ВСТУП

В настоящее час способ електродугового наплавлення електродною стрічкою отримав широке застосування у промисловості. Основними перевагами такого способу наплавлення є: висока продуктивність процесу, равномірне проплавлення основного металу, рассредоточенный ввод теплоты и більш благоприятное ее воздействие на основной металл, возможность за один проход наплавлять слой большой толщины при малом перемешивании наплавленного металла с основным. Такой способ применяют при изготовлении сосудов для химической промышленности, днищ теплообменных аппаратов.

В атомному машинобудуванні широко застосовуються технології наплавлення антикорозійних покриттів із високолегованих аустенітних сталей на контактуючі із робочим середовищем внутрішні поверхні устаткування та трубопроводів, які виготовляються із низьколегованих сталей перлітного структурного класу []. При цьому в отечественной практиці зазвичай застосовують двошарове наплавлення, яке включає перший наплавлений шар, розчинення якого низьколегованим металом-основою компенсуєтся підвищеним вмістом хрому та нікелю, та потім метал другого шару, який має декілька менший вміст цих елементів с додатковим легуванням ніобієм в комбинації, яка у подальшому забезпечить стійкість такого металу до межкристалітної (інтеркристалітної) корозії (МКК) після проведення термічної обробки в поєднанні із необхідним рівнем механічних властивостей [].

1 Призначення, краткая характеристика изделия и условий его работы

Трубна решітка, або трубна дошка є головним елементом конструкції теплообмінних апаратів і парогенераторів. Циліндрична обичайка корпусу закривається з торцівкришками, які приварюються  до корпусу.  Через  численні отвори в цих кришках пропущені тонкостінні трубкималого діаметру. Кінцеві частини цих трубок ввариваютсяв трубні грати або завальцовываются для отриманнягерметичних з'єднань.

Зовні на обидві трубні решітки встановлюються знімніколектори з патрубками впускним і збірним колектори.Корпус теплообмінника також оснащується системоювпускних і випускних трубопроводів.Трубная решетка устанавливается в корпус теплообменника в расчете на весь срок его службы, и не может быть извлечена для ремонта или замены.

Поэтому к данному изделию предъявляются повышенные требования по обеспечению требуемых уровней надежности и работоспособности. Технологический процесс изготовления трубной решетки содержит следующие этапы.

Заготівка для трубної решітки проходит термічний відпал, кування, та попередній рентгенівський контроль якості. Такі дефекти структури як мікротріщини і микрокаверны не допускаються. Затем на специальном высокоточном вертикальном фрезерном станке начинается ее обработка под нужные размеры. Предстоит выровнять плоскости, проточить диаметры, разметить в шестиугольном, шахматном или радиальном порядке сотни отверстий и высверлить их с разделкой под сварку или завальцовку. Глубокое сверление, расточка - все должно быть выполнено с высокой точностью (до 0,05 мм). По завершении механической обработки, изделие еще раз проходит рентгеновский контроль. Когда монтаж теплообменника завершен, проходит его общая проверка на герметичность.

В данной работе в качестве изделия выбрана двухслойная трубная решетка, состоящая из конструкционного и коррозионностойкого слоя. Коррозионностойкий слой наносится на основу с помощью электродуговой наплавки ленточным электродом.

Заготовка под наплавку коррозионностойкого слоя (рис. 3.1) представляет собой поковку в виде цилиндра из конструкционной стали диаметром около 900 мм и высотой 150 мм.

Оскільки заготівка має допуск на механічну обробку, экономически выгодно при серійному виробництві не наплавлять дорогостоящим матеріалом всю поверхню. Тому по межі поковки (≈ 50 мм) производится наплення бурта заввишки 10-15 мм электродной проволокой промежуточного состава (12Х18Н10Т). Затем производится проточка бурта с образованием пологого уклона к основному металлу. Конструкция изделия и размеры приведены на рис. 1.1.

Маса виробу – 802,5 кг. Маса наплавленного металу коррозионностойкого шару – 68 кг.

Малюнок 1.1 - Заготівка трубної решітки

Матеріалом для заготівки трубної решітки служит сталь 20 (ГОСТ 1050-74). Це конструкційнна вуглецева якісна сталь, яка використовується для виготовлення таких виробів, як труби перегрівачів, колекторів и трубопроводів котлів високого тиску, листи для штампованих деталей, цементируемые детали для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350 град. Обладает хорошей свариваемостью, не склонна к отпускной хрупкости и не чувствительна к образованию флокенов.

Критические точки материала имеют следующие значения, °С: Ac₁=724, Ac₃ = 845, Ar₃ = 815, Ar₁ = 682.

Химический состав и механические свойства стали приведены в табл. 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 – Хімічний склад сталі 20,%

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0,17 – 0,24	0,17 – 0,37	0,35 – 0,65	до 0,25	до 0,04	до 0,04	до 0,25	до 0,25	до 0,08

Таблиця 1.2 – Механічні властивості сталі 20 при 20^◦С

Сортамент	Размер, мм	σв МПа	σT МПа	δ, %	Ψ, %	KCU кДж/м2	Термообработка
Прокат горячекатаный	до 80	420	250	25	55		Нормализация
Пруток		480	270	30	62	1450	Отжиг 880 – 900 oC
		510	320	30,7	67	1000	Нормализация 880 – 920 oC