Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки
Рассмотрены вопросы ремонтной сварки поврежденных узлов котельного оборудования ТЭС и ТЭЦ из теплоустойчивых сталей систем Cr–Mo и Cr–Mo–V (коллекторы, трубы поверхностей нагрева, тройники, элементы паропроводов и др.), которые отработали сроки эксплуатации в жестких условиях (при высокой температур...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101280 |
| 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: | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки / А.К. Царюк, В.Д. Иваненко, В.Ю. Скульский, С.И. Моравецкий, А.Р. Гаврик, Г.Н. Стрижиус, М.А. Нимко, С.И. Мазур, А.А. Тройняк, Ю.В. Один, О.В. Деркач, Р.И. Куран // Автоматическая сварка. — 2012. — № 9 (713). — С. 41-47. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860250119730888704 |
|---|---|
| author | Царюк, А.К. Иваненко, В.Д. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Гаврик, А.Р. Стрижиус, Г.Н. Нимко, М.А. Мазур, С.И. Тройняк, А.А. Один, Ю.В. Деркач, О.В. Куран, Р.И. |
| author_facet | Царюк, А.К. Иваненко, В.Д. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Гаврик, А.Р. Стрижиус, Г.Н. Нимко, М.А. Мазур, С.И. Тройняк, А.А. Один, Ю.В. Деркач, О.В. Куран, Р.И. |
| citation_txt | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки / А.К. Царюк, В.Д. Иваненко, В.Ю. Скульский, С.И. Моравецкий, А.Р. Гаврик, Г.Н. Стрижиус, М.А. Нимко, С.И. Мазур, А.А. Тройняк, Ю.В. Один, О.В. Деркач, Р.И. Куран // Автоматическая сварка. — 2012. — № 9 (713). — С. 41-47. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Рассмотрены вопросы ремонтной сварки поврежденных узлов котельного оборудования ТЭС и ТЭЦ из теплоустойчивых сталей систем Cr–Mo и Cr–Mo–V (коллекторы, трубы поверхностей нагрева, тройники, элементы паропроводов и др.), которые отработали сроки эксплуатации в жестких условиях (при высокой температуре и давлении), вызвавших повреждения в металле в основном в виде трещин. Для ремонта таких повреждений рекомендована технология с использованием ручной электродуговой сварки электродами (тип 06Х1М) в комбинации с электродами типа 09Х1МФ, предусматривающая применение предварительного и сопутствующего подогрева с последующим термическим отдыхом сварного соединения. Сварные соединения, выполненные по предложенной технологии, имеют высокую трещиностойкость и требуемые механические свойства. Данная технология прошла успешные испытания при ремонтной сварке узлов котельного оборудования.
The paper considers repair welding of the damaged assemblies of boiler equipment at heat electric power stations and heat power plants, made from heat-resistant steels of the Cr–Mo and Cr–Mo–V compositions (collectors, heating surface pipes, T-joints, steam piping elements etc.), which exhausted their life under severe service conditions (at high temperature and pressure) that caused damages in metal mainly in the form of cracks. The technology recommended for repair of such damages involves manual arc welding using the 06Kh1M alloying type electrodes combined with the 09Kh1MF alloying type electrodes. It includes for the use of preliminary and concurrent heating with subsequent thermal recovery of a welded joint. Welded joints made by the suggested technology have high crack resistance and required mechanical properties. The technology successfully passed the tests in repair welding of boiler equipment assemblies.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:42:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791:662.9
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТНОЙ СВАРКИ УЗЛОВ
КОТЛОАГРЕГАТОВ БЕЗ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТЕРМООБРАБОТКИ
А. К. ЦАРЮК, канд. техн. наук, В. Д. ИВАНЕНКО, инж., В. Ю. СКУЛЬСКИЙ, д-р техн. наук,
С. И. МОРАВЕЦКИЙ, А. Р. ГАВРИК, Г. Н. СТРИЖИУС, М. А. НИМКО, инженеры
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
С. И. МАЗУР, А. А. ТРОЙНЯК, инженеры (Трипольская ТЭС, г. Украинка),
Ю. В. ОДИН, О. В. ДЕРКАЧ, инженеры (Кременчугская ТЭЦ, г. Кременчуг),
Р. И. КУРАН, инж. (ОАО «ЮТЭМ», г. Буча)
Рассмотрены вопросы ремонтной сварки поврежденных узлов котельного оборудования ТЭС и ТЭЦ из теплоус-
тойчивых сталей систем Cr–Mo и Cr–Mo–V (коллекторы, трубы поверхностей нагрева, тройники, элементы пароп-
роводов и др.), которые отработали сроки эксплуатации в жестких условиях (при высокой температуре и давлении),
вызвавших повреждения в металле в основном в виде трещин. Для ремонта таких повреждений рекомендована
технология с использованием ручной электродуговой сварки электродами (тип 06Х1М) в комбинации с электродами
типа 09Х1МФ, предусматривающая применение предварительного и сопутствующего подогрева с последующим
термическим отдыхом сварного соединения. Сварные соединения, выполненные по предложенной технологии,
имеют высокую трещиностойкость и требуемые механические свойства. Данная технология прошла успешные
испытания при ремонтной сварке узлов котельного оборудования.
К л ю ч е в ы е с л о в а : ремонтная сварка, повреждения,
теплоустойчивые стали, узлы котельного оборудования,
электроды, предварительный подогрев, термический от-
дых, продление срока эксплуатации
Продление сроков эксплуатации энергетического
оборудования на ТЭС и ТЭЦ, отработавшего пар-
ковый ресурс, возможно после технической ди-
агностики и выявления эксплуатационных пов-
реждений, а также исследования состояния ме-
талла (структура, свойства). Компоненты котель-
ного оборудования (трубы поверхностей нагрева,
пароперегреватели, коллекторы, тройники, эле-
менты паропроводов и др.) изготавливают из теп-
лоустойчивых хромомолибденовых (Cr–Mo) или
хромомолибденованадиевых (Cr–Mo–V) сталей.
Основные марки этих сталей в части использо-
вания при рабочих температурах, их химический
состав и механические свойства приведены в табл.
1–3 [1, 2]. Основными легирующими элементами
этих сталей являются хром, молибден и ванадий.
Молибден как один из главных элементов, оп-
ределяющих жаропрочность стали, находится в
основном в твердом растворе. Он уменьшает диф-
фузионную подвижность атомов и скорость дви-
жения дислокаций. Определенное количество
молибдена позволяет получить оптимальное со-
четание прочности и пластичности стали. При
этом участие молибдена в образовании карбидов
ограничено. В его присутствии формируются кар-
биды хрома и ванадия. Последний положительно
влияет на повышение длительной прочности и
предела ползучести благодаря образованию тер-
мически стойких карбидов. При изготовлении ко-
тельного оборудования и трубопроводов отечес-
твенных ТЭС стали системы Cr–Mo–V практически
полностью вытеснили стали системы Cr–Mo в
энергоблоках с рабочей температурой пара 545 °С.
В то же время в процессе длительной работы при
высокой температуре в котлоагрегатах, изготовлен-
ных из указанных сталей, образуются повреждения,
обусловленные эксплуатационными, технологичес-
кими и конструкционными факторами [1, 3].
Наиболее характерными повреждениями в сва-
рных соединениях теплоустойчивых сталей явля-
ются различного вида трещины. Основным спо-
собом ремонта поврежденных деталей и узлов
котлоагрегатов является ремонтная сварка и вос-
становительная наплавка. Ремонт поврежденных
деталей имеет определенные трудности, связан-
ные с необходимостью проведения работ в про-
изводственных условиях электростанций. Поэто-
му разработка прогрессивных технологий сварки,
© А. К. Царюк, В. Д. Иваненко, В. Ю. Скульский, С. И. Моравецкий, А. Р. Гаврик, Г. Н. Стрижиус, М. А. Нимко, С. И. Мазур,
А. А. Тройняк, Ю. В. Один, О. В. Деркач, Р. И. Куран, 2012
Та б л и ц а 1. Теплоустойчивые стали, используемые для
бесшовных труб коллекторов и паропроводов при изго-
товлении котлоагрегатов
Марка стали
Стандарт Граничная мак-
симальная тем-
пература, °СТрубы Сталь
12МХ ТУ 14-3-610–75 ГОСТ 20072–74 530
15ХМ
ТУ 14-3-460–75 ТУ 14-3-460–75
550
12Х1МФ 570
15Х1М1Ф 570
9/2012 41
как основного способа ремонта энергетического
оборудования, является важной и актуальной за-
дачей для продления ресурса и надежной работы
котлоагрегатов ТЭС [4].
Сварка теплоустойчивых сталей системы Cr–
Mo–V, как правило, выполняется с применением
предварительного и сопутствующего подогрева,
а также последующей термической обработкой
сварных соединений. Учитывая, что в условиях
действующих ТЭС проведение термообработки от-
ремонтированных деталей и узлов не всегда воз-
можно, весьма перспективно применение способов
сварки без последующей послесварочной термооб-
работки. В связи с этим целью настоящей работы
являлась разработка технологии ремонтной сварки
без последующей термообработки, обеспечиваю-
щей высокую трещиностойкость и требуемые
свойства сварных соединений узлов котлоагрегатов.
Одним из основных условий технологии ре-
монтной сварки являются мероприятия, предуп-
реждающие образование холодных трещин в свар-
ных соединениях. Как известно [5, 6], образование
холодных трещин (замедленное разрушение)
обусловлено сочетанием трех факторов: образо-
ванием закалочных структур в зоне термического
влияния (ЗТВ) или металле шва; содержанием
диффузионного водорода и уровнем остаточных
сварочных напряжений в сварном соединении.
Отсутствие закалочных структур в сварном
соединении можно обеспечить выбором тепло-
вых режимов и условий сварки. Как правило, это
достигается применением предварительного и со-
путствующего нагрева, при которых скорость ох-
лаждения будет способствовать формированию
структуры металла ЗТВ, устойчивой против об-
разования трещин.
Характерной особенностью теплоустойчивых
сталей перлитного класса является их большая
чувствительность к скоростям охлаждения, начи-
ная с температуры распада аустенита (Ac3). Поэ-
тому в первую очередь было проанализировано
влияние термического цикла сварки на структуру
и свойства широко применяемой стали марки
12Х1МФ (рис. 1) при различных условиях охлаж-
дения. Из приведенной диаграммы видно, что при
скорости охлаждения более 125 °С/с в темпера-
турном интервале 800700 °С распад аустенита
происходит в мартенситной области с образова-
нием 100 % мартенсита. Уменьшение скорости
охлаждения приводит к образованию структур
промежуточного превращения — бейнита. При
скорости охлаждения 16,5 °С/с уже образуется
структура, которая на 30 % состоит из феррита
и на 70 % из бейнита. Таким образом, за счет
регулирования скорости охлаждения можно по-
лучить структуры, отличающиеся чувствитель-
ностью к замедленному разрушению и способс-
твующие получению различных механических
свойств металла [7]. Поэтому применение допол-
нительных мероприятий для регулирования про-
Т а б л и ц а 2. Химический состав теплоустойчивых сталей систем Cr–Mo и Cr–Mo–V, мас. %
Марка
стали
C Si Mn Cr Mo V
Ni Cu S P
не более
12МХ 0,09...0,16 0,17...0,37 0,40...0,70 0,40...0,70 0,40...0,60 — — — — —
15ХМ 0,11...0,16 0,17...0,37 0,40...0,70 0,80...1,10 0,40...0,55 — — — — —
12Х1МФ 0,08...0,15 0,17...0,37 0,40...0,70 0,90...1,20 0,25...0,35 0,15...0,30 0,25 0,20 0,025 0,025
15Х1М1Ф 0,10...0,16 0,17...0,37 0,40...0,70 1,10...1,40 0,90...1,10 0,20...0,35 0,25 0,25 0,025 0,025
Т а б л и ц а 3. Механические свойства труб из теплоустойчивых сталей при температуре 20 °С [1]
Марка стали Термообработка в, МПа
т, МПа , % , % KCU, Дж/см2
не менее
12МХ Норм. 910930 °С + отп. 670690 °С 410 235 21 45 60
15ХМ Норм. 930960 °С + отп. 680730 °С 450650 240 21 50 60
12Х1МФ Норм. 950980 °С + отп. 720750 °С 450650 280 21 55 60
Рис. 1. Термокинетическая диаграмма превращения аустени-
та в стали 12Х1МФ [3]
42 9/2012
цесса охлаждения зоны сварки в виде предвари-
тельного и сопутствующего подогрева или при-
менения сварки, обеспечивающей автоподогрев
соединения, позволяет формировать структуру
металла, устойчивую против образования трещин.
Для получения требуемых свойств сварных со-
единений теплоустойчивых сталей при ремонте
компонентов энергетического оборудования, ра-
ботающего при температурах выше 540 °С, не-
обходимо применять сварочные материалы, обес-
печивающие химический состав и структуру ме-
талла шва, близкие к основному металлу [8]. Так,
для ремонтной сварки литых деталей корпусного
турбинного оборудования без последующей тер-
мообработки из сталей систем Cr–Mo и Cr–Mo–V
рекомендованы и внедрены электроды ТМЛ-5 ти-
па Э-06Х1М (ГОСТ 9467–75) [8–12]. Химический
состав и механические свойства металла, наплав-
ленного электродами марки ТМЛ-5, приведены в
табл. 4. Эти электроды обеспечивают высокую
трещиностойкость и оптимальное сочетание проч-
ностных и пластических свойств наплавленного
металла сварных соединений хромомолибдено-
вых сталей. Поэтому при ремонтной сварке сое-
динений сталей системы Cr–Mo–V их также це-
лесообразно использовать для сварки корневых
швов и облицовки кромок, а дальнейшее запол-
нение разделки выполнять электродами марки
ТМЛ-3У (тип 09Х1МФ).
Для оценки стойкости стали системы Cr–Mo–V
против образования холодных трещин и опреде-
ления необходимой температуры подогрева при
ремонтной сварке электродами ТМЛ-3У были
проведены исследования по методике Implant (ме-
тод вставок) [13]. Критерием трещиностойкости
сварного соединения являлись максимальные (кри-
Т а б л и ц а 4. Химический состав и механические свойства металла сварных соединений сталей системы Cr–Mo–V [3]
Марка электрода
(тип)
Химический состав, мас. %
C Si Mn
S P
Mo Cr
не более
ТМЛ-5 (Э-06Х1М)
(для сварки корневых
проходов)
Требования по HД (металл шва)
0,065 0,025...0,40 0,5...0,7 0,025 0,025 0,45...0,60 0,55...0,80
Фактические значения (металл шва)
0,044**...0,05*** 0,25...0,34 0,56...0,70 0,017...0,021 0,021...0,02 0,51...0,50 0,69...0,72
ТМЛ-3У (09Х1МФ)
(для заполнения
разделки)
Требования по HД (металл шва)
0,08...0,12 0,15...0,40 0,5...0,9 0,025 0,030 0,4...0,6 0,80...1,25
Фактические значения ( металл шва)
0,09 0,3 0,8 0,016 0,025 0,51 1,1
Окончание табл. 4
Марка электрода
(тип)
Механические свойства при 20 оС, не менее
в, МПа т, МПа 5, % , % KCU, Дж/см2
ТМЛ-5 (Э-06Х1М)
(для сварки корневых
проходов)
Требования по HД (металл шва)
550 350 18 60 88
Фактические значения (металл шва)
580 430 20 69 130****
Требования по HД (сварное соединение)
500 — — 40 —
Фактические значения (сварное соединение)*
490 — 16 — 78,5
ТМЛ-3У (09Х1МФ)
(для заполнения
разделки)
Фактические значения (металл шва)
569 481 17 40 160
* Место разрушения — основной металл (12Х1МФ) в 68 мм от линии сплавления. ** Диаметр электродов 3,0 мм. *** Диаметр
электродов 4,0 мм. ****61 Дж/см2 при –20 °С, 40 Дж/см2 при –40 °С.
9/2012 43
тические) напряжения в образцах до начала раз-
рушения. При этом серьезное внимание было уде-
лено также исследованию влияния послесвароч-
ного нагрева (отдыха) на трещиностойкость свар-
ных соединений. Предварительно было изучено
влияние условий проведения отдыха на содержа-
ние диффузионного водорода [H]диф в наплавлен-
ном металле. Учитывая, что его содержание в ме-
талле, наплавленном стандартными электродами
ТМЛ-3У, находится на сравнительно низком уров-
не (1,52,5 см3/100 г металла по спиртовой про-
бе), представляет интерес оценка влияния отдыха
на содержание [Н]диф более высокой исходной
концентрации. В связи с этим были изготовлены
опытные электроды ТМЛ-3У, в покрытие которых
был специально введен мусковит, что обеспечи-
вало повышенную концентрацию диффузионного
водорода [H]диф. После прокалки электродов при
температуре 400 °С в течение 1,5 ч концентрация
[H]диф в наплавленном металле составляла
5,3 см3/100 г металла по спиртовой пробе. Вы-
держка этих образцов наплавленного металла в
течение 10 мин при различных температурах от-
дыха существенно снижает содержание диффу-
зионного водорода (рис. 2). При термическом от-
дыхе при температуре 250 °С концентрация
[H]диф находится на уровне 0,5 см3/100 г металла,
что способствует повышению трещиностойкости
сварных соединений. Для оценки влияния отдыха
на трещиностойкость при испытании по методу
вставок после приварки образца к пластине вы-
полняли нагрев опытного соединения с помощью
электронагревателя сопротивления. Температуру
контролировали хромель-алюмелевыми термопа-
рами в приваренном состоянии. Под нагрузкой
образцы выдерживали до 24 ч. Испытания выпол-
няли по этапам. Сначала испытывали соединения,
сваренные без предварительного подогрева, для
оценки уровня критических напряжений, превы-
шение которых вызывает развитие замедленного
разрушения. Далее выполняли цикл испытаний с
применением термического отдыха в условиях
нагружающего напряжения, которое превышало
критическое с целью подтверждения эффектив-
ности данной операции и установления парамет-
ров режима отдыха, необходимого для обеспече-
ния стойкости против замедленного разрушения.
На рис. 3 представлены результаты испытаний
сварных соединений без подогрева и дальнейшего
термического отдыха. Проведенные исследования
позволили установить, что критический уровень
напряжений составляет примерно 150 МПа. Ре-
зультаты изучения влияния послесварочного от-
дыха показали, что нагружающее напряжение
200 МПа из закритической области не вызывает
развития разрушений в результате ослабленного
влияния водородного фактора (рис. 2). Поэтому
для инициирования разрушения дальнейшие ис-
следования проводили под нагрузкой, соответс-
твующей напряжению 400 МПа. Такое напряже-
ние способствует разрушению. По полученным
данным была построена обобщающая зависи-
мость (рис. 4), которая устанавливает соответс-
твие между температурой и продолжительностью
отдыха, необходимого для обеспечения стойкости
против замедленного разрушения. Данная зави-
симость может служить основой для выбора ре-
жима термического отдыха.
Таким образом, полученные результаты подт-
верждают высокую эффективность послесварочно-
го отдыха для обеспечения стойкости сварных со-
единений против замедленного разрушения. При
этом не наблюдаются фазовые превращения, но соз-
даются благоприятные условия для удаления диф-
фузионного водорода из зоны сварки [14, 15].
Поскольку уровень остаточных сварочных
напряжений является одним из составных факто-
ров, определяющих трещиностойкость сварных
соединений, были проведены исследования вли-
яния температуры послесварочного нагрева (от-
дыха и термической обработки) на степень ре-
Рис. 2. Зависимость количества диффузионного водорода в
наплавленном металле от температуры нагрева без отдыха (1)
при отдыхе 10 мин (2)
Рис. 3. Влияние напряжений на склонность сварных соедине-
ний стали 12Х1МФ к замедленному разрушению (1) и без
разрушений (2)
44 9/2012
лаксации напряжений. Исследования проводили
в соответствии с методикой, предложенной
НПО «ЦКТИ» им. И. И. Ползунова [16]. Обра-
зец сварного соединения из стали 12Х1МФ раз-
мером 1214210 мм устанавливали на опору спе-
циального приспособления, изготовленного из
жаропрочного никелевого сплава, и нагружали до
заданного напряжения на участке чистого изгиба
(рис. 5). Напряжение измеряли в зависимости от
прогиба f с помощью индикатора, крепящегося
на съемной пластине. После нагружения и изме-
рения упругого прогиба приспособление вместе
с нагруженным образцом на определенное время
помещали в печь, нагретую до заданной темпе-
ратуры. После выдержки в печи образцы охлаж-
дали до комнатной температуры и на них пов-
торно измеряли прогиб f. По разнице прогибов
подсчитывали пластические деформации в образ-
цах и релаксацию напряжений в зависимости от
времени пребывания в печи при заданной темпе-
ратуре и заданной нагрузке. Результаты исследо-
вания приведены на рис. 6 и 7. Установлено, что
термический отдых исследуемых образцов неза-
висимо от времени выдержки при температуре
250350 °С практически не оказывает влияния
на релаксацию напряжений. Однако при темпе-
ратуре эксплуатации 545 °С в сварных соедине-
ниях падение напряжения может снижаться до
уровня ниже 150 МПа. Такая склонность сварных
соединений сталей системы Cr–Mo–V к релаксации
при температуре эксплуатации дает реальную воз-
можность в случае сложности проведения послес-
варочного высокого отпуска (730750 °С) при-
менять только термический отдых. Дальнейшая
эксплуатация котлоагрегата при рабочей темпе-
ратуре 545 °С способствует значительному сня-
тию остаточных сварочных напряжений. Однако
релаксация остаточных напряжений при темпера-
туре эксплуатации значительно ниже, чем после
высокого отпуска (рис. 6). Поэтому отремонти-
рованные узлы котлоагрегатов без последующего
высокого отпуска могут работать с ограниченным
ресурсом. После проведения очередного обследо-
вания и технической диагностики принимается
решение о дальнейшей эксплуатации.
Результаты выполненных исследований позво-
лили рассмотреть вопрос о возможности выпол-
нения ремонтной сварки без последующей термо-
обработки при заварке повреждений на деталях
котлоагрегатов по месту эксплуатации. Объектом
Рис. 4. Влияние температуры и продолжительности терми-
ческого отдыха на склонность сварных соединений стали
12Х1МФ к замедленному разрушению при нагружающем
напряжении = 400 МПа
Рис. 5. Схема приспособления для нагружения образца при
релаксационных испытаниях: 1 — образец; 2 — сварная ста-
нина; 3 — опора; 4 — нагружающий винт; 5 — съемная
пластина для крепления индикатора; 6 — индикатор
Рис. 6. Зависимость релаксации напряжений в образцах свар-
ных соединений от температуры (1 — T = 250; 2 — 545; 3 —
750 °С) и времени выдержки
Рис. 7. Зависимость релаксации напряжений от температуры
при кратковременной нагрузке ( = 0,8т) (1) и термическом
отдыхе 60 мин при = 0,8т (2)
9/2012 45
ремонта по предложенной технологии сварки был
выбран коллектор подогревателя из стали
12Х1МФ с наружным диаметром 273 мм и тол-
щиной стенки 36 мм. Повреждение в виде коль-
цевой трещины образовалось от концентратора
напряжений (в углу корневого шва на подкладном
кольце) и распространилось вверх по шву и зоне
крупного зерна ЗТВ до выхода наружу. Для при-
нятия технического решения о возможности про-
ведения ремонтной сварки без последующей
термообработки предварительно была выполнена
аттестация предложенной технологии. Аттеста-
ционные испытания [17] проводили на модели
коллектора с натурной толщиной стенки. После
проведения механической обработки торца кол-
лектора под предварительную наплавку кромки
выполнен контроль методом МПД на отсутствие
трещин. Подкладное кольцо было прихвачено с
наружной стороны к кромке торца с подогревом
250300 °С. Предварительную двухслойную
наплавку на торец коллектора (рис. 8, а) выпол-
няли с подогревом 250300 °С многослойным
способом кольцевыми валиками толщиной
45 мм и шириной 1520 мм электродами типа
Э-06Х1М (ТМЛ-5). Первый слой выполнен элек-
тродами диаметром 3,0 мм (Iсв = 90110 А), вто-
рой слой — электродами диаметром 4 мм (Iсв =
= 120160 А). После этого поверхность наплав-
ки подвергали обработке абразивным инструмен-
том до получения необходимого размера и формы
кромки (рис. 8, б) с оценкой качества методами
ВИК, УЗД, МПД и измерением твердости. Затем
производили сборку стыка коллектора с доныш-
ком (рис. 8, в) на подкладном кольце.
Подогрев при сборке и сварке коллектора с
донышком составлял 250300 °С. Первые два
корневых шва сваривали электродами ТМЛ-5 ди-
аметром 3,0 мм (Iсв = 90120 А), которые в ре-
зультате пониженного содержания углерода и
хрома, а также отсутствия ванадия позволяют по-
лучить более пластичный наплавленный металл.
Это предотвращает вероятность образования над-
рывов в корне шва и обеспечивает высокую тре-
щиностойкость сварных соединений. Дальнейшее
заполнение разделки (рис. 8, г) выполняли элек-
тродами ТМЛ-3У диаметром 4,0 мм (Iсв =
= 130180 А). Сразу же после сварки для эва-
куации диффузионно-подвижного водорода и по-
вышения трещиностойкости производили полный
термический отдых сварного соединения при
250 °С в течение 2,5 ч. После термического от-
дыха производили медленное охлаждение зоны
ремонтной сварки до температуры 5070 °С за
счет укутывания места ремонта асбестовой
тканью. Далее наружную поверхность кольцевого
шва обрабатывали механическим способом до полу-
чения требуемой формы соединения (рис. 8, г).
Заключительной операцией был неразрушающий
контроль качества. Качество ремонта оценивали
визуальным контролем, ультразвуковым контро-
лем и травлением поверхности 15 % раствором
азотной кислоты для выявления поверхностных
дефектов. Проведенный контроль качества аттес-
тационного стыка не выявил каких-либо дефектов
в сварном соединении.
Исследования механических свойств показали,
что предел прочности сварного соединения при ис-
пытаниях образцов на растяжение находится в пре-
делах 490560 МПа, а ударная вязкость наплав-
ленного металла составляет 120160 Дж/см2, что
соответствует требованиям к основному металлу
этой стали (в = 440588 МПа и ан 98 Дж/см2).
Проведенные металлографические исследова-
ния макро- и микроструктуры установили отсут-
ствие дефектов в металле шва и ЗТВ. Твердость
металла шва составляет HВ 180 при допустимых
Рис. 8. Схема последовательности выполнения ремонта коллектора: а — предварительная многослойная наплавка торца
коллектора кольцевыми валиками с последовательным их выполнением; б — форма разделки после механической обработки
предварительной наплавки; в — сборка под сварку стыка донышка с коллектором; г — заполнение разделки многопроходной
сваркой
46 9/2012
значениях снижения для стали 12Х1МФ средней
твердости до HВ 140 и повышении не более
HВ 270.
Таким образом, проведенные аттестационные
испытания ремонтной заварки на коллекторе из
стали 12Х1МФ по разработанной технологии по-
казали положительные результаты. Это позволило
принять техническое решение и рекомендовать
предложенную технологию ремонтной сварки для
коллектора из стали 12Х1МФ.
Выводы
1. Исследована свариваемость и разработана тех-
нология ремонтной сварки типичной теплоустой-
чивой стали 12Х1МФ, широко применяемой при
изготовлении котлоагрегатов ТЭС и ТЭЦ.
2. Для ремонта повреждений узлов и деталей
котлоагрегатов из теплоустойчивых сталей в слу-
чае невозможности проведения высокого отпуска
на действующих ТЭЦ и ТЭС можно использовать
предварительный и сопутствующий подогрев сов-
местно с послесварочным низкотемпературным
отдыхом. Дальнейшая эксплуатация при рабочей
температуре 545 °С способствует снижению ос-
таточных сварочных напряжений (до уровня по-
рядка 150 МПа), что позволяет продлить ресурс
отремонтированного котлоагрегата на ограничен-
ный срок до очередного обследования.
1. Хромченко Ф. А. Ресурс сварных соединений паропрово-
дов. — М.: Машиностроение, 2002. — 352 с.
2. Мелехов Р. К., Похмурський В. І. Конструкційні ма-
теріали енергетичного обладнання. — Киев: Наук. дум-
ка, 2003. — 373 с.
3. Анохов А. Е., Корольков П. М. Сварка и термическая об-
работка корпусного энергетического оборудования при
ремонте. — Киев: Екотехнологія, 2003. — 88 с.
4. Анохов А. Е., Хромченко Ф. А., Федина И. В. Новая тех-
нология ремонтной сварки литых деталей из хромомо-
либденовых сталей без термической обработки // Сва-
роч. пр-во. — 1986. — № 10. — С. 15–17.
5. Макаров Э. Л. Холодные трещины при сварке легиро-
ванных сталей. — М.: Машиностроение, 1981. — 247 с.
6. Шоршоров М. Х., Чернышева Т. А., Красовский А. И. Ис-
пытания металлов на свариваемость. — М.: Металлур-
гия, 1972. — 240 с.
7. Шоршоров М. Х., Белов В. В. Фазовые превращения и из-
менения свойств стали при сварке. — М.: Наука, 1972.
— 219 с.
8. Хромченко Ф. А. Сварочные технологии при ремонтных
работах. — М.: Интермет Инжиниринг, 2005. — 368 с.
9. РД 108.021. 112–88. Исправление дефектов в литых кор-
пусных деталях турбин и арматуры методами заварки
без термической обработки. — М., 1988. — 15 с.
10. Анохов А. Е., Ганиев Ф. Б., Корольков П. М. Совершенс-
твование технологии ремонтной сварки и термообработ-
ки — основа продления ресурса паровых турбин // Мон-
таж. и спец. работы в стр-ве. — 2003. — № 7. — С. 7–11.
11. Анохов А. Е., Корольков П. М. Сварка и термическая об-
работка в энергетике. — Киев: Екотехнологія, 2006. —
319 с.
12. Ремонтная сварка корпусных деталей турбин из тепло-
устойчивых сталей без последующей термообработки /
А. К. Царюк, В. Д. Иваненко, В. В. Волков и др. // Авто-
мат. сварка. — 2009. — № 12. — С. 41–46.
13. Касаткин Б. С., Бреднев В. И., Волков В. В. Методика
исследования кинетики деформаций при замедленном
разрушении // Там же. — 1981. — № 11. — С. 13.
14. Козлов Р. А. Водород при сварке корпусных сталей. —
Л.: Судостроение, 1969. — 175 с.
15. Козлов Р. А. Сварка теплоустойчивых сталей. — Л.: Ма-
шиностроение, 1986. — 160 с.
16. Демянцевич С. В., Земзин В. Н. Методика оценки склон-
ности сварных соединений к образованию трещин при
термической обработке // Тр. ЦКТИ. — 1979. — № 169.
— С. 22–27.
17. РТМ-1с-89. (РД 34 15.027–89). Сварка, термообработка и
контроль трубных систем котлов и трубопроводов при
монтаже и ремонте оборудования электростанций. —
М.: Энергоиздат, 1989. — 208 с.
The paper considers repair welding of the damaged assemblies of boiler equipment at heat electric power stations and
heat power plants, made from heat-resistant steels of the Cr–Mo and Cr–Mo–V compositions (collectors, heating surface
pipes, T-joints, steam piping elements etc.), which exhausted their life under severe service conditions (at high temperature
and pressure) that caused damages in metal mainly in the form of cracks. The technology recommended for repair of
such damages involves manual arc welding using the 06Kh1M alloying type electrodes combined with the 09Kh1MF
alloying type electrodes. It includes for the use of preliminary and concurrent heating with subsequent thermal recovery
of a welded joint. Welded joints made by the suggested technology have high crack resistance and required mechanical
properties. The technology successfully passed the tests in repair welding of boiler equipment assemblies.
Поступила в редакцию 13.06.2012
9/2012 47
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101280 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:42:07Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Царюк, А.К. Иваненко, В.Д. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Гаврик, А.Р. Стрижиус, Г.Н. Нимко, М.А. Мазур, С.И. Тройняк, А.А. Один, Ю.В. Деркач, О.В. Куран, Р.И. 2016-06-01T18:25:31Z 2016-06-01T18:25:31Z 2012 Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки / А.К. Царюк, В.Д. Иваненко, В.Ю. Скульский, С.И. Моравецкий, А.Р. Гаврик, Г.Н. Стрижиус, М.А. Нимко, С.И. Мазур, А.А. Тройняк, Ю.В. Один, О.В. Деркач, Р.И. Куран // Автоматическая сварка. — 2012. — № 9 (713). — С. 41-47. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101280 621.791:662.9 Рассмотрены вопросы ремонтной сварки поврежденных узлов котельного оборудования ТЭС и ТЭЦ из теплоустойчивых сталей систем Cr–Mo и Cr–Mo–V (коллекторы, трубы поверхностей нагрева, тройники, элементы паропроводов и др.), которые отработали сроки эксплуатации в жестких условиях (при высокой температуре и давлении), вызвавших повреждения в металле в основном в виде трещин. Для ремонта таких повреждений рекомендована технология с использованием ручной электродуговой сварки электродами (тип 06Х1М) в комбинации с электродами типа 09Х1МФ, предусматривающая применение предварительного и сопутствующего подогрева с последующим термическим отдыхом сварного соединения. Сварные соединения, выполненные по предложенной технологии, имеют высокую трещиностойкость и требуемые механические свойства. Данная технология прошла успешные испытания при ремонтной сварке узлов котельного оборудования. The paper considers repair welding of the damaged assemblies of boiler equipment at heat electric power stations and heat power plants, made from heat-resistant steels of the Cr–Mo and Cr–Mo–V compositions (collectors, heating surface pipes, T-joints, steam piping elements etc.), which exhausted their life under severe service conditions (at high temperature and pressure) that caused damages in metal mainly in the form of cracks. The technology recommended for repair of such damages involves manual arc welding using the 06Kh1M alloying type electrodes combined with the 09Kh1MF alloying type electrodes. It includes for the use of preliminary and concurrent heating with subsequent thermal recovery of a welded joint. Welded joints made by the suggested technology have high crack resistance and required mechanical properties. The technology successfully passed the tests in repair welding of boiler equipment assemblies. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки Technology for repair welding of boiler assemblies without post-weld heat treatment Article published earlier |
| spellingShingle | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки Царюк, А.К. Иваненко, В.Д. Скульский, В.Ю. Моравецкий, С.И. Гаврик, А.Р. Стрижиус, Г.Н. Нимко, М.А. Мазур, С.И. Тройняк, А.А. Один, Ю.В. Деркач, О.В. Куран, Р.И. Производственный раздел |
| title | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки |
| title_alt | Technology for repair welding of boiler assemblies without post-weld heat treatment |
| title_full | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки |
| title_fullStr | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки |
| title_full_unstemmed | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки |
| title_short | Технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки |
| title_sort | технология ремонтной сварки узлов котлоагрегатов без последующей термообработки |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101280 |
| work_keys_str_mv | AT carûkak tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT ivanenkovd tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT skulʹskiivû tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT moraveckiisi tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT gavrikar tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT strižiusgn tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT nimkoma tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT mazursi tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT troinâkaa tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT odinûv tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT derkačov tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT kuranri tehnologiâremontnoisvarkiuzlovkotloagregatovbezposleduûŝeitermoobrabotki AT carûkak technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT ivanenkovd technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT skulʹskiivû technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT moraveckiisi technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT gavrikar technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT strižiusgn technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT nimkoma technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT mazursi technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT troinâkaa technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT odinûv technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT derkačov technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment AT kuranri technologyforrepairweldingofboilerassemblieswithoutpostweldheattreatment |