2. Виготовлення зварних перехідних кілець

діаметром менше 530 мм

Кільця виготовляється прямошовним з різаної гарячекатаної стрічки, прокатаною на багатоклеттєвих станках неперервної дії.

Система роликів поступово підгинає стрічку в циліндричну заготовку, яка потім зварюється струмами високої частоти. В процесі зварювання оплавлені кромки стискаються, утворюють не роз’ємне з’єднання, при цьому в грат видаляються окисли з поверхні кромок. Зразу після зварного стану на кільці розміщуються установки для зняття грату з внутрішньої і зовнішньої поверхонь. Після цього кільця поступають на термообробку, обробку і випробування.

Рис. 10. Послідовність операції на формовочному стані

1-3 – профілювання стрічки на валкових плетях

4 – кільцева правка і зварювання

Однак не на всіх заводах забезпечується строге виконання технологічних операцій, не завжди кільця проходять достатньо строгий і повний контроль, а також 100% гідравлічні випробування на міцність.

Тому з надійною роботою кілець, є також випадки неякісного їх зварювання і руйнування при випробовуванні заново побудованих трубопроводів.

2.1.1 Вибір матеріалу для виготовлення перехідного кільця

Для виготовлення перехідних кілець, трубопроводів використовують вуглецеві сталі різних марок і прості гарячекатані низьколеговані або нормалізовані сталі.

Вуглецеві сталі використовують для виробництва перехідних кілець, а також трубопроводів діаметр яких не перевищує 500мм.

При діаметрі 530-820мм використовують низьколеговані феритно-перлітні сталі, такі як 17ГС, а також сталі 09Г2, 09Г2С, 10Г2С в різних модифікаціях. При1020 – 1220 мм прості нормалізовані сталі 17Г1С-У, 15Г2АФЮ зміцненні нітридами алюмінію і 13Г2АФ зміцненні нітридами ванадію.

Для перехідного кільця 820 мм я вибрав низьколеговану феритно-перлітну сталь 17ГС (ГОСТ 1577-70), так як ця сталь одна з основних сталей при виготовлені перехідних кілець і трубопроводів яка в свою чергу оптимально легована по всім основним елементам вуглецю, марганцю і кремнію, що позволяє при мінімальних затратах отримувати достатньо високий комплекс властивостей, не вдаваючись до легування ніякими іншими дефіцитними і дорогими елементами.

Хімічний склад сталі 17ГС (ГОСТ 1577-70)

С=0,15-0,2%;

Mn=1,15-1,55%;

Si=0,4-0,6%;

S=0,02%;

Р=0,025%.

Вплив основних елементів вуглецю, марганцю і кремнію на властивості сталі 17ГС.

Вуглець підвищує міцність сталі, але знижує її в’язкість. Тому кількість вуглецю в низьколегованих сталях, і зокрема в сталі 17ГС строго регламентується – не більше 0,20-0,22%.

Вплив вуглецю на в’язкість сталі залежить від стану металу, особливо від виду та негативний вплив вуглецю на в’язкість збільшується після відпалу, а нормалізація і термічне покращення підвищують в’язкість.

Марганець підвищує міцність сталі і в конкретних границях покращує в’язкість. Марганець сприяє подрібненню зерна і підвищує дисперсність карбідів.

Позитивний вплив марганцю може бути підвищено введенням в сталь карбідоутворюючих елементів титана або ніобію, котрі в визначеній концентрації підвищують її міцнісні характеристики і в’язкість.

В сталі 17ГС вміст марганцю обмежений – 2%.

Тому, що при введені в сталь більше 2% марганцю спостерігається зниження в’язкості.

Кремній в кількості 0,2-0,3% використовується як розкислювач сталі в процесі плавлення. Кремній зв’язує кисень і сприяє підвищенню міцності і в’язкості сталі. Вміст кремнію більше 0,5-0,6% знижує в’язкість і погіршує зварюваність.

Механічні властивості сталі 17ГС: б =500 мПа; б =350мПа; б5=20%.

2 Обґрунтування та вибір матеріалу для зварювання перехідного кільця при його виготовленні.

Сталь 17ГС (ГОСТ 1577-70) низьколегована сталь доброї зварювальності. Оскільки до метала зварних швів ставляться підвищені вимоги по пластичності і ударній в’язкості, зварювання буде виконуватись в середовищі вуглекислого газу. Зварювання в вуглекислому газі, по відношенню з іншими методами має ряд переваг:

- велика продуктивність зварювання дротом малого діаметра

- можливість зварювання корньового шва без використання спеціального приспосіблення

- отримання відкритої дуги, що створює умови для спостереження і регулювання виникнення шва в процесі зварювання

- збільшення швидкості кристалізації ванни в результаті підвищеного тепло відводу

- зменшення об’єму робіт по очищенню швів при багатошаровому зварюванні.

Вуглекислий газ забезпечує захист зварювальної ванни від дії повітря і являється окислювальним середовищем.

Розхід вуглекислого газу складає 5-12 л/хв..

Для зварювання в вуглекислому газі застосовують дріт з підвищеним вмістом елементів, які володіють міцними хімічними зв’язками з киснем (марганець, кремній, тітан і ін.) Св-08 ГС, св-08 ГЧСМ, Св-10 ХГЧС і ін.

В якості зварювального дроту я вибираю дріт марки Св-08 ГЧСМ (ГОСТ 4446-70), він додатково легований молібденом для запобігання утворенню пор і тріщин.

Хімічний склад св-08ГЧСМ (ГОСТ 4446-70)

Марка дроту | Вміст хімічних елементів, %

Св-08ГЧСМ | C | Si | Mn | Mo | S | P

0,05-0,4 | 0,70-0,95 | 1,8-2,1 | 0,4-0,6 | 0,025 | 0,025

Св - 08ГЧСМ:

Св – зварювальний

08 – вміст вуглецю в %

Г – марганець

Ч – вміст марганцю в %

С – кремній

М – молібден

2.1.3 Обгрунтування та вибір матеріалу для зварювання перехідного кільця в вузлі.

Матеріал для зварювання перехідного кільця з трубопроводом.

Трубопровід виготовлений зі сталі 10 ГЧС (ГОСТ 1577-70) ферито-перлітної сталі, перехідне кільце виготовлене зі сталі 17 ГС, також низьколегованої ферито-перлітної сталі (ГОСТ 1577-70), однорідність цих сталей забезпечує добру зварюваність, але на ряду з доброю зварюваністю до цих сталей ставляться високі вимоги по міцності і надійність роботі зварних з’єднань в вузлі, тому для їх зварювання, наряду з іншими видами зварювання, доцільно застосовувати зварку під шаром флюсу. Використання флюсів при зварюванні дозволяє збільшити потужність дуги, покращити міцні сні властивості, отримати більш чистий наплавлений метал, підвищити продуктивність зварки за рахунок глибокого проплавлення основного металу.

З-за допомогою таблиці флюсів, вибираємо марку флюса і електродного дроту у відповідності з маркою сталей що зварюються.

Марка сталі | Марка флюсу | Марка електродного дроту

17 ГС, 14 ХГС, 09 ГЧС, 10 ГС та ін. | АН-348А | Св-08 ГА

Хімічний склад флюсу АН-348А

Марка флюса | Вміст хімічних елементів, %

SiO2 | MnO | MgO |