Преимущества сварки трением штуцеров с конической контактирующей формой малого диаметра
Автор: Полетаев Ю.В., Щепкин В.В.
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 4 т.23, 2023 года.
Бесплатный доступ
Введение. По свидетельствам многочисленных производственных испытаний, применение ручной дуговой сварки (РДС) толстостенных штуцеров малого диаметра (до 80 мм) не обеспечивает получения качественного сварного соединения, удовлетворяющего требованиям нормативно-технических документов атомных электрических станций (АЭС). Решение указанной проблемы возможно на основе разработки технологии сварки с оптимальным тепловложением и применения ее взамен РДС. Существующие технологии сварки плавлением не позволяют обеспечить оптимальное регулируемое тепловложение. Однако это может быть реализовано при разработке и дальнейшем использовании способа сварки трением (СТ). Поэтому цель данной работы заключалась в разработке технологии на основе автоматизированного способа сварки трением, позволяющей повысить качество сварных соединений штуцеров малого диаметра энергетического оборудования до уровня нормативных требований.Материалы и методы. Использовали штуцеры малого диаметра с конусной контактирующей поверхностью из низколегированной стали 10ГН2МФА. Экспериментальное исследование выполняли на машине сварки трением МСТ-41. Использованы методы неразрушающего и разрушающего контроля качества в соответствии с нормативно-технической документацией атомного энергетического машиностроения.Результаты исследования. Разработана методика и определены оптимальные размеры конусной контактирующей поверхности при сварке. Показано, что оптимальное тепловложение при сварке трением достигается при подготовке конусной контактирующей поверхности в диапазоне углов α = 30º-40º. Экспериментально отработана методика и параметры режима сварки трением моделей штуцеров малого диаметра. В ходе исследований получена и описана циклограмма процесса сварки трением, подтвердившая стадийное формирование сварного соединения за счет последовательного включения в стадию нагрева кольцевых участков конической поверхности соединяемых деталей. Получены результаты неразрушающего и разрушающего контроля, подтвердившие наличие качественного сварного соединения на уровне требований нормативно-технических документов АЭС.Обсуждение и заключение. Полученные результаты исследований могут быть использованы для разработки технологии сварки трением патрубков, а также изделий из углеродистых и низколегированных сталей.
Имитатор штуцера, ручная дуговая сварка, сварка трением, коническая поверхность, циклограмма, параметры режима, оптимальное тепловложение, механические свойства
Короткий адрес: https://sciup.org/142239833
IDR: 142239833 | DOI: 10.23947/2687-1653-2023-23-4-376-386
Список литературы Преимущества сварки трением штуцеров с конической контактирующей формой малого диаметра
- Сабитов М.Х., Поникаров С.И., Валеев С.И. Оценка ресурса безопасной эксплуатации газосепараторов с дефектами угловых сварных швов приварки штуцеров. Вестник Казанского технологического университета. 2013;16(15):118-120. URL: https://cYberleninka.ru/article/n/otsenka-resursa-bezopasnov-ekspluatatsii-g-azoseparatorov-s-defektami-uglovYh-svarnYh-shvov-privarki-shtutserov/viewer (дата обращения: 20.08.2023).
- Ермолаев В.В., Жученко Л.А., Любимов А.А., Гладштейн В.И., Кремер В.Л. Опыт реконструкции турбины ПТ-60-90 с проведением восстановительной термообработки корпуса цилиндра высокого давления. Теплоэнергетика. 2018;(6):5-14. https://doi.org/10.1134/S004036361806005X
- Миронова Л.И., Федик И.И. Локальное тепловое нагружение двух пересекающихся цилиндрических оболочек вращения с переменной толщиной стенки. Проблемы машиностроения и автоматизации. 2015;(1):83-87.
- Ельчанинов А.А., Корчагин И.Б. Проектирование приспособления для приварки штуцеровки теплообменному аппарату. В: Труды победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направлениям развития науки и технологий «Научная опора Воронежской области». Воронеж: Воронежский государственный технический университет; 2020. С. 224-226. URL: https://studfile.net/preview/16729056/page:23/ (дата обращения: 28.08.2023).
- Dolgachev Yu.V., Pustovoit V.N. Interaction of Ferromagnetically Ordered Clusters with Dislocations in Austenite and Twinning. Materials Science Forum. 2022;1052:134-139. https://doi.org/10.4028/p-a8jty9
- Assaulenko S.S., Lyudmirsky Yu.G., Kharchenko V.Y., Chernogorov A.L. Computer-Digital Technique for Evaluating the Geometry of the Interface of the Weld with the Base Metal. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;1001:012038. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1001/1/012038
- Cleiton Carvalho Silva, Arlindo Braga de Souza Neto, Francisco Diego Araruna da Silva, Francisco Edval Sampaio de Freitas Júnior, Jesualdo Pereira Farias. Welding of ASTM A106 Gr. B Steel Pipes for High-Temperature Service — Part 1 — Residual Stress Analysis. Welding International. 2009;23(4):270-281. https://doi.org/10.1080/09507110802543476
- Maodong Kang, Ming Jiang, Soumya Sridar, Wei Xiong, Zhixiong Xie, Jun Wang. Effect of Multiple Repair Welding on Crack Susceptibility and Mechanical Properties of Inconel 718 Alloy Casting. Journal of Materials Engineering and Performance. 2022;31(1):254-261. https://doi.org/10.1007/s11665-021-06173-6
- Kaimeng Wang, Hongyang Jing, Lianyong Xu, Lei Zhao, Yongdian Han, Kai Song, et al. Fracture Mechanism of a Ni-Base Alloy under High-Temperature Cyclic Deformation: Experiments and Microstructure Characterization. Materials Characterization. 2022;189:111944. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.111944
- Lyudmirskii YuG, Assaulenko SS, Ageev SO. Constructive and Technological Method of Increasing Durability of "Choke Connections". Journal of Physics: Conference Series. 2021;2131:042061. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/4/042061
- Гнюсов С.Ф., Хазанов И.О., Советченко Б.Ф., Дегтяренко Е.А., Киселёв А.С., Трущенко Е.А. и др. Применение эффекта сверхпластичности сталей в инструментальном производстве. Монография. Томск: Изд-во науч.-технической лит.; 2008. 237 с.
- Poletaev Yu.V., Poletaev V.Yu., Shchepkin V.V. Friction Welding of Fittings and Nozzles from Low-Alloy Steel 15X2HMFA. Welding International. 2020;34(1-3):29-33. https://doi.org/10.1080/09507116.2021.1919446
- Shchepkin V., Poletaev Yu. Friction Welding of Fasteners from Austenite Steels. E3S Web of Conferences. 2020;210:08012. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202021008012
- Schepkin V., Poletaev Yu. Friction Welding of Carbon Quality Steel. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2131:042062. http://10.1088/1742-6596/2131/4/042062
- Полетаев Ю.В., Полетаев В.Ю., Щепкин В.В. Сварка трением штуцеров и патрубков из низколегированной стали 15Х2НМФА. Сварочное производство. 2018;(7):13-18.
- Коновалов А.В., Куркин А.С., Макаров Э.Л., Неровный В.М., Якушкин Б.Ф. Теория сварочных процессов. Неровный В.М. (ред.) Москва: Издательство Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана; 2007. 752 с.
- Щепкин В.В., Полетаев Ю.В., Рогозин Д.В. Метод расчета параметров режима сварки трением соединений конической формы. В: Труды XXIV Международной научно-практической конференции в рамках Агропромышленного форума юга России «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса», ^ выставок «Интерагромаш», «Агротехнологии». Ростов-на-Дону: ДГТУ-ПРИНТ; 2021. С. 490-493. д https://doi.org/10.23947/interagro.2021.490-493
