Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³
Исследована эффективность снижения остаточных напряжений поэтапной обработкой взрывом протяженных многопроходных швов, а также сварных соединений декомпозеров с толщиной стенки 40 мм. Efficiency of reducing residual stresses by stepwise explosion treatment of long multi-pass welds, as well as welded...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100968 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ / Л.М. Лобанов, Л.Д. Добрушин, А.Г. Брызгалин, С.Ю. Илларионов, П.С. Шленский, Л.А. Волгин, В.Г. Лашкевич, Е.В. Грабар // Автоматическая сварка. — 2009. — № 11 (679). — С. 54-56. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860176757402894336 |
|---|---|
| author | Лобанов, Л.М. Добрушин, Л.Д. Брызгалин, А.Г. Илларионов, С.Ю. Шленский, П.С. Волгин, Л.А. Лашкевич, В.Г. Грабар, Е.В. |
| author_facet | Лобанов, Л.М. Добрушин, Л.Д. Брызгалин, А.Г. Илларионов, С.Ю. Шленский, П.С. Волгин, Л.А. Лашкевич, В.Г. Грабар, Е.В. |
| citation_txt | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ / Л.М. Лобанов, Л.Д. Добрушин, А.Г. Брызгалин, С.Ю. Илларионов, П.С. Шленский, Л.А. Волгин, В.Г. Лашкевич, Е.В. Грабар // Автоматическая сварка. — 2009. — № 11 (679). — С. 54-56. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Исследована эффективность снижения остаточных напряжений поэтапной обработкой взрывом протяженных многопроходных швов, а также сварных соединений декомпозеров с толщиной стенки 40 мм.
Efficiency of reducing residual stresses by stepwise explosion treatment of long multi-pass welds, as well as welded joints on decomposers with 40 mm wall thickness was studied.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:00:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.76.621.7.044.2
РАСШИРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
ОБРАБОТКИ ВЗРЫВОМ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ
ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
ДЕКОМПОЗЕРОВ ОБЪЕМОМ ДО 5000 м3
Академик НАН Украины Л. М. ЛОБАНОВ, Л. Д. ДОБРУШИН, д-р техн. наук,
А. Г. БРЫЗГАЛИН, канд. техн. наук, С. Ю. ИЛЛАРИОНОВ, П. С. ШЛЕНСКИЙ, инженеры
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
Л. А. ВОЛГИН, канд. техн. наук, В. Г. ЛАШКЕВИЧ, Е. В. ГРАБАР, инженеры
(НИЦ «Материалообработка взрывом ИЭС им. Е. О. Патона»)
Исследована эффективность снижения остаточных напряжений поэтапной обработкой взрывом протяженных мно-
гопроходных швов, а также сварных соединений декомпозеров с толщиной стенки 40 мм.
К л ю ч е в ы е с л о в а : обработка взрывом, низкоуглеро-
дистая сталь, декомпозеры, сварные соединения, оста-
точные напряжения, растрескивание под напряжением
На сегодня обработка взрывом (ОВз) является
единственным способом обеспечения стойкости
сварных соединений декомпозеров к коррозион-
ному растрескиванию под напряжением (КРН),
применяемым на практике в условиях глинозем-
ных и алюминиевых заводов. С 1971 по 2007 гг.
ОВз подвергнуты декомпозеры Уральского
(26 шт.), Днепровского (12), Павлодарского (36),
«Бирач» (Югославия, 24) алюминиевых заводов,
Николаевского глиноземного завода (63), а также
другое баковое оборудование этих заводов. Всего
обработано более 400 тыс. пог. м сварных швов
на 300 крупногабаритных баках. Длительная эк-
сплуатация обработанных баков без появления до
сегодня каких-либо серьезных повреждений под-
твердила высокую эффективность использования
ОВз для обеспечения работоспособности обору-
дования, работающего в условиях воздействия аг-
рессивной щелочной среды.
Реализация ОВз осуществляется с помощью
накладных зарядов взрывчатого вещества, разме-
щаемых на внутренней поверхности бака вдоль
сварных швов. Форма и погонная масса взрыв-
чатого вещества зависят от толщины обрабаты-
ваемого материала и вида сварного соединения.
Стенки бака, благодаря расположению зарядов из-
нутри, служат защитой от вредного воздействия
взрыва. Максимальная масса одновременно зак-
ладываемого заряда взрывчатого вещества, опре-
деляющая мощность создаваемой при взрыве
ударной волны в воздухе, рассчитывается, как
правило, из условия обеспечения целостности ос-
текления расположенных вблизи объекта обработ-
ки зданий. На рис. 1 приведены объекты обра-
ботки. В зависимости от условий проведения
взрывных работ и толщины обрабатываемого ме-
талла за один подрыв может быть обработано от
20 до 180 пог. м сварных швов.
Совершенствование конструкции декомпозе-
ров и увеличение их рабочего объема до 5000 м3
привело к возрастанию общей протяженности
сварных швов, выполняемых при монтаже, уве-
личению толщины стенки нижних поясов до
40 мм. В связи с этим актуальной становится
оценка эффективности ОВз толстолистовых сое-
динений применительно к условиям работы де-
композера и поэтапной (за несколько подрывов)
обработки швов большой длины.
Прежде всего следует отметить, что в 1970–
1980-х годы для декомпозеров с толщиной стенки
не более 20 мм критерием стойкости к КРН было
принято условие σmax ≤ 0,25σт [1], где σmax —
максимальные остаточные напряжения (ОН),
σт — предел текучести стали, примененной для
изготовления стенки декомпозера. Исследования,
проведенные в ИЭС им. Е. О. Патона [2], пока-
зали, что стойкость сварных соединений из стали
Ст3 против КРН в щелочной среде с увеличением
толщины соединения повышается и для совре-
менных декомпозеров в качестве критерия стой-
кости против КРН могут быть приняты следую-
щие значения:
при толщине стенки декомпозера менее 14 мм
σmax ≤ 0,25σт; от 14 до 24 мм — σmax ≤ 0,35σт;
свыше 24 мм — σmax ≤ 0,5σт.
Исследование ОН в сварных образцах, изго-
товленных из листовой стали Ст3 (σт = 330 МПа),
проводили методом разрезки, деформации изме-
ряли механическим деформометром с ценой де-
© Л. М. Лобанов, Л. Д. Добрушин, А. Г. Брызгалин, С. Ю. Илларионов, П. С. Шленский, Л. А. Волгин, В. Г. Лашкевич, Е. В. Грабар, 2009
54 11/2009
ления шкалы 2 мкм. Образец толщиной 40 мм раз-
мером 600 450 мм был изготовлен с помощью
полуавтоматической дуговой сварки в среде СО2
(Х-образная разделка кромок, 17 проходов) по
технологии, разработанной для строительства де-
композеров Николаевского глиноземного завода
(НГЗ). Обработку взрывом проводил НИЦ «Ма-
териалообработка взрывом ИЭС им. Е. О. Патона»
по технологии ИЭС им. Е. О. Патона. В соот-
ветствии с технологическим процессом, состав-
ленным для проведения ОВз сварных соединений
декомпозеров НГЗ, обрабатывали одну сторону
образца. Эпюры продольных и поперечных ОН
представлены на рис. 2.
Как уже отмечалось, при выполнении работ
на строящемся декомпозере ОВз проводится с
внутренней стороны, т. е. со стороны контакта
стенки декомпозера с коррозионноактивной сре-
дой. Продольные и поперечные напряжения со
стороны ОВз не превышают требуемый уровень
0,5σт.
Распределение ОН по толщине после ОВз не-
равномерно, чем объясняется некоторая неурав-
новешенность полученных на поверхностях об-
разца эпюр, однако с необработанной стороны
также произошло заметное снижение максималь-
ных ОН растяжения, значение которых после
сварки было на уровне предела текучести. С уче-
том положительных результатов исследований,
проведенных ранее в ИЭС им. Е. О. Патона на
образцах толщиной 30 и 35 мм, можно заключить,
что ОВз толстолистовых сварных соединений де-
композеров со стороны контакта с агрессивной
Рис. 1. Внешний вид конструкций, подвергаемых ОВз: а — батарея строящихся декомпозеров; б — технологические баки;
в — рабочий момент монтажа зарядов; г — сварные соединения после ОВз
Рис. 2. Эпюры продольных ОН в пластине толщиной 40 мм
со стороны ОВЗ (1) и необработанной стороны (2), а также
поперечных с необработанной (3) и стороны ОВЗ (4)
11/2009 55
средой обеспечивает снижение ОН до требуемого
уровня.
Для исследования эффективности поэтапной
ОВз были изготовлены сварные образцы из стали
Ст3 (σт = 370 МПа) размером 1500 500 мм с
толщиной стенки 10 мм. Полуавтоматическую
сварку также осуществляли по технологии, раз-
работанной для НГЗ — Х-образная разделка, три
прохода (первый — корневой, второй и третий —
заполняющие с двух сторон пластины). При мон-
таже декомпозеров последовательность наложе-
ния проходов предусматривает создание наимень-
ших поперечных напряжений с внутренней сто-
роны. Соответственно ОВз выполняли со стороны
второго прохода. Один образец обработан напо-
ловину его длины одним взрывом, второй — на
всю длину поэтапно двумя отдельными взрывами.
На рис. 3 представлены эпюры продольных
ОН полностью обработанного образца со стороны
ОВз. Эффективность ОВз половины образца, об-
работанной первой, оказалась несколько выше,
однако максимальные напряжения в обеих поло-
винах (45 и 70 МПа) не превышают допустимые
(90 МПа).
Результаты измерения ОН в образце, ОВз ко-
торого проведена лишь наполовину длины, при-
ведены на рис. 4. Максимальные продольные нап-
ряжения в обработанной части образца не пре-
вышают допустимые. В необработанной части
произошло существенное снижение ОН, что сви-
детельствует о перераспределении ОН вдоль длины
шва при ОВз его части.
Проведенные исследования позволяют сделать
заключение о том, что поэтапная ОВз протя-
женных сварных швов приводит к эффективному
снижению ОН и применима к решению задач
обеспечения стойкости сварного соединения про-
тив КРН.
Выводы
1. ОВз с внутренней стороны сварных соединений
декомпозеров, изготовленных из стали Ст3 с тол-
щиной стенки 40 мм, снижает ОН до уровня, не-
обходимого для обеспечения стойкости к КРН в
щелочной среде.
2. При практическом использовании техно-
логии ОВз на строящихся декомпозерах может
применяться поэтапная обработка протяженных
сварных соединений.
1. Стеклов О. И. Прочность сварных конструкций в агрес-
сивных средах. — М.: Машиностроение, 1976. — 200 с.
2. Петушков В. Г. Применение взрыва в сварочной технике
/ Под ред. Б. Е. Патона. — Киев: Наук. думка, 2005. —
756 с.
The effectiveness of residual stress lowering by step-by-step explosion treatment of extended multipass welds, as well
as welded joints of decomposers with 40 mm wall thickness was studied.
Поступила в редакцию 07.09.2009
Рис. 3. Продольные ОН в пластине толщиной 10 мм со сто-
роны ОВз в обработанной первой (1) и второй (2) половине
длины пластины Рис. 4. Средние по толщине продольные ОН в пластине,
половина длины которой обработана взрывом в обработан-
ной (1) и в необработанной (2) части
56 11/2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100968 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:00:33Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лобанов, Л.М. Добрушин, Л.Д. Брызгалин, А.Г. Илларионов, С.Ю. Шленский, П.С. Волгин, Л.А. Лашкевич, В.Г. Грабар, Е.В. 2016-05-28T15:53:00Z 2016-05-28T15:53:00Z 2009 Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ / Л.М. Лобанов, Л.Д. Добрушин, А.Г. Брызгалин, С.Ю. Илларионов, П.С. Шленский, Л.А. Волгин, В.Г. Лашкевич, Е.В. Грабар // Автоматическая сварка. — 2009. — № 11 (679). — С. 54-56. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100968 621.791.76.621.7.044.2 Исследована эффективность снижения остаточных напряжений поэтапной обработкой взрывом протяженных многопроходных швов, а также сварных соединений декомпозеров с толщиной стенки 40 мм. Efficiency of reducing residual stresses by stepwise explosion treatment of long multi-pass welds, as well as welded joints on decomposers with 40 mm wall thickness was studied. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ Widening of technological capabilities of explosion treatment for reducing residual stresses in welded joints on up to 5000 m3 decomposers Article published earlier |
| spellingShingle | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ Лобанов, Л.М. Добрушин, Л.Д. Брызгалин, А.Г. Илларионов, С.Ю. Шленский, П.С. Волгин, Л.А. Лашкевич, В.Г. Грабар, Е.В. Производственный раздел |
| title | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ |
| title_alt | Widening of technological capabilities of explosion treatment for reducing residual stresses in welded joints on up to 5000 m3 decomposers |
| title_full | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ |
| title_fullStr | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ |
| title_full_unstemmed | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ |
| title_short | Расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ |
| title_sort | расширение технологических возможностей обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в сварных соединениях декомпозеров объемом до 5000 м³ |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100968 |
| work_keys_str_mv | AT lobanovlm rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT dobrušinld rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT bryzgalinag rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT illarionovsû rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT šlenskiips rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT volginla rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT laškevičvg rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT grabarev rasširenietehnologičeskihvozmožnosteiobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivsvarnyhsoedineniâhdekompozerovobʺemomdo5000m3 AT lobanovlm wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT dobrušinld wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT bryzgalinag wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT illarionovsû wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT šlenskiips wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT volginla wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT laškevičvg wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers AT grabarev wideningoftechnologicalcapabilitiesofexplosiontreatmentforreducingresidualstressesinweldedjointsonupto5000m3decomposers |