Deformação térmica e evolução da microestrutura de tubos de aço soldados de paredes espessas

O tubo soldado de paredes espessas é uma liga de alta temperatura à base de níquel, reforçada por precipitação, difícil de deformar, com uma composição semelhante à da liga ЭИ929 da antiga União Soviética. Seus elementos de liga possuem um alto nível de fortalecimento por solução sólida e fortalecimento por precipitação da fase γ'. Possui excelente resistência à oxidação, resistência à corrosão a quente e excelente resistência ao escoamento, resistência à tração e resistência à fluência em altas temperaturas. É usado principalmente em ambientes com altas temperaturas, tensões complexas e meios corrosivos, como na fabricação de pás de turbinas de motores. Devido à faixa relativamente estreita de parâmetros de processamento térmico desta liga, quando usada para forjamento a quente de pás de trabalho de turbinas, os forjados são propensos a trincas de instabilidade estrutural e outros defeitos, resultando em uma alta taxa de sucata. Portanto, estudar o comportamento de deformação a quente desta liga sob diferentes condições de deformação a quente é de grande importância para a obtenção de forjados qualificados. Os pesquisadores analisaram as características do comportamento reológico da liga por meio de dados obtidos em experimentos de compressão em alta temperatura de tubos soldados de paredes espessas, estabeleceram a equação constitutiva de tubos soldados de paredes espessas dentro da faixa de parâmetros de deformação térmica e estudaram os efeitos da deformação. temperatura e taxa de deformação na microestrutura da liga.

A matéria-prima utilizada no experimento é uma barra laminada a quente de tubo soldado de parede espessa, e a estrutura original é composta principalmente por grãos equiaxiais com granulometria de 10 a 30 μm. A barra foi processada em uma amostra cilíndrica de Φ8 mm × 12 mm, e ranhuras rasas para armazenar lubrificante de alta temperatura foram processadas em ambas as extremidades da amostra. Um experimento de compressão isotérmica foi conduzido em uma máquina de testes Gleeble-1500. As temperaturas de deformação são 1.090, 1.120, 1.150 e 1.180°C, as taxas de deformação são 0,1, 1, 10 e 50 s-1 e o grau máximo de deformação é de aproximadamente 60%. Durante o experimento, a máquina de teste coleta e calcula automaticamente dados de curso, carga, tensão e deformação. Após a conclusão da deformação, a amostra é resfriada com água e, em seguida, a amostra é cortada longitudinalmente, retificada e polida e depois corroída por solução de CuSO4 (20g) + H2SO4 (5ml) + HCl (50ml) + H20 (100ml), e então observado sob um microscópio metalográfico. Microestrutura da liga. Os resultados mostraram que:

1. Quando tubos soldados de paredes espessas são deformados sob diferentes condições, à medida que a deformação aumenta, ocorre amolecimento reológico. A razão para o amolecimento reológico é a recristalização dinâmica da liga durante a deformação térmica. À medida que a taxa de deformação diminui, tanto a deformação quanto a tensão de pico quando a tensão de fluxo atinge seu pico diminuem.

2. Foi estabelecida uma equação constitutiva para a deformação em alta temperatura de tubos soldados de paredes espessas. Os valores calculados da equação estão de acordo com os valores experimentais, e os erros relativos estão ambos abaixo de 8%, indicando que a equação descreve com precisão o comportamento reológico da liga durante a deformação térmica.

3. A temperatura de deformação tem um impacto significativo na microestrutura de tubos soldados de paredes espessas. À medida que a temperatura aumenta, a recristalização dinâmica torna-se suficiente, o tamanho do grão torna-se maior e a uniformidade da estrutura do grão melhora; à medida que a taxa de deformação aumenta, o tamanho do grão primeiro diminui e depois aumenta. Quando a taxa de deformação é 1s-1, a estrutura do grão é relativamente fina.

Soldagem fixa horizontal de tubos de aço inoxidável de paredes espessas: Os tubos de aço inoxidável são longas tiras ocas de aço que são amplamente utilizadas como tubulações para o transporte de fluidos, como petróleo, gás natural, água, gás, vapor, etc. em peso quando têm a mesma resistência à flexão e à torção. São amplamente utilizados na fabricação de peças mecânicas e estruturas de engenharia. Eles também são comumente usados ​​para produzir várias armas convencionais, canos de armas, cartuchos, etc. Para tubos de aço que requerem paredes mais espessas para suportar a pressão do fluido, testes hidráulicos devem ser realizados para verificar sua resistência à pressão e se eles não vazarão, molharão ou expandir sob a pressão especificada. Os tubos de aço inoxidável são divididos em sem costura e com costura. Os tubos de aço inoxidável sem costura também são chamados de tubos sem costura de aço inoxidável. Eles são feitos de lingotes de aço ou tubos sólidos perfurados em tubos capilares e, em seguida, laminados a quente, laminados a frio ou trefilados a frio. As especificações dos tubos de aço sem costura são expressas em termos de diâmetro externo x espessura da parede em milímetros. Os tubos de aço inoxidável comumente usados ​​são 1Cr18Ni9Ti. O seguinte usa o tubo de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti com um diâmetro de 159 mm × 12 mm como exemplo para apresentar seu método de soldagem fixa horizontal.

Primeiro, análise de soldagem: 1. As juntas de topo fixas horizontais de tubo grande de aço inoxidável Cr18Ni9Ti Ф159mm × 12mm são usadas principalmente em tubos que exigem resistência ao calor e a ácidos em equipamentos de energia nuclear e alguns equipamentos químicos. A soldagem é difícil e requer altas juntas de soldagem. A superfície interna deve ser formada, com convexidade moderada e sem concavidade. Inspeções PT e RT são necessárias após a soldagem. No passado, era utilizada soldagem TIG ou soldagem a arco manual. O primeiro tem baixa eficiência e alto custo, enquanto o segundo é difícil de garantir e tem baixa eficiência. Para garantir e melhorar a eficiência, o método de fio de enchimento interno e externo TIG é usado para soldar a camada inferior, e as camadas de enchimento e cobertura de soldagem MAG são usadas para garantir segurança e eficiência. 2. A taxa de expansão térmica e a condutividade elétrica do aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti são muito diferentes daquelas do aço carbono e do aço de baixa liga, e a fluidez da poça fundida é baixa e a formação é ruim, especialmente ao soldar em todas as posições. No passado, a soldagem MAG (Ar+1%~2%O2) de aço inoxidável era geralmente usada apenas para soldagem plana e soldagem de filete plano. Durante o processo de soldagem MAG, o comprimento de extensão do fio de soldagem deve ser inferior a 10 mm, a amplitude de oscilação, frequência, velocidade e tempo de permanência na borda da pistola de soldagem devem ser devidamente coordenados, os movimentos devem ser coordenados e o ângulo do A pistola de soldagem deve ser ajustada a qualquer momento para fazer com que as bordas da superfície da solda sejam fundidas perfeitamente e o formato seja bonito para garantir o preenchimento e a camada de cobertura.

Em segundo lugar, método de soldagem: O material é 1Cr18Ni9Ti, a especificação do tubo é Ф159mm × 12mm, soldagem manual a arco de tungstênio é usada para a base, soldagem blindada de gás misto (CO2 + Ar) para enchimento e soldagem de cobertura, soldagem vertical horizontal fixa em todas as posições .

Terceiro, preparação antes da soldagem: 1. Limpe o óleo e a sujeira e esmerilhe a superfície da ranhura e os 10 mm circundantes para obter um brilho metálico. 2. Verifique se as linhas de água, eletricidade e gás estão em bom estado e se os equipamentos e acessórios estão em boas condições. 3. Monte de acordo com o tamanho. A soldagem por pontos é fixada por nervuras (2 horas, 7 horas e 11 horas são fixadas por nervuras). A soldagem por pontos na ranhura também pode ser usada, mas preste atenção à soldagem por pontos.