Deformación térmica y evolución de la microestructura de tubos de acero soldados de paredes gruesas

La tubería soldada de paredes gruesas es una aleación de alta temperatura a base de níquel reforzada por precipitación, difícil de deformar, con una composición similar a la de la aleación ЭИ929 de la antigua Unión Soviética. Sus elementos de aleación tienen un alto nivel de fortalecimiento por solución sólida y fortalecimiento por precipitación de la fase γ'. Tiene una excelente resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión en caliente y excelente límite elástico, resistencia a la tracción y resistencia a la fluencia a altas temperaturas. Se utiliza principalmente en entornos con altas temperaturas, tensiones complejas y medios corrosivos, como en la fabricación de álabes de turbinas de motores. Debido al rango relativamente estrecho de parámetros de procesamiento térmico de esta aleación, cuando se utiliza para el forjado en caliente de álabes de turbina, las piezas forjadas son propensas a sufrir grietas por inestabilidad estructural y otros defectos, lo que resulta en una alta tasa de desechos. Por lo tanto, estudiar el comportamiento de deformación en caliente de esta aleación en diferentes condiciones de deformación en caliente es de gran importancia para obtener piezas forjadas calificadas. Los investigadores analizaron las características del comportamiento reológico de la aleación a través de datos obtenidos de experimentos de compresión a alta temperatura de tubos soldados de paredes gruesas, establecieron la ecuación constitutiva de tubos soldados de paredes gruesas dentro del rango de parámetros de deformación térmica y estudiaron los efectos de la deformación. temperatura y velocidad de deformación en la microestructura de la aleación.

La materia prima utilizada en el experimento es una barra laminada en caliente de tubo soldado de paredes gruesas, y la estructura original se compone principalmente de granos equiaxiales con un tamaño de grano de 10 a 30 μm. La barra se procesó en una muestra cilíndrica de Φ8 mm × 12 mm, y se procesaron ranuras poco profundas para almacenar lubricante a alta temperatura en ambos extremos de la muestra. Se realizó un experimento de compresión isotérmica en una máquina de prueba Gleeble-1500. Las temperaturas de deformación son 1090, 1120, 1150 y 1180°C, las velocidades de deformación son 0,1, 1, 10 y 50 s-1 y el grado máximo de deformación es aproximadamente 60%. Durante el experimento, la máquina de prueba recopila y calcula automáticamente datos de carrera, carga, tensión y deformación. Una vez completada la deformación, la muestra se enfría con agua y luego la muestra se corta longitudinalmente, se muele y se pule y luego se corroe con una solución de CuSO4 (20 g) + H2SO4 (5 ml) + HCl (50 ml) + H20 (100 ml). y luego observado bajo un microscopio metalográfico. Microestructura de aleación. Los resultados mostraron que:

1. Cuando los tubos soldados de paredes gruesas se deforman en diferentes condiciones, a medida que aumenta la tensión, se produce un ablandamiento reológico. La razón del ablandamiento reológico es la recristalización dinámica de la aleación durante la deformación térmica. A medida que la tasa de deformación disminuye, tanto la deformación como la tensión máxima cuando la tensión de flujo alcanza su pico disminuyen.

2. Se estableció una ecuación constitutiva para la deformación a alta temperatura de tuberías soldadas de paredes gruesas. Los valores calculados de la ecuación concuerdan bien con los valores experimentales y los errores relativos están ambos por debajo del 8%, lo que indica que la ecuación describe con precisión el comportamiento reológico de la aleación durante la deformación térmica.

3. La temperatura de deformación tiene un impacto significativo en la microestructura de los tubos soldados de paredes gruesas. A medida que aumenta la temperatura, la recristalización dinámica se vuelve suficiente, el tamaño del grano aumenta y mejora la uniformidad de la estructura del grano; A medida que aumenta la velocidad de deformación, el tamaño del grano primero disminuye y luego aumenta. Cuando la tasa de deformación es 1s-1, la estructura del grano es relativamente fina.

Soldadura fija horizontal de tubos de acero inoxidable de paredes gruesas: Los tubos de acero inoxidable son tiras largas y huecas de acero que se utilizan ampliamente como tuberías para el transporte de fluidos, como petróleo, gas natural, agua, gas, vapor, etc. Los tubos de acero inoxidable son más ligeros. en peso cuando tienen la misma resistencia a la flexión y torsión. Se utilizan ampliamente en la fabricación de piezas mecánicas y estructuras de ingeniería. También se usan comúnmente para producir diversas armas convencionales, cañones de armas, proyectiles, etc. Para tuberías de acero que requieren paredes más gruesas para soportar la presión del fluido, se deben realizar pruebas hidráulicas para verificar su resistencia a la presión y que no tengan fugas, se mojen o expandirse bajo la presión especificada. Los tubos de acero inoxidable se dividen en sin costura y con costura. Los tubos de acero inoxidable sin costura también se denominan tubos sin costura de acero inoxidable. Están hechos de lingotes de acero o de tubos macizos perforados en tubos capilares y luego laminados en caliente, en frío o estirados en frío. Las especificaciones de los tubos de acero sin costura se expresan en términos de diámetro exterior × espesor de pared en milímetros. Los tubos de acero inoxidable más utilizados son 1Cr18Ni9Ti. A continuación se utiliza el tubo de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti con un diámetro de 159 mm × 12 mm como ejemplo para presentar su método de soldadura fija horizontal.

Primero, análisis de soldadura: 1. Las juntas a tope fijas horizontales para tuberías grandes de acero inoxidable Cr18Ni9Ti de Ф159 mm × 12 mm se utilizan principalmente en tuberías que requieren resistencia al calor y al ácido en equipos de energía nuclear y algunos equipos químicos. La soldadura es difícil y requiere juntas de soldadura altas. Se requiere que la superficie interior esté formada, con convexidad moderada y sin concavidad. Se requieren inspecciones PT y RT después de soldar. Antiguamente se utilizaba la soldadura TIG o la soldadura por arco manual. El primero tiene baja eficiencia y alto costo, mientras que el segundo es difícil de garantizar y tiene baja eficiencia. Para garantizar y mejorar la eficiencia, se utiliza el método de alambre de relleno interior y exterior TIG para soldar la capa inferior, y las capas de relleno y cubierta de soldadura MAG se utilizan para garantizar seguridad y eficiencia. 2. La tasa de expansión térmica y la conductividad eléctrica del acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti son muy diferentes de las del acero al carbono y del acero de baja aleación, y la fluidez del baño fundido es pobre y la conformación es pobre, especialmente cuando se suelda en todas las posiciones. En el pasado, la soldadura MAG (Ar+1%~2%O2) de acero inoxidable generalmente solo se usaba para soldadura plana y soldadura de filete plano. Durante el proceso de soldadura MAG, la longitud de extensión del alambre de soldadura debe ser inferior a 10 mm, la amplitud de oscilación, la frecuencia, la velocidad y el tiempo de permanencia del borde de la pistola de soldadura deben coordinarse adecuadamente, los movimientos deben coordinarse y el ángulo del La pistola de soldar debe ajustarse en cualquier momento para que los bordes de la superficie de soldadura se fusionen perfectamente y la forma sea hermosa para garantizar una capa de relleno y cobertura.

En segundo lugar, método de soldadura: el material es 1Cr18Ni9Ti, la especificación de la tubería es Ф159 mm × 12 mm, se utiliza soldadura manual por arco de tungsteno para la base, soldadura protegida con mezcla de gas (CO2+Ar) para soldadura de llenado y cubierta, soldadura vertical horizontal fija en todas las posiciones. .

En tercer lugar, preparación antes de soldar: 1. Limpie el aceite y la suciedad y esmerile la superficie de la ranura y los 10 mm circundantes para darle un brillo metálico. 2. Verifique que las líneas de agua, electricidad y gas estén bien y que los equipos y accesorios estén en buenas condiciones. 3. Montar según el tamaño. La soldadura por puntos se fija mediante nervaduras (las 2, las 7 y las 11 se fijan mediante nervaduras). También se puede utilizar la soldadura por puntos en ranura, pero preste atención a la soldadura por puntos.