Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов



Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов
Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов
Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов

 


Владельцы патента RU 2274528:

Общество с ограниченной ответственностью "ОМЗ-Спецсталь" (RU)

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий ответственного назначения - сосудов для нефтепереработки и нефтехимии, работающих с агрессивными средами при различных температурах. Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов включает шлифовку и обезжиривание контактируемых поверхностей металла основного (9) и плакирующего слоев (10) перед сборкой, сборку пакета и его сжатие для уменьшения величины зазора между слоями. Собранный пакет фиксируют ручной дуговой сваркой обратно-ступенчатым способом электродами аустенитного класса с образованием валика (11) по торцу плакировки. Выполняют ручной дуговой сваркой подслой, наплавляя его в два слоя РДС(I) и РДС(II) электродами аустенитного и аустенитно-ферритного классов с последующей продувкой межконтактного пространства инертным газом и вакуумированием. Выполняют автоматическую дуговую сварку (АДС) пакета проволокой аустенитного и аустенитно-ферритного классов и повторно вакуумируют пакет. Осуществляют отпуск сварного шва, совмещенный с нагревом под прокатку, в нагревательной печи при температуре 400-720°С с последующей выдержкой. Это позволит предотвратить разрушение сварного соединения и обеспечить герметичность пакета. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение может быть использовано при изготовлении различных изделий ответственного назначения - сосудов для нефтепереработки и нефтехимии, работающих с агрессивными средами при высоких рабочих температурах и при минусовых температурах окружающей среды, оборудования для атомной энергетики, в судостроении, мостостроении, для создания ледового пояса морских буровых платформ.

Известен способ изготовления плакированного металлического листа, включающий сборку и сварку пакета из слоев основного и плакирующего металла, его нагрев с последующей горячей прокаткой (патент РФ N 2103130, МКИ В 23 К 20/04 ). Сборку пакета осуществляют с технологическим припуском по ширине и длине слоя основного металла.

Недостатком этого способа является возможность образования локальных отслоений плакировки вследствие разрушения технологического сварного соединения пакета.

Известен способ получения крупногабаритных плакированных листов, принятый в качестве прототипа (патент RU N 2225781 С2, В 23 К 20/04, 20.03.2004), характеризующий способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов, включающий так же, как и заявленный способ, шлифовку и обезжиривание контактируемых поверхностей металла основного и плакирующего слоев перед сборкой, сборку пакета и его сжатие для уменьшения величины зазора между слоями, предварительное выполнение ручной дуговой сваркой подслоя с последующей продувкой межконтактного пространства инертным газом и вакуумированием, автоматическую дуговую сварку пакета, повторное вакуумирование по окончании сварки и отпуск сварного шва, совмещенный с нагревом под прокатку.

Однако недостатком этого способа является высокий уровень остаточных напряжений в наплавленном металле ЭШН, что может привести к разрушению сварного соединения и отрыву плакировки.

При производстве качественных крупногабаритных плакированных листов методом горячей прокатки несимметричных пакетов необходимо решить одну из сложнейших проблем, возникающих в процессе нагрева двух разнородных материалов: исключить вероятность разрушения технологического сварного шва с отрывом плакировки под действием напряжений в сварном шве, возникающих из-за различных коэффициентов линейного расширения металла основного и плакирующего слоев композиции перлитная сталь + нержавеющая сталь или перлитная сталь + жаропрочная сталь. Кроме того, в процессе нагрева и прокатки необходимо обеспечить высокую чистоту поверхности соприкасаемых слоев.

Технической задачей, решаемой изобретением, является предотвращение разрушения разнородного сварного соединения и обеспечение герметичности сварного пакета в процессе его нагрева и при прокатке, что позволяет получать крупногабаритные листы, уменьшить отходы биметалла, связанные с отслоениями плакировки. Также заявляемое изобретение решает задачу уменьшения размеров и структурной неоднородности переходной зоны биметалла.

Это позволяет повысить служебные характеристики биметалла - такие как прочность сцепления слоев биметалла и сопротивление отслаиванию плакирующих слоев при эксплуатации. Кроме того, указанный способ позволяет получить биметалл с хорошей стойкостью в водородной и сероводородной среде.

Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов включает шлифовку и обезжиривание контактируемых поверхностей металла основного и плакирующего слоев перед сборкой, сборку пакета и его сжатие для уменьшения величины зазора между слоями, предварительное выполнение ручной дуговой сваркой подслоя с последующей продувкой межконтактного пространства инертным газом и вакуумированием, автоматическую дуговую сварку пакета, повторное вакуумирование по окончании сварки и отпуск сварного шва, совмещенный с нагревом под прокатку. При этом собранный пакет фиксируют ручной дуговой сваркой обратно-ступенчатым способом электродами аустенитного класса с образованием валика по торцу плакировки, подслой выполняют наплавкой из двух слоев электродами аустенитного и ауститно-ферритного классов, автоматическую дуговую сварку выполняют проволокой аустенитного и аустенитно-ферритного классов, а отпуск сварного шва осуществляют в нагревательной печи при температуре 400-720°С с последующей выдержкой.

В качестве заготовки основного и плакирующего слоев используются крупногабаритная заготовка из углеродистой или легированной стали и подкат из стали аустенитного или ферритного класса соответственно. Данным способом возможна сварка двухслойных пакетов любых габаритов, задаваемых габаритами готового двухслойного листа.

Подготовка пакета включает обработку поверхности с шероховатостью не более Ra 12,5 мкм и обезжиривание контактируемых поверхностей плакирующего слоя и основного металла перед сборкой, сжатие слоев для уменьшения величины зазора не более 2 мм. Сборка пакета фиксируется валиком по торцу плакировки электродами аустенитного класса диаметром 3-5 мм. При этом обварка производится обратно-ступенчатым способом.

Схема изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов представлена следующими чертежами.

На фиг.1 изображена схема обварки пакета, где 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 - последовательность процесса обварки пакета. Такой порядок обварки пакета позволяет снизить уровень остаточных напряжений сварного шва.

Сварка пакета осуществляется способом автоматической дуговой сварки (АДС) с ручным подслоем, состоящим из 2-х слоев. Ручной подслой методом РДС вводится для гарантированного предотвращения трещинообразования в сварном соединении за счет уменьшения объема перемешиваемого металла и уменьшения толщины хрупких мартенситных прослоек в переходной зоне основной металл-шов. Толщина ручного подслоя должна составлять не менее 3 мм.

На фиг.2 показана схема наложения технологических сварных швов (РДС+АДС), где 9 - основной металл, 10 - плакирующий слой, 11 - обварочный валик.. Сварка первого РДС(I) и второго слоя ручного подслоя РДС(II) выполняется электродами с наплавленным металлом аустенитного класса и аустенитно-ферритного класса соответственно.

Размеры и порядок выполнения сварного шва определяются напряжениями, действующими на сварной шов при нагреве и прокатке пакета. Для обеспечения надежности сварного соединения предлагаются параметры шва с шириной первого слоя ручного подслоя не менее (S+3) мм и высотой сварного шва не менее (S-3) мм, где S - толщина плакировки.

Порядок выполнения сварки пакета представлен на фиг.3, где I, II, III и IV - последовательность процесса сварки. Для удаления воздуха и предотвращения окисления поверхности слоев производится предварительная продувка межконтактного пространства инертным газом аргоном или гелием и вакуумирование пакета.

Остальная часть шва выполняется автоматической дуговой сваркой под слоем флюса сварочной проволокой аустенитного (аустенитно-ферритного) класса диаметром 5 мм под слоем флюса, используемого для сварки сталей аустенитного класса. По окончании сварки для обеспечения высокой прочности сцепления слоев биметалла производится повторное вакуумирование пакета.

Для снятия остаточных послесварочных напряжений и гарантированного обеспечения герметичности технологического сварного шва его послесварочный отпуск совмещен с первой стадией нагрева пакета под прокатку. Отпуск производится в нагревательной печи при температуре в диапазоне 400-720°С, а выдержку осуществляют в зависимости от марок сталей и толщины. При использовании плакировки из стали аустенитного класса для предотвращения "вспухания" плакирующего слоя (вследствие расширения металла) в процессе нагрева под прокатку заготовка укладывается в нагревательной печи плакирующим слоем на подкладную плиту или сверху другой заготовки.

В таблице представлены данные по качеству и толщине плакирующего слоя и прочности сцепления слоев биметалла различных композиций, изготовленных заявляемым способом.

Применение данного способа позволяет снизить уровень остаточных напряжений сварного шва, уменьшить структурную неоднородность и размеры переходной зоны биметалла до 0,1-0,3 мм. Это улучшает служебные свойства биметалла, такие как прочность сцепления слоев биметалла и сопротивление отслаиванию в условиях эксплуатации.

Данным способом можно изготавливать крупногабаритные плакированные листы толщиной до 300 мм, шириной до 4500 мм и длиной до 12000 мм, а весом до 40 т.

Таблица
Марка сталиПрочность сцепления слоев σсреза, МПаШирина переходной зоны, мкмСтойкость плакировки против отслаивания в среде водорода высоких параметров
SA387Gr22cl.2 + 08Х18Н10Т450-455200-250Отслаивание отсутствует
E500Z-П + 08Х18Н10Т390-475350-400Отслаивание отсутствует
F36(S)Z + 317LN510-540120-200Отслаивание отсутствует
12ХМ + 08Х18Н10Т390-495305-450Отслаивание отсутствует

Способ изготовления пакетов для производства крупногабаритных плакированных листов, включающий шлифовку и обезжиривание контактируемых поверхностей металла основного и плакирующего слоев перед сборкой, сборку пакета и его сжатие для уменьшения величины зазора между слоями, предварительное выполнение ручной дуговой сваркой подслоя с последующей продувкой межконтактного пространства инертным газом и вакуумированием, автоматическую дуговую сварку пакета, повторное вакуумирование по окончании сварки и отпуск сварного шва, совмещенный с нагревом под прокатку, отличающийся тем, что собранный пакет фиксируют ручной дуговой сваркой обратно-ступенчатым способом электродами аустенитного класса с образованием валика по торцу плакировки, подслой выполняют наплавкой из двух слоев электродами аустенитного и аустенитно-ферритного классов, автоматическую дуговую сварку выполняют проволокой аустенитного и аустенитно-ферритного классов, а отпуск сварного шва осуществляют в нагревательной печи при температуре 400-720°С с последующей выдержкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в качестве защитной облицовочной планки внутренних боковых поверхностей станин прокатных клетей и взаимодействующих с ними боковых поверхностей подушек прокатных валков.

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению плакированной коррозионностойкой стали, которую можно использовать при изготовлении листов и труб для нефтяного и химического машиностроения, для строительства нефтепрповодов, тепловых сетей и т.п.

Изобретение относится к металлургии сложнолегированных сталей, а именно к двухслойным коррозионно-стойким сталям, используемым в ядерной энергетике при изготовлении теплообменного оборудования.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении плакированного стального сортового проката для армирования бетона, который состоит из основного слоя из стали, содержащей группу легирующих элементов, включающую кремний и алюминий, поверхностного слоя из нержавеющей стали, содержащей группу легирующих элементов, включающую хром и никель, и диффузионного слоя между ними.

Изобретение относится к металлургии, а именно к двухслойной коррозионно-стойкой листовой стали и изделиям, выполненным из нее, и может быть использовано для оборудования, работающего в агрессивных средах под давлением при повышенной температуре, например, в нефтеперерабатывающей, химической промышленности и других отраслях.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения биметаллических композиций, например для изготовления жетонов или монет.

Изобретение относится к композициям для преобразования энергии, кроме электрической энергии в механическую, которые могут эффективно поглощать и гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению стальных нержавеющих материалов со слоистой структурой от низколегированных нержавеющих сталей, например для кровельных покрытий, до высоколегированных жаропрочных сталей, например для тепловой и атомной энергетики.

Изобретение относится к способу изготовления композитного металлического изделия по меньшей мере из двух видов нержавеющей стали с возможностью получения декоративного узора, например ножевого лезвия, имеющего дамасский узор.

Изобретение относится к материаловедению, в частности к композиционным материалам, которые могут использоваться в авиационной, космической технике и специальном машиностроении.

Изобретение относится к технологии получения композиционных материалов с особыми тепловыми свойствами с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении теплообменной аппаратуры, электроэнергетических установок и т.п.

Изобретение относится к получению антифрикционных материалов, которые используются в подшипниках скольжения. .
Изобретение относится к прокатному производству, в частности к защитному антикоррозионному покрытию стали. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских биметаллических заготовок широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Изобретение относится к технологии получения изделий из специальных материалов с повышенными теплозащитными свойствами с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении теплообменной аппаратуры, электроэнергетических установок и т.п.

Изобретение относится к слоистым композиционным материалам, а именно к слоистому композиционному материалу для антифрикционных конструкционных элементов. .

Изобретение относится к получению многослойных материалов, работающих в условиях температурных перепадов, которые могут быть использованы для изготовления стенок теплообменников, стенок камеры сгорания и сопла ракетного двигателя, стенок охлаждаемых лопаток турбин и др.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в авиа- и транспортном машиностроении, приборостроении, в строительной индустрии. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских биметаллических заготовок широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.
Наверх