МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ

НИЗКОЛЕГИРОВАННАЯ РУЛОННАЯ СТАЛЬ МАРКИ 08Г2СФБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Задача снижения металлоемкости и повышения эффективности производства крупногабаритных рулонированных сосудов высокого давления обусловливает необходимость освоения промышленного производства низколегированной рулонной стали шириной 1700 мм

с пределом прочности не менее 600 МПа взамен рулонной стали 10Г2С1 шириной 1500 мм с пределом прочности 520 МПа [1].

В данной работе исследовали механические свойства рулонной стали 08Г2СФБ, а также свойства сварных соединений из нее. Опыт­но-промышленные партии стали были выплавлены в кислородном кон­верторе, отлиты способом непрерывной разливки в слябы весом до 28 т, из которых затем методом контролируемой прокатки на непре­рывном стане изготовили полосы толщиной 4—5 мм и шириной 1500 мм и смотали их в рулоны весом до 28 т. Метод контролируемой прокатки [2] предусматривает строгое регламентирование условий нагрева, температурного интервала пластической деформации, осо­бенно температуры конца прокатки (840—870 °С), степени обжатия в последних пропусках, скорости охлаждения после обжатия и темпе­ратуры полос при сматывании в рулон (550—620 °С). Химический сос­тав исследуемой стали приведен в табл. 1.

Результаты испытания механических свойств рулонной стали 08Г2СФБ толщиной 4 мм (образцы вырезаны по длине и ширине рулона) (табл. 2—4) свидетельствуют о том, что свойства металла по длине и ширине полосы, изготовленной способом контролируемой прокатки, одинаковы [5]. Сталь 08Г2СФБ обеспечивает предел проч­ности 600 МПа.

Исследовано влияние термической обработки (отпуска) после сварки на механические свойства стали, а также влияние механичес­кого старения на ударную вязкость стали (табл. 5, 6).

Разработанная технология изготовления рулонированной сталь­ной полосы толщиной 4—5 мм и шириной до 1800 мм из стали 08Г2СФБ способом контролируемой прокатки обеспечивает получе­ние металла мелкозернистой ферритно-перлитной структуры с разме­ром зерна 11—12 (ГОСТ 5639—65) с требуемыми механическими свойствами.

На промышленную поставку высокопрочной горячекатаной ру­лонной стали 08Г2СФБ толщиной 4—6 мм и шириной до 1800 мм с пределом прочности 600 МПа, предназначенной для рулонированных сосудов высокого давления, утверждено Изменение № 1 к техниче­ским условиям ТУ—14—1—2551—78.

Исследованы свариваемость и свойства сварных соединений ру­лонной стали 08Г2СФБ.

Результаты исследований показали, что сталь 08Г2СФБ, испытан­ная по методике ИМЕТ и МВТУ им. Баумана [3], устойчива к обра­зованию горячих трещин при сварке и аналогична стали 10Т2С1, при­меняемой в настоящее время для изготовления рулонированных сосу­дов высокого давления. При газовой резке стали 08Г2СФБ в зоне тер­мического влияния отсутствуют малопластичные закалочные струк­туры с повышенной твердостью. В связи с этим сварка стали 08Г2СФБ толщиной до 4 мм может производиться без механической обработки по кромкам со следами газовой резки.

Сварные соединения стали 08Г2СФБ толщиной 4 мм, имитирую­щие стыковые продольные швы обечаек, выполненные ручной дуговой сваркой электродами УОНИ 13/55 и автоматической сваркой прово­локой Св-08Г2С под флюсом АН-43 обеспечивают получение равно­прочных с основным металлом швов, высокие пластические свойства

Таблица б. Механические свойства стали 08Г2СФВ после отпуска

в течение 42 ч

и ударную вязкость. Механические свойства сварных соединений ^ исходном состоянии и после отпуска при температуре 580—600 °С приведены в табл. 7, а результаты измерения твердости в различных зонах — в табл. 8 [6].

Отпуск при 580—600 °С не снижает прочность сварных соединений толщиной 4 мм.

Свойства многослойных сварных соединений, моделирующих коль­цевые швы, исследовали на плоских образцах (пакетах) толщиной 100 мм, собранных из пластин толщиной 4 мм. Торцы пакетов обра­батывали под наплавку механическим способом. Наплавку торцов пакетов осуществляли в один слой высотой 8 мм металлической крош­кой типа 08А проволокой Св-08Г2С диаметром 3 мм под флюсом АН-60 с поперечными колебаниями электрода по режиму: сила тока 750— 800 А; напряжение дуги 38—40 В; скорость наплавки 4,4 м/ч, скорость колебаний электродов 116 м/ч, амплитуда колебаний 100 мм. Автома­тическую сварку наплавленных пакетов выполняли с предваритель-

ным подогревом до температуры 150 °С при постоянном токе обратной полярности проволокой Св-08Г2С диаметром 3 мм под флюсом АН-43 по режиму: сила тока 450—500 А; напряжение дуги 37—38 В; ско­рость сварки 20—21 м/ч.

Результаты механических испытаний образцов на растяжение и ударная вязкость различных зон сварного соединения приведены в табл. 9, 10.

Результаты исследований сварных соединений толщиной 100 мм показывают, что выбранные сварочные материалы — проволока Св-08Г2С в сочетании с флюсами АН-60 и АН-43 — на принятых ре­жимах сварки и наплавки обеспечивают требуемые прочностные свойства кольцевых сварных швов рулонированных сосудов. Пласти­ческие свойства сварных соединений и ударная вязкость, как при повышенных, так и пониженных температурах достаточно высокие, f На основании выполненных исследований выданы рекомендации для разработки промышленной технологии наплавки и сварки ру-

лонированных сосудов из стали 08Г2СФБ. Получено разрешение на применение новой низколегированной рулонной стали марки 08Г2СФБ для изготовления рулонированных сосудов, работающих при температурах от —40 до 300 °С. Технико-экономическое сравне­ние применения рулонных сталей 08Г2СФБ и 10Г2С1 показывает, что вес цилиндрической части сосуда диаметром 2400 мм снижается на 20 %, трудозатраты — на 18 и себестоимость — на 16 %.