Металловедение стенки нефтяного аппарата

Основные требованием к сварному шву является его равнопрочность с соединяемыми деталями. В случае неравнопрочности вводят понижающие коэффициенты в зависимости от технологии сварки.

Металл сварных швов должен иметь механические параметры не ниже, чем у свариваемых листов: удар на образцах с острым надрезом (Шарпи) при отрицательных температурах, прочность при рабочей температуре, высокую длительную прочность.

Для достижения таких показателей используются: правильный выбор сварочных материалов, разработанная технология сварки с нужными техническими решениями, подобранная послесварочная термическая обработка. Непосредственно качественное выполнение сварного шва обеспечивается квалификацией рабочего-сварщика на основании разработанной документации. После выполнения сварочных работ, сварщиком проставляется индивидуальное клеймо, по которому устанавливается исполнитель.

При разработке технологического процесса сварки стыковых швов необходимо подбирать режим, исключающий деформации свариваемых оболочек и растрескивание металла. Для этой цели может быть применена технология сварки в узко щелевую разделку шириной до 20 мм с углом 1°. Таким способом сваривают оболочки толщиной до 350 мм [14]. Для контроля используют системы слежения с оптическими тактильными или бесконтактными лазерными контролем недоступной для визуального контроля щели.

__

Наплавка защитного слоя (от коррозии) на внутреннюю поверхность оболочки выполняется электродуговым способом или электрошлаковым способом. В электрошлаковой наплавке используется лента шириной до 200 мм. По электрошлаковому способу наплавка производится в один слой, в электродуговом способе в два слоя. В результате этого для электрошлакового способа повышается производительность в 2,5 раза и снижается расход ленты в 1,5 раза, электрошлаковая наплавка более стойка к отслаиванию в условиях водородной среды [14].

Оборудование сварки аппаратов

Аппараты сваривают на сварочной установке, то есть на комплекте технологически связанного оборудования. Установка состоит из: сварочного оборудования (сварочный аппарат с источником питания и приборами регулирования), сборочно-сварочных приспособлений, вспомогательного оборудования для манипулирования аппаратом [21].

Корпуса аппаратов на заводах нефтяного машиностроения сваривают на установках автоматической сварки. Компоновка такой установки по данным академика Патона [21]:

Для крупногабаритных изделий единичного производства характерна стапельная сборка, то есть изделие в основном находится на одном месте и операции осуществляются на изделии без его перемещения (более подробно в работе [23]).

Ручная дуговая сварка выполняется для деталей небольших габаритов на одиночных сварочных постах, компоновка которых согласно работе академика Патона [21]:

Сварка разнородных сталей

Разнородными соединениями являются соединения сталей разных структурных классов или одинакового структурного класса, но разных марок, то есть с различными легирующими добавками, и биметаллические соединения. Кроме того, если для соединения сталей одного класса применяется металл шва другого класса, такое соединения будет являться разнородным.

Сварка и наплавка разнородных сталей может выполняться всеми существующими способами сварки. Сварка крупногабаритных оболочек аппаратов выполняется электродуговой сваркой. Для выполнения сварки необходим правильный выбор электродов и технологических режимов. Выбор электродов осложнен тем, что разнородные соединения имеют неоднородную структуру. Неоднородность структуры определяет надежность сварного шва.

Стали условно разделим на:

– углеродистые и низколегированные (перлитные),

– высокохромистые (феррритные и феррито-мартенситные),

– хромоникелевые (аустенитные и аустенито-ферритные).

В разнородных соединениях можно комбинировать:

– углеродные с низколегированными (перлитные с перлитными),

– высокохромистые (ферритные и феррито-мартенситные с такими же),

– хромоникилевые (аустенитные с феррито-аустенитными),

– углеродистые или низколегированные с высокохромистыми (перлитные с ферритными или феррито-мартенситными),

– углеродистые или низколегированные с хромоникелевыми (перлитные с аустенитными или феррито-аустенитными),

– высокохромистые с хромоникелевыми (феррритные с аустенитными).

Выбор сварочного материала обеспечивает:

– прочность соединения по уровню основного металла,

– сплошность сварного соединения, заключающуюся в отсуствии пор и включений,

– отсутствие трещин,

– соответствие свойств металла сварного шва заданным для металла оболочки таким как жаропрочность, коррозионная стойкость (для легированных сталей).

Металл сварного шва представляет собой сплав, полученный перемешиванием основного свариваемого металла (расплавленного при сварке) с наплавленным металлом. Доля основного металла, участвующего в формировании шва зависит от формы разделки, режима сварки. Доля основного металла изменяется между слоями и, соответственно, меняются физико-химические свойства по сечению шва.