Введение к работе
В настоящее время в связи с обеднением месторождений в южных и средних широтах РФ добыча углеводородного сырья все больше перемещается в зоны вечной мерзлоты, северные широты и шельфовые районы. Вопрос доставки сырья из этих районов в густонаселенные области, к морским портам и местам переработки - важная государственная задача.
К трубопроводному транспорту и перекачивающим комплексам, работающим при отрицательных температурах, предъявляются все более жесткие требования. Разработка электродов для такого вида работ связана с двумя основными трудностями:
- требуется снижение водорода в наплавленном металле до зна
чений, не превышающих 5,0см7100 г наплавленного металла при свар
ке труб;
- необходимо обеспечить нанесение покрытия электрода на
стержень с разнотолщииностыо не более 0,05 мм.
Учитывая, что объем строительства промысловых, магистральных и технологических трубопроводов все время возрастает, становится очевидным, что разработка электродов с низким содержанием диффузионно-подвижного водорода, улучшенными реологическими показателями обмазочной массы и высокими сварочно-технологичеекпми свойствами является чрезвычайно актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является разработка плавящихся металлических электродов с основным покрытием, обеспечивающих низкое содержание диффузионно-подвижного водорода в сварных соединениях и стойких к образованию холодных трещин при сварке конструкций из низколегированных сталей. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
На основе априорной информации были определены перспективные направления получения сварных швов с низким (менее 5см'7100г) содержанием диффузионно-подвижного водорода;
-
Проведена оценка эффективности замещения компонентов штатной шихты электродов с основным покрытием на перспективные;
-
Исследованы физические и физико-механические явления, оказывающие влияние на состояние компонентов электродного покрытия и обеспечивающие эффективное снижение диффузионно-подвижного водорода, (термообработка ТО, вакуум-термическая обработка ВТО, электродиализная обработка ЭДО) в сварных соединениях;
-
Исследованы технологические особенности нанесения разработан-
ного покрытия на стальные стержни методом опрессовки для условий серийного производства; 5. Исследованы сварочно-технологические свойства низководородных электродов с основным покрытием для разработки параметрических рекомендаций по их использованию при РДС низколегированных сталей. Научная новизна работы заключается в разработке научно обоснованных приемов создания низководородных электродов с основным покрытием, базирующихся на реализации в реакционной зоне сварки процесса связывания паров влаги и диффузионно-подвижного водорода преимущественно за счет составляющих газовой фазы, активированной галогенами и путем компонентозамещения части штатной шихты электродного покрытия доломитом, туфогенным песком, фторлоном, алюминиевой пудрой и пластификатором ОЭДФ.
Дополнительное снижение концентрации сорбированной и растворенной влаги рекомендуется обеспечивать путем уменьшения её парциального давления при предварительной вакуум-термической обработке компонентов покрытия, удаления гидроксильных группировок и примесей при активировании жидкого стекла в процессе ионно-мембранного электродйализа, повышением его силикатного модуля, приводящих к снижению количества диффузионно-подвижного водорода до 4,2см:7!00г.
Практическая значимость работы заключается в следующем: На базе проведенных исследований: I.Разработан состав основного покрытия низководородных электродов для сварки магистральных трубопроводов из низколегированных сталей (патент№ 2381885 от03.11.2007).
-
Разработан технологический процесс изготовления низководородных электродов, обеспечивающий снижение диффузионно-подвижного водорода до 4,2см 7100г.
-
Разработана конструкция электродиализатора, обеспечивающего повышение силикатного модуля жидкого стекла до 3,3 и его технологических свойств;
-
Усовершенствована конструкция узлов линии по производству электродов (электродообмазочный пресс и интенсивный противо-точный смеситель), позволяющая получить концентричность обмазки на уровне лучших зарубежных аналогов.
Предмет защиты и личный вклад автора: — методы снижения водорода в наплавленном металле благодаря физическому воздействию на компоненты покрытия;
теоретические и экспериментальные исследования электрохимического метода воздействия на жидкое стекло для снижения диффузионно-подвижного водорода;
методика оценки влияния технологических факторов и металлургических взаимодействий на процесс обезводорожппания наплавленного металла;
разработанные при участии автора оборудование итехнолошя изготовления электродов;
результаты исследований сварочно-технологических свойств, электродов при сварке низколегированных сталей.
Апробация результатов исследований. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Научно-практическом семинаре по сварочным материалам стран СНГ г. Магнитогорск в 2006г., на IV Международной конференции по сварочным материалам стран СНГ г. Краснодар в 2007г., на Научно-практической конференции ОАО «Газпром» г. Москва в 2008г., на Семинаре НАКС по сварочным материалам г. Москва в 2009г., на Международной конференции «Трубопроводный транспорт» г. Москва в 2009г., на V Международной конференции по сварочным материалам стран СНГ г. Киев в 2010г., на VI Международной конференции по сварочным материалам стран СНГ г. Краснодар в 2011 г., на Международной конференции «Трубопроводный транспорт» г. Москва в 2011г.
Результаты исследований использованы при разработке нормативных документов:
I.Технические условия ТУ 1272-020-79575650-2005 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки марки. ЛВ-52TRU», ООО НПЦ «Сварочные материалы», г. Краснодар. 2005г.; 2.Технические условия ТУ 1272-023-79575650-2011 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки марки ЛІЇ-53НВ». ООО НПЦ «Сварочные материалы», г. Краснодар. 2011 г.;
-
Программа и методика приемо-сдаточных испытании электродов марки J1B-52TRU, ПМИ 1272-020-79575650-2011.
-
Результаты работы внедрены в организациях ООО НПЦ «Сварочные материалы», ОАО «Краснодаргазстрой», ООО «Газпром трансгаз Кубань», ОАО «Новороссийский судоремонтный завод», ООО «РН-Юганскнефтегаз», ОАО «Нефтемонтаж», ООО «Метал-лургпрокатмонтаж».
Публикации. Основное содержание работы отражено в 14 статьях, в том числе в 5-ти изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также в 2-х патентах РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста, включающих 74 рисунка, 21 таблицу, 5 приложений.
Похожие диссертации на Разработка низководородных электродов на основе компонентозамещения и новых методов обработки компонентов покрытия
