Способ термической обработки сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов
Изобретение относится к термической обработке сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в тяжелом и энергетическом машиностроении, химической промышленности, и особенно в атомной энергетике для обработки сварных соединений трубопроводов и оборудования АЭС. Цель - повышение эксплуатационной надежности путем снижения напряжений по всей толщине сварного соединения. Способ термообработки включает нагрев сварного соединения до 620-660°С, выдержку и охлаждение до комнатной температуры в две стадии: сохраняя перлитный металл при 620-600°С, охлаждают аустенитный металл до температуры, меньшей температуры 620-660°С в Оа/Оп раз, после чего осуществляют одновременное охлаждение, причем скорость охлаждения аустенитного металла меньше скорости охлаждения перлитного металла в Оа/Оп раз, где Оа и Oh - соответственно температурные коэффициенты расширения аустенитного и перлитного металлов. 1 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю С 21 0 9/50
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4450513/02 (22) 28,04.88 (46) 23.05.91. Бюл. М 19 (71) Научно-производственное объединение
"Энергия" (72) Ю.А. Янченко, А.Е. Поляков, А.Н. Леднев и Е.А. Румянцев (53) 621.78.08(088,8) (56) Корольков П.M. Термическая обработка корпусного оборудования на монтаже ТЭС и АЭС. Экспресс-информация. Энергетика и электрификация, Сер. "Сварочные работы в энергетическом строительстве", ЦНТИЭиЭ.
Вып. 3, M . 1987, с, 21 — 22. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ АУСТЕНИТНО-ПЕРЛИТНЫХ БИМЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к термической обработке сварных соединений из аустенитно-перлитных биметаллов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в тяжелом
Изобретение относится к термической обработке сварных соединений из аустенит- . но-перлитных биметаллов и может быть использользовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в тяжелом и энергетическом машиностроении, химической промышленности и особенно в атомной энергетике для обработки сварных соединений трубопроводов и оборудования
А3С.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности сварных соединений путем снижения напряжений по всей толщине сварного соединения.
„„. ЯЦ„„1650734 А1 и энергетическом машиностроении, химической промышленности, и особенно в атомной энергетике для обработки сварных соединений трубопроводов и оборудования
АЭС. Цель — повышение эксплуатационной надежности путем снижения напряжений по всей толщине сварного соединения. Способ термообработки включает нагрев сварного соединения до 620-660 С, выдержку и охлаждение до комнатной температуры в две стадии: сохраняя перлитный металл при
620-600 С, охлаждают аустенитный металл до температуры, меньшей температуры
620-660 С в а,/ап раз, после чего осуществляют одновременное охлаждение, причем скорость охлаждения аустенитного металла меньше скорости охлаждения перлитного металла в с /а раз, где а и ап - соответственно температурные коэффициенты расширения аустенитного и перлитного металлов. 1 ил„1 табл, Сущность способа заключается в том, что после выдержки при температуре высокого отпуска охлаждают аустенитный металл сначала до нижнего предела опасного диапазона температур со скоростью 110—
130 град/ч и затем со штатной скоростью до температуры, меньшей температуры высокого отпуска перлитного металла в а /а раз, при сохранении перлитного металла при температуре высокого отпуска, что позволяет создать по всей толщине биметалла до последующего одновременного охлаждения перлитного и аустенитного металлов такое распределение температур, чтобы для
1650734 любых слоев биметалла выполнялось равенство температурных деформаций: сц Т =ai+> Т +1, (1)
a i, i + 1 — температурные коэффициенты расширения в i-м и (!+1)-й слоях;
Т, Тн-1 — температуры слоев металла, При этом температурные деформации аустеиитного металла протекают достаточно свободно, так как прочность перлитного металла при температуре высокого отпуска понижена.
Осуществление одновременного охлаждения до комнатной температуры аустенитного и перлитного металлов со скоростью охлаждения первого, меньшей скорости охлаждения второго в я /ап раз, обеспечивает равенство температурных деформаций слоев по асей толщине биметалла; а ЛТ =а + > AT i+1, (2) где ЛТьЛ Ti+> — изменения температуры слоев биметалла.
На чертеже приведена схема расположения слоев биметалла, для которых выполняется условие равенства температурных деформаций. Применительно к сварным стыковым соединениям биметаллических труб — это поверхности концентрически расположенных относительно продольной оси цилиндров радиусом йц+1,...,, причем
ЙВНУтР < RJ < BH8lUH
Пример . Термическая обработка кольцевых сварных соединений натурных образцов трубопроводов Ду 850 энергоблоков АЭС с реакторами ВВЭР-1000. Образцы представляют собой трубы из аустенитноперлитного биметалла с наружным диамером 990 мм, толщиной стенки 70 мм.
Перлитный металл — сталь 1ОНГ2МФА толщиной 64 мм (снаружи трубы), аустенитный металл — сталь ЭИ-898 толщиной 6 мм (внутри трубы). Корневые слои разделки под сварку в перлитном металле выполняют аргонодуговой сваркой проволокой Св—
08Г2С. Заполнение разделки в перлитном металле проводят электродами ПТ-ЗО, а в аустенитном металле — электродами 3 И0-8.
Согласно изобретению проводят нагрев сварного соединения до 550 — 570 С со скоростью 80-100 град/ч, и затем до температуры высокого отпуска перлитного металла 620-660 С со скоростью 110 — 130 град/ч, Выдерживают сварное соединение при
620-660 С в течение 7 ч для релаксации напряжений в стали 10ГН2МФА и затем проводят охлаждение (подстуживание) только аустенитного металла {сталь ЭИ-898) со скоростью 110-130 град/ч до 550-750 С и далее со скоростью 40 — 50 град/ч до 407420 С, меньшей температуры высокого отпуска перлитного металла в c4/ п раз: (620 — 66) аа/ап = (620 — 660) х
12 10
407 420 (0C)
18 10 (a. = 18 10 6 1/град); (а„ = 12 ° 10 6 1/град).
10 После этого проводят одновременное охлаждение до комнатной температуры аустенитного и перлитного металлов, причем первый охлаждают со скоростью 3555 град/ч в /aH раз меньшей, чем второй, 15 скорость охлаждения которого составляет
50 — 80 град/ч.
Термическую обработку осуществляют с использованием известных устройств.
Для нагрева применяют индукционный на20 греватель, который располагают снаружи трубы. Охлаждение аустенитного металла осуществляют при помощи вентилятора, установленного у одного из торцов трубы; регулирование .скорости охлаждения
25 проводят изменением расхода воздуха, Для контроля параметров термообработки используют обычные контрольные приборы.
В таблице приведены экспериментальные данные, показывающие в сравие30 нии с известным способом снижение остаточных напряжений при проведении термической обработки согласно предлагаемому способу.
Проведение термической обработки по
35 предлагаемому способу позволяет значительно снизить остаточные напряжения в сравнении с известным, Напряжения иа внешней поверхности перлитного металла (сталь
10ГН2МФА) составляют соответственно 10,8 и40 12 кгс/мм2, в слоях, примыкающих к аустенитиому металлу, 19 и 38 кгс/мм2, в аустенитном металле (сталь ЭИ-898) 18 и 36 кгс/мм2, При этом проведение нагрева и охлаждения в диапазоне температур (550-570) — (620-660) С со скоростью 110 — 130 град/ч позволяет предотвратить разрушения в аустенитном металле.
Снижение остаточных напряжений в сварных соединениях из аустенитно-перлитных биметаллов, а также предотвраще50 ние разрушения аустенитного металла повышают эксплуатационную надежность соединений, также практически исключается коррозионное растрескивание на поверхности аустенитного металла.
55 Формула изобретения
Способ термической обработки сварных соединений из аустенитио-перлитных биметаллов включающий нагрев до температуры высокого отпуска перлитного металла 620-660 С с разными скоростями, 1650734 температуры, меньшей температуры высокого отпуска перлитного металла в а,/ап раз, после чего охлаждение ведут, одновременно обоих металлов, причем аустенитный металл охлаждают со скоростью в а /ап раэ меньшей, чем перлитный, где с4 и ап соответственно, температурные коэффициенты расширения аустенитного и перлитного металлов. выдержку и охлаждение с разнымискоростями до комнатной температуры, о т л и- ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем снижения напряжений по всей толщине сварного 5 соединения, нагрев от 550-570 С ведут со скоростью 110-130 град/ч, а охлаждают сначала аустенитный металл со скоростью 110—
130 град/ч до 550-570 С и затем — до
Результаты металл ографических исследований
У овень нап яжения, кгс/мм
Вариант на внешней поверхности перлитного металла в аустенитном металле в слоях, примыкающих к аустенитному металлу е агаемый спосо
Разрушений нет
А =110 град/ч;
В =а / х, (Тв =407420ОС);
С =а,/а, =. =067
А = 130 град/ч;
В = а/а,; (T =407-420 С);.С =а,/а, =-0,67
А < 110 град/ч (А = 90 град/ч);
В =а,/а, (Та = 407 — 420 С);
С = ИпЛ4 =
= 0,67
А > 130 град/ч (А = 150 град/ч);
В =а,/а, (Та = 407 — 420ОС):
С = ап/с = 0,67;
А = 120 град/ч;
В < а,/аО (Ts = 517 — 550 С)
С = /à = 0,67.
А = 120 град/ч;
В > с4/я (Та=390 415 С);
C à,/à, = 0,67
А = 120 град/ч;
В =а,/а (Га = 407-420ОС);
С < a,/ñ4, С = 0,6
А = 120 град/ч;
В = 44/(хп (Ts = 407 — 420ОС):
С>а,/а,, С=08
10,8
Разрушений нет
10,8
Разрушения в аустенитном металле по границам зерен в местах выделения карбидов
Надрывы на границе перлитаустенит
10,8
10,8
Разрушений нет
28,8
30,4
10,8
То же
10,8
28,5
30,4
10,8
30
10,8
Известный способ
12 . 38 36
П р и меча н и е. А — скорость нагрева и охлаждения вдиапазоне 550-570 620 — 60
 — соотношение между температурами охлаждения аустенитного и перлитного металлов на стадии одновременного охлаждения (температура подстуживания аустенитного металла Т>, С вЂ” соотношение между скоростями охлаждения аустенитного и перлитного металлов на стадии одновременного охлаждения.
1650734
Редактор Н, Гунько
Заказ 1585 Тираж 401 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101
М
8,жя j/7þ
Составитель T. Бердышевская
Техред M. MîðãåHòàë Корректор В. Гирняк
