Сварка криогенных сталей ОН6, ОН9 высоконикелевыми электродами ОЗЛ-44

 (Часть I)

     Одними из самых перспективных конструкционных материалов являются коррозионно-стойкие ферритные стали с содержанием никеля до 9%. С шестидесятых годов прошлого века стали такого типа нашли применение для изготовления изотермических резервуаров, предназначенных для хранения сжиженного газа. В изотермических резервуарах температура хранения продукта составляет  -196°С. Эти резервуары имеют сложную конструкцию из 2-х стенок и теплоизоляцией между наружной и внутренней стенкой. В зависимости от условий эксплуатации, в основном, агрессивности среды и температуры, выбирается материал внутренней оболочки. В мировой практике для хранения сжиженного этилена при температуре  -104°С применяют сталь ОН6, а для хранения сжиженного природного газа (метана) при температуре -163°С – сталь ОН9. Стали такого типа имеют низкое содержание углерода, низкую концентрацию прочих легирующих элементов и примесей, представляя, таким образом, бинарный железо-никелевый сплав. Мировой и отечественной промышленностью накоплен определенный опыт изготовления резервуаров из никелевых сталей,  которые зарекомендовали себя достаточно технологичными в переработке, имеющие вязкий характер разрушения при низких температурах и сравнительно дешевым материалом. Химический состав отечественной стали ОН6 следующий: углерод не более 0,06%, марганец 0,3-0,6%, кремний 0,15-0,3%, никель 6,5-7,0%, сера не более 0,02%, фосфор не более 0,02%. Химический состав стали 0Н9: углерод не более 0,06%, марганец 0,3-0,6%, кремний 0,15-0,3%, никель 8,5-9,5%, сера не более 0,02%, фосфор не более 0,02%. Свариваемость перечисленных выше сталей достаточно хорошо изучена, для сварки этих сталей используются различные способы сварки, в том числе и ручную электродуговую, и сварочные материалы двух типов: аустенитные и ферритные. Одной из специфических особенностей сварки никелевых сталей является магнитное дутьё, затрудняющее процесс сварки на переменном токе.  Для его устранения необходимо или размагничивать листы основного металла, подаваемые на сварку, или наводить дополнительное магнитное дутье в зоне сварки. Остаточная намагниченность листов не должна превышать 50 Гс. Возможно также применение для сварки переменного тока, для чего используются специальные источники питания или электроды. При сварке плавящимся электродом в инертной среде выявлена повышенная склонность к межваликовым несплавлениям, что связано с повышенным коэффициентом расплавления электрода и малым расплавлением основного металла. Устраняют этот недостаток изменением состава защитной газовой смеси. Другой спецификой сварных соединений никелевых сталей является различие механических свойств металла шва для разных пространственных положений сварки. Изменение условий кристаллизации металла шва при выполнении горизонтальных, вертикальных и потолочных швов и вызванное этим изменение ориентации зерен относительно оси швов приводят к увеличению прочностных характеристик. Практически для ручной дуговой сварки применяют только высоконикелевые аустенитные электроды, содержащие 60-70% никеля. Использование сварочных материалов с меньшим содержанием никеля приводит к образованию в металле шва у линии сплавления узкой зоны (шириной до 50 мкм) с мартенситной структурой. Следствием этого является охрупчивание сварного соединения, выявленное при испытаниях на ударный изгиб при -196°С образцов с надрезом по линии сплавления нескошенной кромки. Высоколегированные сварочные электроды обеспечивают хорошие показатели прочности и пластичности сварных соединений. При перемешивании основного и присадочного материала в зоне сплавления отсутствуют следы мартенсита. Наряду с этим достигаются близкие значения коэффициентов линейного расширения металла шва и основного металла в интервале температур от 0 до -196°С Последнее  обеспечивает минимум внутренних напряжений в стенках резервуаров при рабочих температурах.

 (Часть II)

Поиск по сайту