Primeiramente, deformação térmica e evolução da microestrutura de tubos de aço soldados de paredes espessas: Os tubos de aço soldados de paredes espessas são uma liga de níquel de alta temperatura, reforçada por precipitação, que apresenta baixa deformação. Sua composição é similar à da liga ЭИ929 da antiga União Soviética, apresentando altos níveis de fortalecimento por solução sólida dos elementos de liga e por precipitação da fase γ'. Possuem excelente resistência à oxidação, à corrosão a quente, ao limite de escoamento, à tração e à fluência em altas temperaturas. São utilizados principalmente em ambientes com altas temperaturas, tensões complexas e meios corrosivos, como na produção de pás de turbina para motores de aeronaves. Devido à faixa relativamente estreita de parâmetros de processamento a quente da liga, quando utilizada como forjado a quente para pás de turbina, as peças forjadas são propensas a defeitos como instabilidade estrutural e trincas, resultando em alta taxa de refugo. Portanto, o estudo do comportamento de deformação térmica da liga sob diferentes condições de deformação a quente é de grande importância para a obtenção de peças forjadas qualificadas. Os pesquisadores analisaram as características do comportamento reológico da liga por meio dos dados obtidos no teste de compressão em alta temperatura de tubos de aço soldados de paredes espessas, estabeleceram a equação constitutiva do tubo de aço soldado de paredes espessas dentro da faixa de parâmetros de deformação a quente e estudaram os efeitos da temperatura de deformação e da taxa de deformação na microestrutura da liga. As matérias-primas utilizadas no experimento são barras laminadas a quente de tubos de aço soldados de paredes espessas. A estrutura original é composta principalmente por grãos equiaxiais com tamanho de 10 a 30 μm. As barras são processadas em corpos de prova cilíndricos de Φ8mm×12mm. Sulcos rasos para armazenamento de lubrificantes de alta temperatura são processados em ambas as extremidades dos corpos de prova. Os experimentos de compressão isotérmica são realizados em uma máquina de ensaio Gleeble-1500. As temperaturas de deformação são 1090, 1120, 1150 e 1180 °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 ensaio coleta e calcula automaticamente os dados de deslocamento, carga, tensão e deformação. Após a conclusão da deformação, o corpo de prova é resfriado em água e, em seguida, cortado longitudinalmente, lixado, polido e corroído com uma solução de CuSO₄ (20 g) + H₂SO₄ (5 ml) + HCl (50 ml) + H₂O (100 ml). A microestrutura da liga é observada em um microscópio metalográfico. Os resultados dos ensaios mostram que:
1. Quando um tubo de aço soldado de paredes espessas é deformado sob diferentes condições, ocorre amolecimento reológico com o aumento da deformação. A razão para o amolecimento reológico é que a liga sofre recristalização dinâmica durante o processo de deformação a quente. À medida que a taxa de deformação diminui, tanto a deformação quanto a tensão máxima, quando a tensão de escoamento atinge o valor máximo, diminuem.
2. Foi estabelecida a equação constitutiva para a deformação a alta temperatura de tubos de aço soldados de paredes espessas. O valor calculado pela equação apresenta boa concordância com o valor experimental, e o erro relativo é inferior a 8%, indicando que a equação descreve com precisão o comportamento reológico da liga durante a deformação a quente.
3. A temperatura de deformação tem um efeito significativo na microestrutura do tubo de aço soldado de paredes espessas. Com o aumento da temperatura, a recristalização dinâmica torna-se mais eficiente, o tamanho do grão aumenta e a uniformidade da estrutura granular também aumenta; com o aumento da taxa de deformação, o tamanho do grão primeiro diminui e depois aumenta. Quando a taxa de deformação é de 1 s⁻¹, a estrutura granular é relativamente fina.
Em segundo lugar, soldagem horizontal fixa de tubos de aço inoxidável de paredes espessas: Os tubos de aço inoxidável são um tipo de tira longa e oca de aço, amplamente utilizada como tubulação para o transporte de fluidos, como petróleo, gás natural, água, gás de carvão, vapor, etc. Os tubos de aço inoxidável são leves quando suas resistências à flexão e à torção são iguais. Eles são amplamente utilizados na fabricação de peças mecânicas e estruturas de engenharia, e também são frequentemente usados na produção de diversas armas convencionais, canos de armas, projéteis, etc. Para tubos de aço que suportam pressão de fluidos, são necessárias paredes mais espessas, e testes hidráulicos devem ser realizados para verificar sua resistência à pressão e garantir que não haja vazamentos, saturação ou expansão 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 de aço inoxidável sem costura. Eles são feitos de lingotes de aço ou tubos sólidos por meio de perfuração para formar tubos brutos e, em seguida, laminados a quente, laminados a frio ou trefilados a frio. As especificações dos tubos de aço sem costura são expressas em milímetros de diâmetro externo × espessura da parede. Os tubos de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti são comumente usados. A seguir, será utilizado como exemplo um tubo de aço inoxidável 1Cr18Ni9Ti com diâmetro de Ф159mm×12mm para apresentar seu método de soldagem horizontal fixa.
1. Análise de soldagem:
①A junta de topo fixa horizontal para tubos de aço inoxidável Cr18Ni9Ti de grandes dimensões (Ф159mm×12mm) é utilizada principalmente em equipamentos de energia nuclear e alguns equipamentos químicos que exigem resistência ao calor e a ácidos. A dificuldade de soldagem é alta e os requisitos para a junta soldada são muito elevados. A superfície interna deve apresentar conformação, convexidade moderada e ausência de concavidades. Inspeções por líquido penetrante (LP) e radiografia (RT) são obrigatórias após a soldagem. Anteriormente, utilizavam-se soldagem TIG ou soldagem a arco manual. A primeira é ineficiente e dispendiosa, enquanto a segunda é difícil de garantir e ineficiente. Para garantir e melhorar a eficiência, utiliza-se soldagem TIG com arame interno e externo para a camada inferior e soldagem MAG para as camadas de enchimento e acabamento, garantindo assim eficiência e durabilidade.
O aço inoxidável ②1Cr18Ni9Ti apresenta uma grande diferença na taxa de expansão térmica e na condutividade em comparação com o aço carbono e o aço de baixa liga, resultando em uma poça de fusão com baixa fluidez e má conformação, especialmente em soldagem em todas as posições. Anteriormente, a soldagem MAG (Ar + 1% a 2% O₂) de aço inoxidável era geralmente utilizada apenas para soldagem plana e soldagem de cantos planos. Durante o processo de soldagem MAG, o comprimento de extensão do arame é inferior a 10 mm, a amplitude de oscilação, a frequência, a velocidade e o tempo de permanência na borda da tocha de soldagem são adequadamente coordenados, os movimentos são sincronizados e o ângulo da tocha de soldagem é ajustado continuamente para garantir que a borda da superfície de solda seja fundida de forma uniforme e com um acabamento perfeito, assegurando o preenchimento e a cobertura da camada.
2. Método de soldagem:
O material é 1Cr18Ni9Ti, a especificação do tubo é Ф159mm×12mm, a soldagem manual a arco com gás inerte de tungstênio é usada para a base, a soldagem com gás misto (CO2+Ar) é usada para o enchimento e a soldagem de cobertura, e a soldagem é feita em posição fixa vertical e horizontal.
3. Preparação antes da soldagem:
① Limpe o óleo e a sujeira e lixe a superfície da ranhura e os 10 mm ao redor para produzir brilho metálico.
② Verifique se as tubulações de água, eletricidade e gás estão desobstruídas e se os equipamentos e acessórios estão em boas condições.
③ Monte de acordo com o tamanho e utilize fixação com placa de reforço para soldagem de posicionamento (2 pontos, 7 pontos e 11 pontos são utilizados para fixação com placa de reforço). A soldagem de posicionamento na ranhura também pode ser utilizada, mas atente-se ao posicionamento da soldagem.
Data da publicação: 26/12/2024