Файл: Разработка технологии сборки и сварки кожухотрубчатого теплообменника этанолвода с внутренним диаметром 2390мм, длиной цилиндрической части 6450 мм, толщиной стенки 52мм из биметалла 10Х2М1 05Х20Н32Т.docx

Технические требования по ГОСТ 31842-2012 «Нефтяная и газовая промышленность. Теплообменники кожухотрубчатые» и ГОСТ 34347-2017 «Сосуды и аппараты стальные сварные».
1.3. Характеристика материалов

По справочным данным для стали 10Х2М1 по ГОСТ 10885-85 – химический состав, (табл. 1.1,табл. 1.2):

Таблица 1.1 – Химический состав стали 10Х2М1по ГОСТ 10885-85

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo
0.1	0.17-0.37	0.3-0.6	До 0.5	До 0.03	До 0.03	2-2.5	0.9-1.1

Таблица 1.2 – Механические свойства 10Х2М1

Марка стали	Механические свойства
Марка стали	σ_т, МПа	σ_в, Мпа/мм²	δ, %	Ударная вязкость (KCU), кДж/м²
10Х2М1	235	440	19	620

По справочным данным для стали 10Х2М1 по ГОСТ 5632-72 – химический состав, (табл. 1.3,табл. 1.4):

Таблица 1.3 – Химический состав стали 05Х20Н32Т по ГОСТ 5632-72.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ti	Al	Fe
До 0,05	До 0,7	До 0,7	30-34	До 0,02	До 0,03	19-22	0,25-0,6	До 0,5	41,4-50,75

Таблица 1.4 – Механические свойства 05Х20Н32Т

Марка стали	Механические свойства
Марка стали	σ_т, МПа	σ_в, Мпа/мм²	δ, %	Ударная вязкость (KCU), кДж/м²
05Х20Н32Т	175-195	470-490	25-30	-

Химический и механический состав стали 09Г2С, используемой для изготовления опорного кольца сепаратора гидроочистки приведены в таблица 1.5 и 1.6.

Таблица 1.5 – Химический состав стали 09Г2С

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	N	As
До 0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	До 0,035	До 0,04	До 0,3	До 0,3	До 0,3	До 0,008	До 0,08

Таблица 1.6 – Механические свойства 09Г2С по ГОСТ 19281-73

Марка стали	Механические свойства
Марка стали	σ_т, МПа	σ_в, Мпа/мм²	δ, %	Ударная вязкость (KCU), кДж/м²
09Г2С	285	450	21	620

1.4 Сведения о свариваемости

Биметалл представляет собой двухслойный материал, состоящий из
основного материала, воспринимающего всю нагрузку при эксплуатации
изделия, и плакирующего слоя, играющего роль коррозионно-стойкого материала в определенной среде.

Технология гибки, вальцовки, горячей и холодной штамповки, механической обработки биметаллов существенно не отличается от технологии обработки монолитных сталей. Существенное отличие имеет сварка биметаллов, связанная с применением различных технологических процессов для соединения основного и плакирующего слоев. Стали этих слоев отличаются по химическому составу, физическим и механическим свойствам. Кроме трещин в сварных соединениях биметаллов возникают также дефекты типа пор, шлаковых включений, непроваров и несплавлений. Сварной шов аппаратуры из биметалла имеет сложную структуру, наиболее вероятно появление дефектов в зоне между сварным швом плакирующего и основного слоев.

Биметалл сваривается в следующей последовательности: вначале
сваривается основной металл, затем сваривается переходный слой. После чего наплавляется плакирующий металл в два слоя

, отличающиеся тем, что второй слой должен обеспечить стойкость металла наплавки к межкристаллитной коррозии (МКК).

Наплавка плакирующих слоев производится на шов основного металла, остывший до температуры не более 100°С, чтобы предотвратить диффузионные процессы и образование нежелательных структур в шве.

В качестве основного металла биметалла используются сталь 10Х2М1, которая сваривается с предварительным и сопутствующим подогревом 150-300С^о, а плакирующий слой выполняется из стали 05Х20Н32Т.

Хромомолибденовая низколегированная конструкционная сталь 10Х2М1 применяется в промышленности в качестве основы для получения коррозионностойких двухслойных листов горячей прокаткой. Основными потребителями проката из данного сплава являются химическая и нефтедобывающая отрасли промышленности, авиационное и автомобилестроение. Применение низколегированных сталей с добавлением хрома и молибдена оправдано там, где стойкости к коррозии обычных хромистых сталей недостаточно. Сплав относится к качественным, так как концентрация вредных примесей (фосфора и серы) не превышает 0,03%.
Наряду с хромом и молибденом легирующими добавками в составе металла марки 10Х2М1 являются никель (до 0,5%), марганец (до 0,6%) и кремний (до 0,37%). Данный комплекс обусловил устойчивость к коррозионному разрушению на воздухе и в агрессивных химических средах, а также воздействию высоких температур. Улучшить до необходимых показателей свойства проката позволяют различные методы термообработки: нормализация с отпуском, закалка с отпуском, отжиг. Именно введение в состав молибдена обусловило прокаливаемость сплава, а также избавляет его от отпускной хрупкости.

Определим полный эквивалент углерода |С|_э по формуле:

,

где С_х – химический эквивалент углерода;

С_р– размерный эквивалент углерода.

где S – толщина свариваемой стали, мм.

;

Свариваемость с предварительным подогревом, т.к. |С|_э > 0,45

Сталь 05Х20Н32Т относится к высоколегированным сталям специального назначения, а точнее к классу жаропрочных сталей. По структуре – к аустенитным сплавам без ферритной фазы.

2. Проектирование заготовительных операций

Разобьем данную конструкцию на сборочные единицы и детали. Изделие состоит из 1 цилиндрической части корпуса, 2 эллиптических днища, и 1 опорная часть.

2.1 Расконсервация металла

После отгрузки металла на завод необходимо произвести его расконсервацию, т.е. удаление всякого рода загрязнений, а также окалины и следов коррозии с поверхности металла.

Расконсервацию производить в следующей последовательности:

Механическое удаление густых консервационных смазок, бумаги, пленок скребками;

Обдувка поверхности насыщенным паром;

Протирка поверхности волосяными щетками, ветошью, салфетками, смоченными керосином, уайт-спиритом или бензином марки Б-70;

Просушка, обдувка сжатым воздухом;

Удаление глубоких следов коррозии, царапин и трещин с помощью металлических щеток.

После расконсервации листы должны сохранить маркировку завода-поставщика, должна отсутствовать вкотная окалина, риски, царапины, выводящие толщину проката за минусовой допуск. Листы не должны изменить своей геометрической формы и физико-механических свойств.

2.2 Раскрой цилиндрической части корпуса

Цилиндрическая часть корпуса, может компоноваться методом обечаек и методом карт. Метод обечаек используется в нефтяной и химической промышленности для формирования цилиндрической части корпусов.

При этом методе вся цилиндрическая часть делится на отдельные обечайки. Каждая обечайка собирается и сваривается отдельно с одним или несколькими продольными стыками, затем обечайки собираются в корпус.