Главная » 2014 » Август » 17 » Скачать Повышение работоспособности и долговечности сварных соединений медь-низкоуглеродистая сталь, эксплуатирующихся при высоких бесплатно
7:35 AM
Скачать Повышение работоспособности и долговечности сварных соединений медь-низкоуглеродистая сталь, эксплуатирующихся при высоких бесплатно
Повышение работоспособности и долговечности сварных соединений медь-низкоуглеродистая сталь, эксплуатирующихся при высоких и изменяющихся температурах
Диссертация
Автор: Ротач, Александр Петрович
Название: Повышение работоспособности и долговечности сварных соединений медь-низкоуглеродистая сталь, эксплуатирующихся при высоких и изменяющихся температурах
Справка: Ротач, Александр Петрович. Повышение работоспособности и долговечности сварных соединений медь-низкоуглеродистая сталь, эксплуатирующихся при высоких и изменяющихся температурах : диссертация кандидата технических наук : 05.03.06 Могилев, 1984 195 c. : 61 85-5/4009
Объем: 195 стр.
Информация: Могилев, 1984
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ И МЕДИ С НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛЬЮ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ ПРИ ВШОКОЙ И ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ТЕМПЕРАТУРАХ
11 Условия эксплуатации сварных соединений меди и меди со сталью в деталях металлургического, химического и теплообменного оборудования
12 Состав и структура сварных соединений медь-низкоуглеродистая сталь
13 Свойства сбарных соединений меди и меди со сталью при нормальной, высокой и изменяющейся температурах
Цель и задачи работы
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 31 21 Методика исследования сопротивления термической усталости металла сварного шва соединения медь-низкоуглеродистая сталь
22 Методика высокотемпературных испытаний сварного соединения медь-низкоуглеродистая сталь
23 Подготовка экспериментов и обработка полученных результатов
Вывода
ГЛАВА 3 ПОВЕДЕНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ И МВД СО СТАЛЬЮ
ПРИ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ТЕМПЕРАТУРАХ
31 Влияние температуры на свойства металла сварного шва соединений медь-медь и сталь-медь«
32 Сопротивление термической усталости металла сварных швов соединений медь-сталь••••••••••••
33 Исследование работоспособности сварного соединения медь-низкоуглеродистая сталь при теплосменах Выбор оптимального состава металла сварного шва
Выводы
ГЛАВА 4 ТЕПЛОВЫЕ ПОЛЯ ПРИ СВАРКЕ РАЗНОРОДНЫХ ПЛАСТИН ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ СОЕДИНЕНИЯ МЕДЬ-НИЗКОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ
41 Решение задачи о тепловых полях в свариваемых разнородных пластинах
42 Тепловые поля при сварке меди со сталью
43 Форма, размеры и состав металла сварочного шва при сварке меди со сталью
44 Повышение работоспособности деталей кристаллизаторов установок для полунепрерывной отливки чугунных труб
Выводы
ОНЦИЕ ВЫВОДЫ
Введение:
В сварных конструкциях химического, энергетического машиностроения, металлургической промышленности соединения медь-медь, медь-низкоуглеродистая сталь эксплуатируются при высоких и изменяющихся температурах. Выход оборудования на рабочий режим, а также плановые или аварийные изменения режимов работы приводят к тому, что сварные соединения медь-медь и медь-низкоуглеродистая сталь испытывают воздействие высоких температур и теплосмены, число циклов которых за период работы составляет от десятков до сотен тысяч, а максимальная температура цикла достигает 423-773К.
В особо тяжелых условиях температурного нагружения работают соединения медь-медь и медь-сталь в кристаллизаторах для рафинирующих переплавов, печей вакуумно-дуговой, электронно-лучевой и плазменной плавки металлов и сплавов, в кристаллизаторах установок непрерывной и полунепрерывной разливки стали, полунепрерывной отливки чугунных труб.
Основными причинами выхода сталемедных деталей из строя являются разрушение соединения вследствие термической усталости, низкой кратковременной и длительной прочности металла шва при высоких температурах. Разрушение сварного соединения может происходить как по металду сварного шва, так и по зоне сплавления или на некотором расстоянии от нее в сторону меди.
Поведение соединений медь-медь и, особенно, медь-сталь при изменяющихся температурах изучено недостаточно. Отсутствуют сведения о работоспособности соединений медь-сталь при теплосменах, ограничены сведения о влиянии основных легирующих элементов на термостойкость и долговечность сварных соединений, мало исследован механизм накопления повреждений и процесс разрушения сварных соединений.
Целью настоящей работы является повышение долговечности сварных стале-медных деталей, эксплуатирующихся при высоких и изменяющихся температурах.
Основные положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем:
• для соединений меди со сталью, эксплуатирующихся при высоких и изменяющихся температурах, оптимальным по прочностным показателям и сопротивлению термической усталости является содержание железа в металле сварного шва З.6%. С повышением содержания железа до (6-8%) изменяется механизм накопления повреждений и температура перехода от транскристаллитного к межкристал-литному характеру разрушения повышается;
• по изменению относительного электросопротивления в процессе длительной эксплуатации при высоких и изменяющихся температурах, максимальной температуре цикла и величине знакопеременной пластической деформации за цикл можно прогнозировать долговечность и остаточный ресурс работы в зависимости от условий термомеханического нагружения и состава металла сварного шва;
• полученное решение для расчета тепловых полей при сварке разнородных полубесконечных пластин линейным подвижным источником тепла может быть использовано для анализа распределения температур при сварке разнородных и однородных пластин с учетом величины смещения источника тепла от линии стыка;
• при сварке плавлением меди со сталью с увеличением смешения источника от линии стыка в сторону меди асимметричность сварной ванны возрастает. Изменение схемы кристаллизации металла сварного шва может быть достигнуто за счет варьирования состава присадочной проволоки и величины смещения электрода относительно линии стыка;
• применение сварных стале-медных деталей кристаллизаторов, изготовленных по предложенной технологии, обеспечивающей получение оптимального состава металла сварного шва, позволяет увеличить срок их службы, повысить производительность процесса литья, улучшить качество отливаемых труб.
Научная новизна работы состоит в установлении особенностей изменения структуры и свойств сварных соединений сталь-медь при эксплуатации в условиях повышенных и изменяющихся температур, получении решения для описания процессов распространения тепла при сварке разнородных металлов смещенным от линии стыка источником тепла, определении закономерностей формирования состава металла сварных швов медь-сталь, нахождении условий получения соединений оптимального состава и свойств. Установлено следующее:
• при термоциклировании происходит упрочнение соединений сталь-медь преимущественно вследствие распада пересыщенного твердого раствора железа в меди металла сварного шва. Активизация распада твердого раствора термоциклированием приводит к увеличению скорости протекания этого процесса по сравнению с изотермической выдержкой в 2,5.3 раза;
• температура перехода от транскристаллитного к межкристал-литному характеру разрушения при термоциклическом нагружении соединений сталь-медь повышается при увеличении концентрации железа в металле сварного шва в пределах З.6% вследствие увеличения общей протяженности границ зерен и повышения дисперсности двухфазной структуры;
• долговечность металла сварных швов соединения сталь-медь, оцененная по величине накопленной до разрушения знакопеременной пластической деформации при термоциклическом нагружении и прочности и пластичности при кратковременных и длительных испытаниях существенно зависит от содержания железа в металле сварного шва и имеет максимум при его концентрации 3.,6% ;
•при сварке меди со сталью с увеличением смещения электрода в сторону меди, вследствие большого различия теплофизических свойств металлов происходит перераспределение теплового потока, при этом асимметричность сварочной ванны относительно линии стыка и начала координат, связанных с источником тепла, возрастает по сравнению со сваркой металлов с близкими теплофизическими свойствами. Кристаллы металла шва при сварке меди со сталью встречаются не на линии действия источника, а на плоскости стыка свариваемых металлов, причем в одной точке стыкуются кристаллы, начавшие расти в разное время. Изменение схемы кристаллизации может быть достигнуто за счет варьирования составом присадочной проволоки и величины смещения электрода от линии стыка.
Изложенные в работе исследования работоспособности сварных соединений медь-медь и медь-низкоуглеродистая сталь, эксплуатирующихся в условиях высоких и изменяющихся температур, использованы при разработке и внедрении в производство технологии изготовления сварных сталемедных деталей кристаллизаторов установок для полунепрерывной отливки чугунных труб. При этом достигнуто не только увеличение стойкости кристаллизаторов и производительности литейных машин, но и существенное снижение веса отливаемых труб и уменьшение неисправимого брака.
