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

Примем А=20000А·м/ч, тогда:



5) Определим величину погонной энергии, вносимой в шов:



где η_и = 0,95 – эффективный к.п.д. нагрева.

6) Коэффициент формы провара:



где выбираем в зависимости от рода и полярности тока,

при

При обратной полярности:

Для механизированной сварки должен находиться в пределах
0.8 – 4. При меньшем значении будут получаться швы, склонные к образованию ГТ, при больших – слишком широкие швы с малой глубиной провара, что нерационально с точки зрения использования теплоты дуги и приводит к увеличенным деформациям.

7) Определим глубину провара Н:



8) Ширина шва е:



9) Примем вылет электрода:

10) Определим коэффициент наплавки:

При сварке под флюсом ввиду незначительных потерь электродного металла с достаточной для практических расчётов степенью точности можно принять, что коэффициент наплавки α_н равен коэффициенту расплавления α_р.



– составляющая коэффициента расплавления, обусловленная тепловложением дуги, г/А·ч;

– составляющая коэффициента расплавления, зависящая от тепловложения вследствие предварительного нагрева вылета электрода, протекающим током, г/А·ч.

При сварке постоянным током обратной полярности принимаем:





Тогда:

12) Определим площадь наплавленного металла:

---

Удельный вес металла принимаем:

13) Высота валика:



14) Общая высота шва С:



15) Коэффициент формы усиления:



Для хорошо сформированных швов должен находиться в пределах 7÷10.

Далее графически определяем количество заполняющих проходов. Для этого чертим, форму корневого валика используя значения, полученные выше и помещаем его на разделку, затем замеряем, заштрихованную площадь и с помощью формулы количество заполняющих проходов n округляя до целого числа в большую сторону



где F - площадь наплавленного металла наплавленного для разделки

F_н - площадь наплавленного металла рассчитанного по формуле

Подставив числовые значения в формулу, получим:

Для корневого валика – 1; для заполняющего слоя – 24; для переходного слоя – 5; для плакирующего слоя – 6.

После получения количества проходов, чертим форму заполняющего валика, используя значения полученные выше. И располагаем 27 валиков так, чтобы обеспечивать перекрытие предыдущих не менее 60%.



Рисунок 4.2 – количество проходов при сварке

Определим химический состав металла шва.

Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле:

, (4.6)

где |х|_ш, |х|_ом, |х|_э – концентрация рассматриваемого элемента в металле шва, основном и электродном металле; γ_о – доля участия основного металла в формировании шва, определяется по формуле:







Рисунок 4.3 – наплавленный и проплавленный металл шва.

---

где F_н – площадь наплавленного металла,

F_пр – площадь провара.

;









=






Шов переходного слоя

F_ом=75 мм²-площадь основного металла;

F_ш=39,48 мм²-площадь шва основного металла;

F_пл=12 мм²- площадь плакирующего металла в переходном шве;

=257,58 мм²-площадь переходного шва;

F_пл2=57,94 площадь плакирующего слоя в плакирующем шве.

γ_ом= = 0,29,

γ_ш= = 0,153,

γ_пл= =0,046,

γ_э.п.=1-γ_ом-- γ_ш- γ_пл =0,51.

= 0,1·0,29+0,087·0,153+0,05·0,046+0,03·0,51=0,06 масс.%,

=1·0,29+0,36·0,153+0,7·0,046+0,4·0,51=0,58 масс.%,

=0,8·0,29+0,42·0,153+0,7·0,046+1,8·0,51= 1,246 масс.%,

=25·0,29+2·0,775+21·0,046+24·0,51=22 масс.%,

=0,175·0,153+32·0,046+13·0,51=8,1 масс.%,

=0,4·0,046= 0,184 масс.%,

=0,5·0,046=0,023 масс.%,

= 0,025·0,29+0,02·0,153+0,02·0,046+0,02·0,51=0,021 масс.%,

= 0,03·0,29+0,028·0,153+0,03·0,046+0,03·0,51=0,025 масс.%.

Шов плакирующего слоя

γ_пер=

---

=0,56

γ_пл2= = 0,107

γ_э.п.=1- γ_пер - γ_пл2=0,33.

=0,06·0,56+0,05·0,107+0,08·0,33=0,065 масс.%,

=0,58·0,56+0,7·0,107+0,5·0,33=0,565 масс.%,

=1,246·0,7+0,8·0,107+2,5·0,33=1,783 масс.%,

=22·0,56+19·0,107+20·0,33=20,953 масс.%,

=8,1·0,56+32·0,107+32·0,33=23,056 масс.%,

=0,184·0,56+0,4·0,107=0,143 масс.%,

=0,023·0,56+0,4·0,107=0,056 масс.%,

= 0,021·0,56+0,02·0,107+0,02∙0,33= 0,02 масс.%,

= 0,025·0,56+0,03·0,107+0,015∙0,33= 0,022 масс.%.

Финальным этапом является определение скорости охлаждения металла ω_охл (˚С/с) при выбранном режиме сварки по формуле (4.18).



3,6 < 15, следовательно закалочные структуры не образуются.

ω_охл – мгновенная скорость охлаждения при температуре Т_m, ˚С/с;

λ = 18 – коэффициент теплопроводности, Вт/м²∙˚С;

Т₀ – начальная температура изделия, ˚С;

q_n – погонная энергия (Дж/м).

Рассчитанные режимы сварки обеспечивают необходимую скорость охлаждения, которая попадает в допустимый интервал скоростей охлаждения.

Расчет эквивалента Ni и эквивалента Cr

Рассчитаем эквивалентное содержание никеля и хрома плакирующего слоя:







Рассчитаем эквивалентное содержание никеля и хрома для электродной проволоки OK Autrod 385 для сварки плакирующего слоя:

Cr_экв=21,5+2+1,5·0,5 =24,25;

Ni_экв=26+30·0,025+0,5·2=27,75;

=0,8;

=0,8<1,5, стали склонны к горячим трещинам, т.к. к образованию горячих трещин склонны стали, имеющие на диаграмме чисто аустенитную структуру или структуру А+Ф при содержании Ф до 2%. Необходимо использование технологических приемов, направленных на изменение формы сварочной ванны и направление роста кристаллитов аустенита, а также уменьшение силового фактора, возникающего в результате термического цикла сварки, усадочных деформаций и жесткости закрепления кромок

---

По диаграмме Шеффлера определяем предположительную структуру металла шва:



1 – эквивалентное содержание Ni и Cr для плакирующего слоя, 2 - эквивалентное содержание Ni и Cr электродной проволоки

Рисунок 4.4 – Диаграмма Шеффлера

---