ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.10.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
слоев (при а н < а в) трубы размером 53ч-56х 1,1-4-2 мм из армкожелеза были взяты в термически обработанном состоянии и после прокатки на стане ХПТР со степенью деформации 47% и обезжири вания в растворе щелочей. Внутреннюю поверхность и тех и других труб подвергали шлифовке на внутришлифовальном станке. Трубы размером 48х2,5н-4,5 из стали аустенитного класса (ЭИ847) в тер мически обработанном состоянии и в состоянии после прокатки на стане ХПТ-55 со степенью деформации 53%, обезжиривания в рас творе щелочей и осветления в азотно-плавиковом растворе шлифо вали снаружи.
Трубы из углеродистой стали и меди подвергали шлифовке или химической обработке. После подготовки поверхностей трубы состав ляли в пары так, чтобы наружный наклепанный слой сочленялся с термически обработанным или наклепанным внутренним, а терми чески обработанный наружный слой — с наклепанным или терми чески обработанным внутренним. Чистота поверхности всех сочле няемых пар соответствовала 8-му классу.
Совместное безоправочное волочение пар проводили йа волочиль ных станах через кольца диаметром 43—48 и 67 мм с углом наклона
образующей, равным |
12—15°, с деформацией слоя из армко-железа |
|
в пределах 8,5—26,5% и стали |
10— 5—48%. Контактное давление |
|
для заготовок армко-железо + |
сталь ЭИ847 находилось в пределах |
|
0,68— 1,52 МН/м2 (0,068—0,152 |
кгс/мм2). |
|
Двухслойные трубы были порезаны на патрубки длиной 300— |
||
400 мм и термически |
обработаны: ЭИ847 + армко-железо — в не |
|
ржавеющем баллоне |
при температурах 900—1150° С (через 50 град) |
|
с выдержками 30 и 60 мин; сталь 10 + медь — в лабораторной печи
без |
защитной атмосферы при температурах 800—1050° С (через |
50 |
град). |
|
После термической обработки из середины каждого патрубка |
вырезали образцы высотой 20 мм для испытания на сплющивание и 35 мм для исследования прочности сварки на срез. Образцы сплю щивали на прессе до расстояния между стенками 3S или 2S.
При сплющивании металл трубы подвергается пластическому изгибу и на границе контакта слоев возникают скалывающие тан генциальные напряжения.
Если сварка металлов достаточно прочная, то оба слоя деформи руются без расслоений. Этот вид испытаний с достаточной точностью характеризует качество сварки слоев, что весьма важно для биметал лических труб, подвергаемых последующим операциям волочения или прокатки на стане ХПТ, особенностью которых является много кратный знакопеременный изгиб сечения трубы по мере его переме щения в очаге деформации (многократное знакопеременное сплю щивание).
На рис. 60 представлены образцы биметаллических труб из стали ЭИ847, плакированной армко-железом внутри и снаружи, до и после сплющивания.
Для испытания прочности снарки слоев на срез труб армкожелезо + сталь ЭИ847 (h ~ 0,9~-2 мм) была выбрана методика
9 М . И . Ч е п у р к о |
129 |
испытания на растяжение (рис. 61). Образцы для испытания имели длину 30—35 мм и ширину 10 мм. В центре образца оставляли рабо чую площадь среза, равную 12—20 мм2 в зависимости от поперечного сечения наружного слоя (армко-железа). Для труб сталь + медь
Р и с . 60. Б и м е т а |
л л и ч е с к и е |
т р у |
б ы с т а л ь |
Э И 8 4 7 4* а р м к о |
ж е л е з о д о и п о с л е |
а, б — р а з м е р о м |
|
|
и с п ы т а н и я : |
с л о е м ; в — р а з м е р о м |
|
4 8 X 5 , 5 м м |
с |
н а р у ж н ы м |
п л а к и р у ю щ и м |
||
|
6 5 x 5 , 5 м м с в н у т р е н н и м |
п л а к и р у ю щ и м |
с л о е м |
||
(h = 2—3 мм) внутри применяли методику испытания на срез коль цевых образцов, описанную выше (см. рис. 9).
Лучшие результаты по испытаниям на сплющивание и срез получены на трубах, которые изготовлены из двухслойных загото вок, составленных из термически обработанных труб армко-железо и
!5-П
■— 1------—
III 1 • 1
іП
■ 1 |
,2 |
Р и с . |
61. С х е |
м а |
и с п ы т а н и я |
а — о б р а з е ц ; |
б — с х е м а |
и с п ы т а н и я |
|
2-3 |
, 63 |
"— ■*“
t1.1
> !
2-3 |
' |
"30
а
п р о ч н о с т и |
с в а р к и |
с л о е в |
м е т о д о м |
( / — з а ж и м |
р а з р ы в н о й |
м й ш и н ы ; |
|
о б р а з е ц ) |
|
|
|
1 |
1 |
г |
|
о ;
о
м TWk r ~7
/
р а с т я ж е н и я :
2 — п е р е х о д н и к ; 3 —
сталь 10 с наклепанными трубами из стали. ЭИ847 и меди, соответ ственно. Прочность сварки слоев для этой группы труб наибольшая: для армко-железа + сталь ЭИ847 при t = 1100° С и т = 60 мин она составила 190—260 МН/м2 (19—26 кгс/мм2), для стали 10+ медь при t = 960° С и т = 30 мин 140 МН/м2 (14 кгс/мм2).
130
Неудовлетворительные результаты были получены при сочле нении наклепанных труб из армко-железа и стали соответственно с термически обработанными трубами из стали ЭИ847 и меди.
Это указывает на благоприятное влияние начального натяга, образующегося вследствие упругой отдачи наклепанных труб.
Кроме этого, при совместной деформации термически обработан ного армко-железа с наклепанной сталью ЭИ847 контактные поверх ности значительно лучше притираются, что способствует более качественной сварке.
Увеличить прочность сварки слоев путем повышения темпера туры обработки возможно лишь до определенного предела. При дальнейшем повышении температуры у границы контакта и по сече нию наблюдается рост зерна, в результате чего снижается прочность
соединения |
армко-железо + сталь ЭИ847, или при сочетании |
сталь 10 + |
медь происходит оплавление границ зерен. Кроме этого, |
качество поверхности труб после холодной прокатки ухудшается. Оптимальным с точки зрения прочности соединения, а также вели
чины зерна является |
следующий |
режим термической обработки: |
||
t |
= 1050ч-1080° С |
с |
выдержкой 60 мин для сочетания ЭИ847 + |
|
+ |
армко-железо, |
t = |
950^-980° С |
с выдержкой 30—60 мин для |
стали 10 + медь.
Сростом коэффициента плакирования, т. е. с увеличением тол щины плакирующего слоя, прочность сварки возрастает.
Сповышением контактных давлений, определяемых пределом пластического сопротивления наружного слоя, увеличивается проч ность связи слоев. Так, например, при h — 2 мм прочность в 1,3—-1,5
раза выше, чем при h — 1 мм и пн = 0,475 : Рк = 1,52 МН/м2 (0,152 кгс/мм2), сгср = 259 МН/м2 (25,9 кгс/мм2). При увеличении степени деформации прочность связи слоев снижается, что объяс няется преимущественной деформацией армко-железа, снижающей
отношение -Ни, которое определяет уровень начальных кон-
°т. н
тактных давлений.
Максимальная прочность связи слоев соответствует деформациям
10—13%, большим значениям отношения -Н1^ и большим величи-
П т . н
нам коэффициента плакирования.
Производственное опробование лабораторных исследований под твердило правильность выводов. По разработанной технологии было организовано серийное производство биметаллических труб армкожелезо + сталь ЭИ847, сталь 10 + медь и легированная сталь+медь.
Для определения оптимальных режимов термодиффузионной
обработки биметаллических |
труб при ав </ссн была проведена |
серия опытов по следующей |
методике. |
Горячекатаные трубы из стали ЭИ847 после их расточки и об точки были прокатаны на стане ХПТ-75 на размер 65 X 3,5 мм (е = 65%), обезжирены, осветлены и прошлифованы внутри.
Трубы из армко-железа были прокатаны на стане ХПТ-75 на размер 56 X 2 мм, обезжирены и термически обработаны в защитной
9* |
131 |
атмосфере. Наружная поверхность труб была прошлифована. По лученные трубы составили в пары и провели их совместную раздачу. После обезжиривания поверхностей внутреннюю трубу герметизиро вали и заполнили аргоном под давлением 0,7—0,9 МН/м2 (7—9 ат). Подготовленные таким образом заготовки поместили в муфель, рас положенный в камерной печи с температурой рабочего пространства 1100— 1120° С. Температура печи по длине трубы изменялась от 1100° С (рабочая часть) до 500° С у открытого торца муфеля, что позволило исследовать влияние температуры обработки на проч ность сварки слоев. Температуру обработки по длине трубы контро лировали с помощью перемещаемой термопары, вводимой в муфель. Внутреннее давление для разных труб изменялось в пределах (1,8— 2,4 МН/м2) (18—24 ат), время выдержки от 35 до 90 мин (рис. 62).
Время, мин
Р и |
с . |
62. Г р |
а ф и к |
р е ж и м а т е р |
м о д и ф ф у з и о н н |
о й |
о б р а б о т к и |
б и |
м е т а л л и ч е с к и х |
т р у б р а з м е р о м |
6 5 X 5 , 5 м м |
п р и |
h — 2 м м : |
||
|
1 — и з м е н |
е н и е |
т е м п е р а т у р ы ; |
2 — и з м е н е н и е |
д а в л е н и я |
||
После термодиффузионной обработки из каждого участка трубы, соответствующего определенной температуре обработки, вырезали в продольном и поперечном направлениях образцы для испытания прочности сварки методом растяжения (см. рис. 61). Прочность сварки на срез испытывали также по методикам, описанным выше (см. рис. 10), на кольцевых образцах высотой 3,5 и 20—25 мм, соот ветственно. Прочность сварки слоев составляла 140—230 МН/м2 (14—23 кгс/мм2). Наиболее стабильные результаты дали испытания растяжением и осадкой.
В случае испытания труб с тонкими слоями необходимо изготав ливать продольные образцы (сегменты), так как при испытании коль цевых образцов срезу по границе сварки предшествует смятие слоя.
Прочность сварки слоев стали ЭИ847 возрастает с повышением температуры обработки. Однако выше 1100° С прочность сварки по нижается, что связано, вероятно, с ростом зерна.
Увеличение рабочего внутреннего давления повышает прочность сварки вследствие того, что растет давление на границе сварки. Даль нейшее повышение давления сказывается на прочности сварки отри цательно.
Так как повышение температуры при постоянном рабочем давле нии приводит к росту контактных давлений в связи со снижением
132