2016-1(18)

Проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию оборудования объектов атомной отрасли

Наименование публикацииЛАЗЕРНАЯ И ГИБРИДНАЯ ЛАЗЕРНО-ДУГОВАЯ СВАРКА ХЛАДОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ С СОДЕРЖАНИЕМ НИКЕЛЯ ДО 9%
Авторы© 2016 С.Э. Гоок*, А.В. Гуменюк*,**, М. Ретмайер*,**, А.М. Эль-Батаги***
Адреса авторов

* Общество Фраунгофера, Институт производственных систем и технологий конструирования ИПК, Берлин, Германия
** Федеральное ведомство по исследованию и испытаниям материалов БАМ, Берлин, Германия
*** Центральный металлургический научно-исследовательский институт, Хелуан, Египет

АннотацияТермообработанные конструкционные хладостойкие стали с содержанием никеля до 9% считаются наиболее подходящим по своим стоимостным показателям материалом для изготовления элементов криогенных систем в различных сегментах энергетического машиностроения. Данный тип сталей характеризуется высокими прочностными показателями в сочетании с высокими значениями ударной вязкости при температурах эксплуатации до -196 0C. Для сварки хладостойких никельсодержащих сталей рекомендованы, и в настоящее время широко используются присадочные материалы на основе никеля. Основной проблемой этого выбора является снижение предела текучести металла сварного шва, которое компенсируется за счет увеличения толщины стенки изделия. Присадочные материалы на никелевой основе относительно дороги и необходимы в большом количестве для заполнения разделок под многопроходную сварку. Эти факторы значительно увеличивают затраты при изготовлении крупногабаритных толстостенных изделий, как например резервуаров для хранения сжиженного природного газа. По этим причинам, освоение новых сварочных технологий представляет большой экономический интерес. Значительный потенциал предлагают методы сварки, основанные на применении современных высокомощных оптоволоконных лазеров. Лазерный луч приводит к возникновению гораздо меньшей зоны плавления по сравнению с традиционными, дуговыми процессами. При этом уменьшается тепловая нагрузка на основной металл. Металл шва по своему химическому составу и прочностным свойствам приближается к основному металлу. Форма разделки под лазерную сварку толстостенных изделий подразумевает наличие высокого притупления проплавляемого за один проход, что позволяет значительно сократить количество присадочного материала, необходимого для заполнения разделки. До настоящего времени подробные исследования относительно применения лазерных технологий для сварки хладостойкой никельсодержащей стали не были проведены. В настоящей работе рассмотрены особенности формирования сварного шва при лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварке листов хладостойкой никельсодержащей стали толщиной 11,5 мм. Рекомендованы параметры процесса, обеспечивающие стабильное проплавление стыка и равномерное формирование корня шва. С помощью электронно-зондового микроанализа определена глубина проникновения и исследован характер распределения присадочной проволоки в узком гибридном лазерно-дуговом шве. Испытания на разрыв не выявили снижения прочностных свойств как лазерных, так и гибридных лазерно-дуговых швов. Разрушение испытанных образцов происходит по основному металлу вдали от сварного шва.
Ключевые словахладостойкие стали, никельсодержащие стали, лазерная сварка, перемешивание, предел прочности
ЯзыкАнглийский
Список литературы

[1]    “Liquefied Natural Gas: Understanding the Basic Facts”, August 2005, DOE/FE-0489. Available at: http://energy.gov/sites/prod/files/2013/04/f0/LNG_primerupd.pdf (in English)

[2]    “World LNG Report – 2015 Edition”. Available at: http://www.igu.org/sites/default/files/node-page-field_file/IGU-World%20LNG%20Report-2015%20Edition.pdf (in English)

[3]    R. Götz., „Der künftige Erdgasbedarf Europas“,  Diskussionspapier. Available at: http://www.swp-berlin.org/fileadmin/contents/products/arbeitspapiere/Der_Erdgasbedarf_der_EU_11_05_1__ks.pdf  , FG 5 2007/08, Mai 2007 (in German)

[4]    J. Thierçault, C. Egels, “Cryogenic Above Ground Storage Tanks: Full Containment and Membrane Comparison of Technologies”, Proc. on “LNG 17 International Conference & Exhibition on Liquefied Natural Gas”, Houston, Texas, USA, 16-19 April 2013, ISBN 978-1-62993-533-1, pp. 122–130. (in English)

[5]    Y.M. Yang, J.H. Kim, H.S Seo “Development Of The World’s Largest Above-Ground Full  Containment LNG Storage Tank” , Proc. On “23rd World Gas Conference”, Amsterdam 2006, Korea Gas Corporation, Korea. (in English)

[6]    M. Hoshino, et al., Development of Super-9%Ni Steel Plates with Superior Low-temperature Toughness for LNG Storage Tanks, Nippon Steel Technical Report, No. 90 (July 2004), pp. 20–24. (in English)

[7]    Welding liquid natural gas tanks and vessels in 5% and 9% nickel steels. Available at:  https://www-off-axis.fnal.gov/flare/technical_papers/welding_tanks.pdf  (in English)

[8]    Kobelco’s Welding Consumables for LNG Storage Tanks Made of 9% Ni Steel, KOBELCO Welding Today, Vol. 14 (2011), No. 2. (in English)

[9]    Welding-based processing of nickel-alloyed steels for low temperature applications, Guidelines DVS 0955. (in English)

[10]  R. Sakamoto, et al. "Development of Vertical Submerged Arc Welding Method for Aboveground LNG Storage Tank Construction." IHI Eng. Rev. 43.2 (2010): 55–62. (in English)

[11]  S. Gook, A. Gumenyuk, and M. Rethmeier. "Hybrid laser arc welding of X80 and X120 steel grade." Science and Technology of Welding and Joining 19.1 (2014): 15–24. ISSN 1362-1718 (in English)

[12]  M. Karhu, V. Kujanpää, A. Gumenyuk, M. Lammers, Study of Filler Metal Mixing and its Implication on Weld Homogeneity of Laser-Hybrid and Laser Cold-Wire Welded Thick Austenitic Stainless Steel Joints, 32nd Int. Congress on Lasers and Electro-Optics (ICALEO2013), Oct. 6-10, 2013, Miami, FL, U.S.A., Paper ID: 906, pp. 252–261. (in English)

[13]  L. Zhao, et al., Influence of Welding Parameters on distribution of Feeding Elements in CO2 Laser GMA Hybrid Welding,  Science and Technology of Welding and Joining (2009), Vol. 14, No. 5, pp. 457–467. (in English)

Страницы34 - 45
URL cтраницыАдрес статьи
 Открыть публикацию