Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки

Исследованы структура и свойства металла ремонтных швов, выполняемых многопроходной сваркой при исправлении дефектов в швах газо-нефтепроводных труб. Определены изменения химического состава и ударной вязкости при отрицательных температурах, а также особенности структурных характеристик металла от...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Автоматическая сварка
Дата:	2013
Автори:	Рыбаков, А.А., Филипчук, Т.Н., Демченко, Ю.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2013
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103145
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с применением многослойной сварки / А.А. Рыбаков, Т.Н. Филипчук, Ю.В. Демченко // Автоматическая сварка. — 2013. — № 12 (727). — С. 24-30. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859665787215675392
author	Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Демченко, Ю.В.
author_facet	Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Демченко, Ю.В.
citation_txt	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с применением многослойной сварки / А.А. Рыбаков, Т.Н. Филипчук, Ю.В. Демченко // Автоматическая сварка. — 2013. — № 12 (727). — С. 24-30. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Автоматическая сварка
description	Исследованы структура и свойства металла ремонтных швов, выполняемых многопроходной сваркой при исправлении дефектов в швах газо-нефтепроводных труб. Определены изменения химического состава и ударной вязкости при отрицательных температурах, а также особенности структурных характеристик металла отдельных проходов ремонтных швов. Показано, что при ручной дуговой и механизированной сварке под флюсом и в защитных газах с применением традиционных для производства труб сварочных материалов металл последних проходов ремонтного шва чрезмерно обогащается теми или иными легирующими элементами (марганцем, кремнием, хромом, молибденом и др.), присутствующими в таких материалах. Это приводит к формированию неблагоприятной структуры: участков верхнего бейнита, развитой сетки полигонизационных границ, пограничных выделений углеродистой второй фазы, что в свою очередь провоцирует образование в швах холодных трещин. С учетом результатов исследований разработаны требования к химическому составу сварочной проволоки для исправления дефектов в швах труб многопроходной сваркой, предусматривающие ограничение содержания легирующих элементов. При многопроходной сварке под флюсом предложено также применять алюминатный флюс. Проволока рекомендованного состава апробирована при исправлении дефектов в швах труб сваркой в защитном газе и обеспечила высокую ударную вязкость металла ремонтных швов в сочетании с достаточной стойкостью против возникновения трещин. Результаты исследований могут быть использованы для исправления дефектов в швах при производстве труб, а также многопроходной сварке других металлических конструкций.
first_indexed	2025-11-30T11:03:24Z
format	Article
fulltext	УДК 621.791:621.643.1/.2 ОПТИМИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА РЕМОНТНЫХ ШВОВ ПРИ ИСПРАВЛЕНИИ ДЕФЕКТОВ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ТРУБ С ПРИМЕНЕНИЕМ МНОГОСЛОЙНОЙ СВАРКИ А. А. РЫБАКОВ, Т. Н. ФИЛИПЧУК, Ю. В. ДЕМЧЕНКО ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua Исследованы структура и свойства металла ремонтных швов, выполняемых многопроходной сваркой при исправлении дефектов в швах газо-, нефтепроводных труб. Определены изменения химического состава и ударной вязкости при отрицательных температурах, а также особенности структурных характеристик металла отдельных проходов ремонтных швов. Показано, что при ручной дуговой и механизированной сварке под флюсом и в защитных газах с применением традиционных для производства труб сварочных материалов металл последних проходов ремонтного шва чрезмерно обогащается теми или иными легирующими элементами (марганцем, кремнием, хромом, молибденом и др.), присутствующими в таких материалах. Это приводит к формированию неблагоприятной структуры: участков верхнего бейнита, развитой сетки полигонизационных границ, пограничных выделений углеродистой второй фазы, что в свою очередь провоцирует образование в швах холодных трещин. С учетом результатов исследований разработаны требования к химическому составу сварочной проволоки для исправления дефектов в швах труб многопроходной сваркой, предусматривающие ограничение содержания легирующих элементов. При многопро- ходной сварке под флюсом предложено также применять алюминатный флюс. Проволока рекомендованного состава апробирована при исправлении дефектов в швах труб сваркой в защитном газе и обеспечила высокую ударную вязкость металла ремонтных швов в сочетании с достаточной стойкостью против возникновения трещин. Результаты исследований могут быть использованы для исправления дефектов в швах при производстве труб, а также мно- гопроходной сварке других металлических конструкций. Библиогр. 5, табл. 4, рис. 7. К л ю ч е в ы е с л о в а : труба, шов, ремонт, дефекты, многопроходная сварка, сварочные материалы, ударная вязкость, структура, трещины Известно, что при изготовлении труб большого диаметра, свариваемых многодуговой сваркой под флюсом, исправлять в швах отдельные внутрен- ние дефекты (поры, шлаковые включения, неп- ровары или несплавления) посредством их пред- варительного удаления и последующего запол- нения образовавшейся канавки многослойной сваркой допускается в ограниченном количестве (например, не более чем на 5 % труб) [1–3 и др.]. Согласно действующим нормативным докумен- там длина такого «ремонтного» участка должна находиться в пределах 50…500 мм. При этом предполагается, что качественные показатели та- ких участков, в том числе уровень механических свойств металла, должны соответствовать требо- ваниям, предъявляемым к основным сварным со- единениям труб. Исправление дефектов в швах труб выполняют ручной дуговой сваркой, механизированной свар- кой под флюсом или в защитном газе. Количество необходимых проходов ремонтного шва опреде- ляется глубиной канавки, образуемой при уда- лении дефекта, что в свою очередь зависит от места его расположения в сечении шва и толщины стенки трубы. В типовых случаях, например, для труб с толщиной стенки 15…20 мм выполняют до шести – десяти проходов ремонтного шва. В странах СНГ при механизированной сварке под флюсом преимущественно применяют плавленый марганцевый высококремнистый флюс АН-60 и проволоку типа Св-10Г2. Такое сочетание свароч- ных материалов обеспечивает сравнительно низ- кие показатели вязких характеристик металла ре- монтного шва (на уровне 30 Дж/см2 при 0°С). Между тем требования к вязким свойствам ме- талла швов собственно труб, в том числе в местах исправления дефектов, существенно возросли. Согласно действующим нормативным докумен- там наиболее часто средние значения ударной вяз- кости металла сварных соединений труб для ма- гистральных трубопроводов должны быть не менее 49 Дж/см2 при –20 оС, а для трубопроводов, прокладываемых под водой, такие же требования при –30 оС и даже –40 °С. Для обеспечения этих показателей требуется оптимизировать химичес- кий состав металла ремонтных швов, в том числе сварочных материалов, обеспечивающих более высокое легирование. Как показано в работе [4], при исправлении дефектов в швах труб с помощью многослойной© А. А. Рыбаков, Т. Н. Филипчук, Ю. В. Демченко, 2013 24 12/2013 сварки присутствует еще одна проблема, связан- ная с образованием холодных трещин в ремон- тируемых участках швов. Отмечается, что их воз- никновение обусловлено повышением в послед- них слоях ремонтного шва массовой доли леги- рующих элементов. Так, в случае использования флюса АН-60 и проволоки Св-10Г2 при исправ- лении дефектов в продольном шве труб с тол- щиной стенки 15,7 мм содержание марганца в последнем (в нашем случае, пятом) проходе ре- монтного шва возрастало до 2,4 %, а кремния — до 1,0 %. Для сравнения отметим, что в металле собственно продольного шва трубы количество этих элементов не превышало 1,73 и 0,45 % со- ответственно. В результате в металле замыкаю- щих проходов ремонтного шва формировались участки с неблагоприятной структурой, что при охлаждении металла в условиях относительно жесткого контура провоцировало образование указанных холодных трещин. Следует полагать, что в случае применения сварочных материалов, обеспечивающих более высокое легирование, и большей толщины стенки свариваемых труб, а следовательно, и большего количества проходов, опасность ухудшения структуры металла и воз- никновения трещин в участках ремонта будет воз- растать. В настоящей статье рассмотрены результаты исследований, проведенных авторами при ре- шении задачи оптимизации химического состава и структуры металла швов в местах исправления дефектов дуговой сваркой, с целью обеспечения повышенных требований к вязким характеристи- кам металла швов и предотвращения образования холодных трещин. Ремонт (имитацию операции ремонта дефек- тов, залегающих на глубине примерно 10…12 мм) проводили на образцах труб размером 1420×18,7 мм из стали Х70 с продольными шва- ми, сваренными под флюсом АН-60 проволокой Св-08Г1НМА. На образцах, вырезанных из труб, по центру продольного шва специализированны- ми электродами АНР-2 выполняли выборку глу- биной 15 мм, которая имитировала удаление де- фекта. В некоторых случаях при использовании образцов труб с толщиной стенки 15,7 мм глу- бина канавки перед сваркой составляла 10 мм. Содержание основных элементов в металле про- дольного шва находилось в следующих пределах, мас. %: 0,05…0,06 C; 1,62…1,79 Mn; 0,429…0,470 Si; 0,008…0,009 Nb, 0,150…0,190 Mo; 0,180…0,236 Ni; 0,015…0,018 Ti. Некоторое ко- лебание содержания отдельных элементов в ме- талле продольного шва связано с использованием в опытах труб из стали Х70 различной толщины (разного химического состава). Выборки преимущественно заполняли механи- зированной сваркой в CO2, смеси Ar + 20 % CO2 и под флюсом, а на отдельных образцах — ручной дуговой сваркой. Заварку канавок глубиной 15 мм выполняли за восемь проходов, а глубиной 10 мм — за пять проходов. Применяли типовые сварочные материалы, используемые при производстве труб: для сварки под флюсом — проволоку Св-08ГА, Св- 10Г2, Св-08ХМ, Св-08ГМ, Св-08Г1НМА, S2Mo и флюс АН-60, АН-67Б, ОР 107, ОР 132, ОК 10.71, ОК 10.74; для сварки в защитном газе — про- волоку Св-08Г2С, G MоSi; для ручной дуговой сварки — электроды Schwarz 3K. Химический состав сварочных проволок приведен в табл. 1. Сварку под флюсом выполняли проволокой диа- метром 2,5 мм (Iсв = 320…350 А, Uд = 28…30 В, vсв = 17…20 м/ч), в защитном газе — проволокой диаметром 1,2 мм (Iсв = 160…180 А, Uд = = 26…28 В), а ручную дуговую сварку — элек- тродами диаметром 3,2 мм (Iсв = 130…150 А, Uд = 25…26 В). От выполненных соединений отбирали образ- цы для определения химического состава металла шва, его ударной вязкости и металлографических исследований. Анализ химического состава ме- талла отдельных проходов выполняли спектраль- ным методом на приборе «Спектровак 1000» фир- мы «Ваird» и дифракционном спектрометре «ДФС-36». Зоны контроля химического состава, представленные на рис. 1, располагались в ме- талле ремонтируемого продольного шва (зона 1), в металле первого прохода ремонтного шва (зо- на 2), в металле промежуточных проходов (зо- ны 3, 4) и в металле замыкающего прохода этого шва (зона 5). Испытания на ударную вязкость про- водили при температуре от –10 до –40 °С на об- разцах с острым надрезом, наносимым по центру наплавки согласно ГОСТ 6996. Микроструктуру металла изучали с применением оптической и рас- тровой электронной микроскопии при увеличении 50-500 на шлифах после травления в нитале (4 % спиртовом растворе азотной кислоты), в горячем растворе пикрата натрия и насыщенном водном растворе пикриновой кислоты. Т а б л и ц а 1. Содержание основных легирующих эле- ментов в сварочных проволоках, мас. % Марка проволоки С Mn Si Ni Mo Cr Св-08ГА 0,09 0,95 0,05 0,14 — — Св-10Г2 0,10 1,70 0,05 0,12 — — Св-08Г2С 0,09 2,01 0,85 0,11 — — Св-08ХМ 0,08 0,50 0,20 0,14 0,50 1,02 Св-08ГМ 0,08 1,19 0,35 0,11 0,59 — Св-08Г1НМА 0,09 1,20 0,31 0,49 0,52 — S2Mo 0,07 1,15 0,21 0,11 0,50 — G MoSi 0,10 1,11 0,60 — 0,50 — 12/2013 25 Установлено, что для всех исследуемых ва- риантов сочетаний сварочных материалов по мере увеличения количества проходов ремонтного шва уровень легирования металла закономерно воз- растал. Как видно из рис. 2, количество марганца и кремния уже в металле второго прохода воз- растает до 2,35 и 0,62 % соответственно и далее в последующих проходах продолжает увеличи- ваться вплоть до максимальных значений в за- мыкающем проходе: 2,85 и 0,99 % соответствен- но. Аналогично изменяется содержание хрома и молибдена, что показано на примере использо- вания в процессе исправления дефектов прово- локой Св-08ХМ (рис. 3). Интенсивность нарастания массовой доли того или иного легирующего элемента в первую оче- редь определяется применяемыми сварочными материалами. Как видно из рис. 4, наибольшее количество кремния, как и следовало ожидать, присутствует в последнем проходе шва, выпол- няемом с применением кислого высококремнис- того флюса АН-60, причем его содержание в ме- талле данного прохода возрастает от 0,76 до 0,99 % по мере увеличения массовой доли мар- ганца в сварочной проволоке (напомним, что в продольном шве трубы количество кремния не пре- вышало 0,45 %). Переход кремния из флюса в ме- талл ремонтного шва заметно снижается с умень- шением во флюсе количества SiO2. Минимальный рост количества кремния наблюдается при приме- нении для рассматриваемой цели плавленого нейт- рального флюса АН-67Б или керамического алю- минатно-основного флюса типа ОР 132. Содержание марганца в металле многопроход- ных ремонтных швов в большей мере зависит от его количества в сварочной проволоке. Так, при применении проволоки Св-10Г2 с 1,7 % марганца массовая доля этого элемента в металле послед- него прохода составила 2,85 %. При меньшем количестве марганца, например, в проволоке Св-08Г1НМА (1,2 % Мn ) или Св-08ХМ (0,50 % Мn), его максимальное количество в ремонтном шве снижалось до 1,97 и 1,77 % соответственно. Темп нарастания других легирующих элементов в исследуемых многопроходных швах также опреде- лялся их содержанием в сварочной проволоке. Обобщенные данные о химическом составе ме- талла последних проходов ремонтных швов, вы- полненных за восемь или пять проходов, для раз- ных способов сварки и сварочных материалов приведены в табл. 2. Видно, что использование практически любого из обычно применяемых при производстве труб сочетаний сварочных матери- алов приводит к значительному росту массовой Рис. 1. Характерный макрошлиф исследуемых ремонтных швов и зоны определения химического состава (1...5) Рис. 2. Массовая доля марганца и кремния в металле различ- ных проходов ремонтного шва, выполненного проволокой Св-10Г2 под флюсом АН-60 Рис. 3. Массовая доля хрома и молибдена в металле различ- ных проходов ремонтного шва, выполненного проволокой Св-08ХМ под флюсом АН-67Б 26 12/2013 доли тех или иных легирующих элементов в за- мыкающих проходах исследуемых швов. Так, при сварке под флюсом чрезмерное количество мар- ганца присутствует в случае применения про- волоки Св-10Г2, кремния — флюса АН-60, ОК 10.71, ОК 10.74, хрома — проволоки Св-08ХМ, молибдена — проволоки Св-08Г1НМА, Св-08ГМ, Св-08ХМ, S2Mo. Такие же данные получены и при применении других способов свар- ки. Например, в металле ремонтных швов, свариваемых в защитном газе, возрастает содержание кремния (прово- лока Св-08ГА, особенно при сварке в сме- си Ar + 20 % CO2) или молибдена (про- волока G MoSi). В металле последних проходов ремонтных швов, выполненных ручной дуговой сваркой электродами Schwarz 3К с массовым содержанием мо- либдена 0,50 %, выявлено повышенное количество этого элемента. Увеличение содержания легирую- щих компонентов в металле ремонтных швов сопровождается, как отмечалось, соответствующим изменением его стру- ктуры. Так, при выполнении многослой- ных наплавок марганцовистой проволо- кой Св-08ГА или Св-10Г2, когда содержание мар- ганца в металле последних проходов возрастает до 2,4…2,8 %, в структуре металла, кроме иголь- чатых форм феррита, наблюдается значительное количество пластинчатого феррита с упорядочен- ной карбидной фазой, видманштеттового феррита, а также отдельные участки полигонального доэв- тектоидного феррита и перлита. Металлу с такой Т а б л и ц а 2. Химический состав металла последних проходов ремонтных швов (мас. %), выполненных различны- ми способами сварки и различными сварочными материалами Номер варианта Сварочные материалы C Si Mn S P Cr Mo Ручная дуговая сварка 1 Schwarz 3K 0,055 0,268 1,22 0,011 0,015 0,05 0,422 Механизированная сварка в защитном газе 2 Св-08Г2С, СО2 0,081 0,569 1,48 0,013 0,016 0,06 0,021 3 Св-08Г2С, Ar + 20 % СО2 0,089 0,810 1,40 0,014 0,016 0,06 0,022 4 G MoSi, Ar + 20 % СО2 0,093 0,408 0,88 0,009 0,017 0,07 0,461 Механизированная сварка под флюсом 5* Св-10Г2 АН-60 0,073 0,990 2,854 0,016 0,021 0,05 0,003 6* АН-67Б 0,080 0,320 2,390 0,016 0,024 0,05 0,022 7 ОР 107 0,065 0,460 2,376 0,016 0,023 0,06 0,028 8 ОК 10.71 0,088 0,723 2,368 0,015 0,022 0,06 0,027 9 Св-08Г1НМА АН-60 0,044 0,974 1,967 0,017 0,026 0,03 0,534 10 АН-67Б 0,056 0,281 2,348 0,015 0,022 0,03 0,515 11 ОР 107 0,059 0,442 2,117 0,017 0,023 0,04 0,404 12 ОК 10.71 0,071 0,670 2,156 0,015 0,024 0,05 0,431 13* Св-08ХМ АН-60 0,072 0,761 1,770 0,017 0,025 0,67 0,368 14* АН-67Б 0,073 0,254 1,748 0,017 0,027 0,57 0,356 15 ОР 107 0,049 0,431 1,701 0,016 0,023 0,58 0,411 16* S2Mo ОК 10.74 0,059 0,613 1,740 0,016 0,028 0,07 0,461 17* Св-08ГМ ОК 10.74 0,060 0,618 1,600 0,017 0,029 0,06 0,470 Звездочкой отмечены номера вариантов ремонтных швов, выполненных за восемь проходов. Рис. 4. Зависимость содержания кремния в металле последних проходов ремонтного шва от применяемых сварочных материалов (в скобках дано содержание марганца в проволоке и SiO2 во флюсе) 12/2013 27 структурой присущи довольно низкие характерис- тики вязкости. Обогащение такого металла крем- нием из флюса или проволоки приводит к до- полнительному охрупчиванию ферритной матри- цы. При выполнении многослойных ремонтных швов легированными проволоками (Св- 08Г1НМА, Св-08ХМ, Св-08ГМ, S2Mo, G MoSi) c массовой долей молибдена более 0,5 % из-за повышенного содержания марганца, молибдена и хрома, снижающих температуру превращения аустенита, в металле последних проходов, наряду с игольчатым ферритом, формируются участки верхнего бейнита (рис. 5, а), увеличивается ко- личество МАК-фазы, образуется развитая сетка полигонизационных границ. Формирование от- дельных полигонизационных границ в металле ре- монтного шва, выполненного указанными прово- локами, начинается при сварке второго прохода, а в третьем и последующих проходах эти границы располагаются в виде замкнутых контуров. Кроме того, в подвергнутом повторному нагреву металле промежуточных проходов, где содержание молиб- дена уже значительно, формируются пограничные образования углеродистой второй фазы: МАК-фа- зы и карбидов (рис. 5, б). Аналогичные скопления углеродистой фазы по границам кристаллитов и полигонизационным границам присутствуют так- же в металле промежуточных проходов при руч- ной дуговой сварке (рис. 5, в; табл. 2, вариант 1) и сварке в защитном газе (рис. 5, г; табл. 2, вариант 4) электродами или проволокой, легиро- ванными молибденом. Указанные структурные особенности обусловливают пониженную стой- кость металла таких ремонтных швов против об- разования трещин, что подтверждается наличием таких дефектов в исследуемых образцах в виде крупных трещин, выходящих на поверхность шва, и сетки микротрещин, локализующихся преиму- щественно по зернограничным образованиям уг- леродистой второй фазы: МАК-фазы и карбидов (рис. 6). Известно, что для обеспечения вязких харак- теристик металла шва на микролегированной, в том числе трубной, стали в качестве легирующих элементов активно используют молибден (или мо- либден в сочетании с никелем). Например, при производстве труб для продольных или спираль- ных швов применяют проволоку типа S2Mo и S3NiMo [5]. Результаты наших испытаний на Рис. 5. Характерная микроструктура металла последних (а) и промежуточных (б–г) проходов ремонтных швов с повышенным содержанием легирующих элементов (травление в 4 % растворе азотной кислоты): а, б — механизированная сварка под флюсом: проволока S2Mo, флюс ОК 10.74 (табл. 2, вариант 16), соответственно ×500, 300; в — ручная сварка: электроды Schwarz 3К (табл. 2, вариант 1), ×500; г — механизированная сварка в защитном газе: проволока G MoSi, Ar + 20 % CO2 (табл. 2, вариант 4), ×500 (ВБ — участки со структурой верхнего бейнита; УВФ — углеродистая вторая фаза (карбиды, МАК-фаза)) 28 12/2013 ударный изгиб подтверждают также эф- фективность легирования металла мно- гопроходных ремонтных швов указанны- ми элементами с целью повышения его вязких свойств (табл. 3). Так, применение проволоки с молибденом при сварке ре- монтных швов в смеси Ar + 20 % CO2 (проволока G MoSi) и под агломериро- ванным алюминатно-основным флюсом типа ОК 10.74 (проволока S2Mo и Св- 08ГМ), как и ожидалось, позволило по- лучить относительно высокие значения КСV при температуре –20 °С (в среднем более 70 Дж/см2) и –40 °С (в среднем более 40 Дж/см2). Однако структура ме- талла последних проходов таких ремон- тных швов, с точки зрения устранения опасности образования холодных тре- щин, осталась неприемлемой. Результаты проведенных испытаний позволили сформулировать требования к химическому составу сварочной прово- локи для исправления дефектов в швах труб с помощью многопроходной сварки. Рис. 6. Трещины в металле ремонтных швов: а — травление в горячем растворе пикрата натрия, ×500; б, в — травление в насыщенном водном растворе пикриновой кислоты, соответственно ×50, 200; г — травление в 4 % спиртовом растворе азотной кислоты, ×400; а–в — оптическая; г — растровая электронная металлография Т а б л и ц а 3. Ударная вязкость металла многопроходного ремонт- ного шва при использовании различных сварочных материалов Способ сварки Номер варианта Сварочные материалы КСV, Дж/см2 –20 °С –40 °С Ручная дуговая 1 Schwarz 3К 65,5...107,0 81,0 40,3...61,2 48,8 Механизированная в защитном газе 2 CO2, Св-08Г2С 27,6...34,3 30,8 — 3 Ar + 20 % CO2, Св-08Г2С 34,9...48,6 42,9 — 4 Ar + 20 % CO2 G MoSi 74,5...124,4 93,2 31,8...63,8 53,1 Механизированная под флюсом 5 АН-60, Св-10Г2 21,2...29,6 25,0 — 13* АН-60, Св-08ХМ 29,8...35,4 32,2 — 16* ОК 10.74, S2Mo 65,9...75,8 70,3 37,7...42,4 40,8 17* ОК 10.74, Св-08ГМ 77,8...109,8 90,7 — Пр и м е ч а н и е . Номера вариантов сварочных материалов даны согласно табл. 2. 12/2013 29 Такая проволока должна содержать ограниченное количество марганца, кремния, а дополнительное легирование ее молибденом должно обеспечивать его присутствие в металле последних проходов многослойного ремонтного шва в количестве не более 0,30 %. При сварке под флюсом рекомен- дуемую проволоку следует применять в сочетании с флюсом, например, алюминатным, исключаю- щим чрезмерное обогащение металла многопро- ходного ремонтного шва марганцем и кремнием. Проволоку NiMo1-1G, химический состав кото- рой следующий, мас. %: 0,081 C, 1,7 Mn, 0,57 Si, 0,88 Ni, 0,04 V, 0,29 Mo, 0,056 Ti, 0,014 S, 0,017 P, испытывали при многопроходной (коли- чество проходов — восемь) сварке в смеси Ar + 20 % CO2, имитирующей исправление дефекта с предварительным его удалением в продольном шве трубы из стали Х70 с толщиной стенки 18,7 мм. Применяемая проволока была дополни- тельно легирована небольшим количеством ни- келя. Данные спектрального анализа, приведен- ные в табл. 4, подтвердили достаточную стабиль- ность химического состава ремонтных швов. Со- держание основных легирующих элементов (мар- ганца, кремния, никеля, молибдена, титана) в ме- талле первых и замыкающих проходов практи- чески не изменилось, при этом оно не превышало рекомендуемых значений. При испытании на ударный изгиб образцов с острым надрезом металл ремонтных швов, вы- полненных данной проволокой, характеризовался высокими значениями ударной вязкости при тем- пературе –10 °С (170,4…199,8 Дж/см2), –20 °С (140,9…170,2 Дж/см2) и –40 °С (67,8…136,2 Дж/см2). В то же время в металле такого шва, в том числе его последних проходов, формируется достаточно дисперсная структура игольчатого феррита при отсутствии полигонизационных гра- ниц и участков с грубыми зернограничными об- разованиями фаз с повышенным содержанием уг- лерода: МАК-фаза, карбиды (рис. 7). Результаты исследований могут быть исполь- зованы также при многослойной сварке других металлоконструкций. 1. ДСТУ ISO 3183-2:2006. Нафтогазова промисловість. Труби сталеві для трубопроводів. Технічні умови поста- чання. Частина 2. Труби класу вимог В. 2. ANSI/API Specification 5L. Specification for line pipes, ISO 3183:2007. Petroleum and natural gas industries, steel pipe for pipelines. Technical delivery conditions. — 2007. — 167 p. 3. DNV Оffshore Standart DNV-OS-F101. Submarine pipeline systems. Det Norske Veritas. — 2007. — 240 p. 4. Рыбаков А. А., Филипчук Т. Н., Гончаренко Л. В. Трещи- ны в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения // Автомат. сварка. — 2013. — № 4. — С. 16–22. 5. Повышение ударной вязкости металла швов труб боль- шого диаметра из микролегированных сталей / С. Л. Мандельберг, Ю. Л. Богачек, В. А. Ковалевский, В. С. Токарев // Там же. — 1986. — № 1. — С. 36–40. Поступила в редакцию 11.07.2013 Рис. 7. Микроструктура (×500) металла различных проходов ремонтного шва, выполненного механизированной сваркой в смеси защитных газов Ar + 20 % CO2 проволокой NiMo1-1G с ограниченным содержанием молибдена: а, б — промежу- точные соответственно 2-3 и 5-6 проходы; в — последние проходы Т а б л и ц а 4. Химический состав металла ремонтных швов при сварке в смеси Ar + 20 % CО2 проволокой NiMo1-1G, мас. % Зона контроля C Mn Si Ni Mo Ti V Первые проходы 0,08 1,35 0,37 0,87 0,24 0,025 0,05 Замыкающие проходы 0,08 1,36 0,40 0,87 0,26 0,022 0,04 30 12/2013
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103145
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
language	Russian
last_indexed	2025-11-30T11:03:24Z
publishDate	2013
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
record_format	dspace
spelling	Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Демченко, Ю.В. 2016-06-14T11:12:54Z 2016-06-14T11:12:54Z 2013 Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с применением многослойной сварки / А.А. Рыбаков, Т.Н. Филипчук, Ю.В. Демченко // Автоматическая сварка. — 2013. — № 12 (727). — С. 24-30. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103145 621.791:621.643.1/.2 Исследованы структура и свойства металла ремонтных швов, выполняемых многопроходной сваркой при исправлении дефектов в швах газо-нефтепроводных труб. Определены изменения химического состава и ударной вязкости при отрицательных температурах, а также особенности структурных характеристик металла отдельных проходов ремонтных швов. Показано, что при ручной дуговой и механизированной сварке под флюсом и в защитных газах с применением традиционных для производства труб сварочных материалов металл последних проходов ремонтного шва чрезмерно обогащается теми или иными легирующими элементами (марганцем, кремнием, хромом, молибденом и др.), присутствующими в таких материалах. Это приводит к формированию неблагоприятной структуры: участков верхнего бейнита, развитой сетки полигонизационных границ, пограничных выделений углеродистой второй фазы, что в свою очередь провоцирует образование в швах холодных трещин. С учетом результатов исследований разработаны требования к химическому составу сварочной проволоки для исправления дефектов в швах труб многопроходной сваркой, предусматривающие ограничение содержания легирующих элементов. При многопроходной сварке под флюсом предложено также применять алюминатный флюс. Проволока рекомендованного состава апробирована при исправлении дефектов в швах труб сваркой в защитном газе и обеспечила высокую ударную вязкость металла ремонтных швов в сочетании с достаточной стойкостью против возникновения трещин. Результаты исследований могут быть использованы для исправления дефектов в швах при производстве труб, а также многопроходной сварке других металлических конструкций. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки Optimization of chemical composition and structure of metal of repair welds in remedy of defects in welded joints of pipes by using multilayer welding Article published earlier
spellingShingle	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Демченко, Ю.В. Научно-технический раздел
title	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки
title_alt	Optimization of chemical composition and structure of metal of repair welds in remedy of defects in welded joints of pipes by using multilayer welding
title_full	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки
title_fullStr	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки
title_full_unstemmed	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки
title_short	Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки
title_sort	оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки
topic	Научно-технический раздел
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103145
work_keys_str_mv	AT rybakovaa optimizaciâhimičeskogosostavaistrukturymetallaremontnyhšvovpriispravleniidefektovvsvarnyhsoedineniâhtrubsprimeneniemmnogosloinoisvarki AT filipčuktn optimizaciâhimičeskogosostavaistrukturymetallaremontnyhšvovpriispravleniidefektovvsvarnyhsoedineniâhtrubsprimeneniemmnogosloinoisvarki AT demčenkoûv optimizaciâhimičeskogosostavaistrukturymetallaremontnyhšvovpriispravleniidefektovvsvarnyhsoedineniâhtrubsprimeneniemmnogosloinoisvarki AT rybakovaa optimizationofchemicalcompositionandstructureofmetalofrepairweldsinremedyofdefectsinweldedjointsofpipesbyusingmultilayerwelding AT filipčuktn optimizationofchemicalcompositionandstructureofmetalofrepairweldsinremedyofdefectsinweldedjointsofpipesbyusingmultilayerwelding AT demčenkoûv optimizationofchemicalcompositionandstructureofmetalofrepairweldsinremedyofdefectsinweldedjointsofpipesbyusingmultilayerwelding

Оптимизация химического состава и структуры металла ремонтных швов при исправлении дефектов в сварных соединениях труб с примене- нием многослойной сварки

Репозитарії

Схожі ресурси