1.3.2 Оценка свариваемости основного металла изделия

Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочное соединение без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилег ающей к нему околошовной зоне.

Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологии и оборудования можно улучшить свариваемость материалов. Технологическую свариваемость не следует рассматривать в отрыве от технологического процесса изготовления изделия.

Общим и характерным для высокочастотной сварки является ярко выраженная локальность нагрева в сочетании с высокими скоростями сварки. Ширина зоны термического влияния в области сварного соединения 1– 5 мм.

Температурные градиенты в зоне шва достигают 1000 град/мм, что обуславливает мощный тепловой поток от нагреваемых участков к холодным и, следовательно, высокие скорости охлаждения шва и околошовной зоны. Эти скорости для стали 22ГЮ выше критических, и как следствие этого, в зоне сварного соединения будут образовываться хрупкие структурные составляющие (мартенсит и тростит).

При рассмотрении вопроса о свариваемости металла изделия необходимо определить степень влияния отдельных легирующих элементов. Определим склонность материала к образованию горячих и холодных трещин, проведём оценку зоны термического влияния. Склонность материала к образованию холодных трещин определим по формуле 1:

Д ля стали 22ГЮ:

С клонность к возникновению горячих трещин определим по формуле 2:

Для стали 22ГЮ:

О ценку по твёрдости ЗТВ проводим по формуле 3:

Для стали 22ГЮ:

Полученное значение эквивалента углерода характеризует хорошую свариваемость стали. Не требуется предварительного подогрева кромок и самого изделия, что исключает вероятность образования холодных и горячих трещин, но HV=356.95>350 показывает что сталь 22ГЮ склонна к образованию закалочных структур в зоне термического влияния.

Швы, сваренные на низкоуглеродистых сталях всеми способами сварки, обладают удовлетворительной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода в данных сталях.

Низколегированные стали, обладают хорошей свариваемостью практически при всех способах сварки.

Технологией производства обсадных труб высокочастотной сваркой предусмотрена термическая обработка сварного изделия непосредственно после сварки для обеспечения распада закалочных структур на феррито-перлитную смесь, и повышения коррозионной стойкости сварного соединения.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод: технологическая свариваемость в комплексе с технологическим процессом – хорошая.

1.3.3 Определение норм расхода и коэффициента использования основного материала

Рулонная сталь марки 22ГЮ поставляется в рулонах шириной 1800 мм, толщина стенки 10,03 мм.

Предельные отклонения не должны превышать установленных требований технических условий величин:

по ширине рулона +25÷0мм;

по толщине ± 0,40мм.

Расчёт расходного коэффициента основного металла при производстве электросварных обсадных труб.

1) Исходные данные:

1.1) Длина рулона, м L_P 200

1.2) Длина языка, м L_Я 1,4

1.3) Количество рулонов, получаемых с языком, % m₃ 100

1.4) Ширина рулона, м B 1,8

1.5) Допуск по ширине, м ΔB 0,025

1.6) Величина боковой обрези, м b 0,054

1.7) Длина порезанного на АПР рулона, м L_P^’ 197,2

1.8) Обрезь конца рулона перед стыковой сваркой, м L_{Я СТ} 0,30

1.9) Скорость сварки, м/с V_C 0,5

1.10) Фактическое время работы стана между

двумя заправками, ч t_ЗАП 120

1.11) Длина полосы на заправку, м L_ЗАП 70

1.12) Длина полосы наладку, м Lнал 80

1.13) Ширина ленты необходимой для формовки

труб, м В_Н 0,771

1.14) Толщина исходного металла, м δ_М 0,01003

1.15) Часть исходного металла идущего на

образование грата, % n₁₀ 50

1.16) Длина рулона после обрезки концов, м L_Р^” 196,6

1.17) Число стыков, шт р 2

1.18) Длина обрези на первом стыке, м L_ОБР 2

1.19) Партия труб на котором отбираются

образцы, шт Р 200

1.20) Длина трубы после порезки, м L_ТР 11

1.21) Суммарная длина образцов для

испытания, м Σl_ОБР 1,6

1.22) Время работы стана между сменами

резцов, час t₂ 1,5

1.23) Длина вырезаемой трубы с «окном», м L_ОБР^’ 13

2) Частные расходные коэффициенты.

2.1) Обрезка концов рулона на АПР, коэффициент К₁ определим по формуле 4:

2 .2) Обрезка кромок полосы на АПР коэффициент К₂ определим по формуле 5:

2.3) Обрезка концов рулонов на стане перед стыковой сваркой коэффициент К₃ определим по формуле 6:

2 .4) Заправка стана коэффициент К₄ определим по формуле 7:

2 .5) Снятие грата коэффициент К₅ определим по формуле 8:

2 .6) Удаление поперечного стана коэффициент К₆ определим по формуле 9:

2 .7) Контроль качества труб коэффициент К₇ определим по формуле 10:

2 .8) Замена резца на внутреннем гратоснимателе коэффициент К₈ определим по формуле 11:

2.9) Трубы не прошедшие ЛТО коэффициент К₉ равен:

K₉=1,02958.

2.10) Трубы получившие дефекты и отбракованные во время калибровки:

K₁₀=1,00362.

Расходный коэффициент основного металла для производства обсадных труб на 1 тонну определим по формуле 12:

К_общ=К₁ · К₂ · К₃ · К₄ · К₅ · К₆ · К₇ · К₈· К₉· К₁₀; (12)

К_общ1=1,01276·1,03970·1,00305·1,00069·1,00654·1,01027·1,00073 ·1,00484·1,02958·1,00362=

=1,11673; (12)

Потребность основного металла для обеспечения выпуска годовой программы по базовому варианту определим из формулы 13:

Q=N_г ·К_общ1=350000 ·1,11673=390855,5 тн; (13);

В предлагаемом проекте за счёт установки стабилизирующей клети перед калибровочным станом уменьшается количество труб получивших дефекты во время прохождения калибровочных клетей и правильных кассет калибровочного стана ТЭСА 114-245 и уменьшится количество труб без ЛТО, что приведёт к уменьшению К₉ и К₁₀. Для данного проекта они будут равны К_9п=1,02876; K_10п=1,00210. Значение К_общ2 определим по формуле 12 заменив значение К₉ и К₁₀ на К_9п, K_10п:

К_общ2=1,01276·1,03970·1,00305·1,00069·1,00654·1,01027·1,00073 ·1,00484·1,029876·1,00210=

=1,11415; (12)

Экономия основного металла составит на 1 тонну труб:

1,11673 - 1,11415=0,00258 т.

На годовую программу:

0,00258·350000=903 т.

Потребность основного металла для обеспечения выпуска годовой программы по проектному варианту определим из формулы 13 заменив значение К_общ1 на К_общ2:

Q=N_г ·К_общ2=350000 ·1,11415=389952,5,5 т.; (13);