапазоне параметров термической деформации и изучили эффекты деформации. температура и скорость деформации микроструктуры сплава.

Сырьем, использованным в эксперименте, является толстостенная сварная труба, горячекатаный пруток, а исходная структура в основном состоит из равноосных зерен с размером зерна от 10 до 30 мкм. Из стержня был изготовлен цилиндрический образец размером Φ8×12 мм, на обоих концах образца были обработаны неглубокие канавки для хранения высокотемпературной смазки. Эксперимент по изотермическому сжатию проводился на испытательной машине Gleeble-1500. Температуры деформации составляют 1090, 1120, 1150 и 1180°С, скорости деформации 0,1, 1, 10 и 50 с-1, максимальная степень деформации составляет около 60%. Во время эксперимента испытательная машина автоматически собирает и рассчитывает данные о ходе, нагрузке, напряжении и деформации. После завершения деформации образец охлаждают водой, затем образец разрезают продольно, шлифуют и полируют, а затем подвергают коррозии раствором CuSO4 (20 г) + H2SO4 (5 мл) + HCl (50 мл) + H20 (100 мл), а затем наблюдали под металлографическим микроскопом. Микроструктура сплава. Результаты показали, что:

1. При деформировании толстостенных сварных труб в различных условиях по мере увеличения деформации происходит реологическое размягчение. Причиной реологического разупрочнения является динамическая рекристаллизация сплава при термической деформации. По мере уменьшения скорости деформации как деформация, так и пиковое напряжение, когда напряжение течения достигает своего пика, уменьшаются.

2. Установлено материальное уравнение высокотемпературного деформирования толстостенных сварных труб. Рассчитанные значения уравнения хорошо согласуются с экспериментальными значениями, а относительные погрешности не превышают 8%, что указывает на то, что уравнение точно описывает реологическое поведение сплава при термической деформации.

3. Температура деформации оказывает существенное влияние на микроструктуру толстостенных сварных труб. С повышением температуры динамическая рекристаллизация становится достаточной, размер зерен увеличивается, однородность зеренной структуры улучшается; с увеличением скорости деформации размер зерна сначала уменьшается, а затем увеличивается. Когда скорость деформации равна 1 с-1, структура зерен относительно мелкая.

Горизонтальная фиксированная сварка толстостенных труб из нержавеющей стали. Трубы из нержавеющей стали представляют собой полые длинные полосы стали, которые широко используются в качестве трубопроводов для транспортировки жидкостей, таких как нефть, природный газ, вода, газ, пар и т. д. Трубы из нержавеющей стали легче. по весу, когда они имеют одинаковую прочность на изгиб и кручение. Они широко используются при изготовлении механических деталей и инженерных конструкций. Они также широко используются для производства различного обычного оружия, стволов, гильз и т. д. Для стальных труб, которым требуются более толстые стенки, чтобы выдерживать давление жидкости, необходимо провести гидравлические испытания, чтобы проверить их устойчивость к давлению и отсутствие протечек, намокания или расширяться под указанным давлением. Трубы из нержавеющей стали делятся на бесшовные и шовные. Бесшовные трубы из нержавеющей стали еще называют бесшовными трубами из нержавеющей стали. Они изготавливаются из стальных слитков или цельных трубчатых заготовок, перфорированных в капиллярные трубки, а затем горячекатаных, холоднокатаных или холоднотянутых. Характеристики бесшовных стальных труб выражаются в виде наружного диаметра × толщины стенки в миллиметрах. Обычно используемые трубы из нержавеющей стали — 1Cr18Ni9Ti. Ниже в качестве примера используется труба из нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti диаметром 159×12 мм, чтобы представить метод горизонтальной фиксированной сварки.

Во-первых, анализ сварки: 1. Горизонтальные фиксированные стыковые соединения больших труб из нержавеющей стали Cr18Ni9Ti диаметром 159 мм × 12 мм в основном используются в трубах, которые требуют термостойкости и кислотостойкости в оборудовании атомной энергетики и некотором химическом оборудовании. Сварка сложна и требует высоких сварочных соединений. Внутренняя поверхность должна иметь умеренную выпуклость и отсутствие вогнутости. После сварки необходимы проверки PT и RT. Раньше использовалась сварка TIG или ручная дуговая сварка. Первый имеет низкую эффективность и высокую стоимость, второй трудно гарантировать и имеет низкий КПД. Чтобы обеспечить и повысить эффективность, для сварки нижнего слоя используется метод внутренней и внешней присадочной проволоки TIG, а присадочный и защитный слои для сварки MAG используются для обеспечения безопасности и эффективности. 2. Скорость теплового расширения и электропроводность нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti сильно отличаются от показателей углеродистой стали и низколегированной стали, а текучесть ванны расплава плохая и формовка плохая, особенно при сварке во всех положениях. Раньше сварка нержавеющей стали MAG (Ar+1%~2%O2) обычно использовалась только для плоской сварки и плоской угловой сварки. Во время процесса сварки MAG длина выдвижения сварочной проволоки должна быть менее 10 мм, амплитуда, частота, скорость и время выдержки сварочной горелки должны быть правильно скоординированы, движения должны быть скоординированы, а угол Сварочный пистолет необходимо в любой момент отрегулировать, чтобы края свариваемой поверхности были аккуратно сращены, а форма красивой, чтобы обеспечить заливочный и закрывающий слой.

Во-вторых, метод сварки: материал 1Cr18Ni9Ti, характеристики трубы Ф159 мм × 12 мм, ручная вольфрамовая дуговая сварка используется для основания, сварка в среде защитного газа (CO2 + Ar) для заливки и сварки крышки, вертикальная горизонтальная фиксированная сварка во всех положениях. .

В-третьих, подготовка перед сваркой: 1. Очистите масло и грязь и отшлифуйте поверхность канавки и окружающие ее 10 мм, чтобы придать металлический блеск. 2. Проверьте, исправны ли водопроводные, электрические и газопроводы, а оборудование и аксессуары находятся в хорошем состоянии. 3. Соберите по размеру. Прихватка фиксируется ребрами (2 часа, 7 часов и 11 часов фиксируются ребрами). Также можно использовать прихватку в пазу, но обратите внимание на прихватку.