Совершенствование технологии изготовления узла «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого тепло-обменного аппарата из жаропрочной стали 15х5м применением лазерной сварки

Научная библиотека Комментариев к записи Совершенствование технологии изготовления узла «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого тепло-обменного аппарата из жаропрочной стали 15х5м применением лазерной сварки нет

Р. Ф. Тукаев, А.М. Файрушин, А.В. Сисанбаев, Т.М. Кучуков // Журнал: Современное машиностроение. Наука и образование, Издательство: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (Санкт-Петербург), 3/2013, с: 1179-1185, УДК: 621.565.952.74: 621.791.72

В работе рассмотрен вопрос применимости лазерной сварки для решения ряда проблем, связанных с влиянием сварочных напряжений на технологическую прочность сварного шва, при изготовлении узла «труба — трубная решетка» с использованием традиционного способа дуговой сварки. Результаты экспериментов показали, что за счет локальных тепловложений и уменьшения размеров сварочной ванны и зон термического влияния, лазерная сварка позволяет значительно минимизировать влияние напряжений на геометрические параметры трубной решетки, а также избежать появления трещин.

Описание на английском языке:

15Х5М (15Cr5Mo) Shell and tube heat exchanger tube sheet production modification with laser welding
Raul F. Tukaev, Ph.D. Ajrat M. Fajrushin, Ph.D. Albert V. Sisanbaev, Timur M. Kuchukov, Ufa State Petroleum Technological University, Russia,
Abstract
The article is devoted to applicability of laser welding for the solve of a number of the problems arising at production of the «tube – tube sheet» unit with way of arc welding using, connected with influence of residual and welding stresses. The results have shown that due to local heatinvestments and reduction of the sizes of a molten pool and heat–affected zones, laser welding allows to improve production technology of this unit, to minimize influence of stresses on geometrical parameters of tube sheet, to avoid emergence of cracks.

Для решения проблемы влияния остаточных и сварочных напряжений на сборку, а также для снижения трудоемкости и повышения точности изготовления узла «труба – трубная решетка» предлагается рассмотреть возможность присоединения труб к трубной решетке способом лазерной сварки.

Обладая таким свойством, как высокая концентрация энергии при малом пятне нагрева, лазер позволяет вести процесс сварки с меньшими тепловложениями и, как следствие, меньшими размерами сварочной ванны и зон термического влияния, четко контролируя технологические параметры и глубину проплавления. Данный немаловажный фактор позволяет найти решение проблемы влияния сварочных напряжений на прогиб трубной решетки и уменьшить ее толщину, что позволит добиться уменьшения затрат на изготовление трубного пучка. Также на снижение трудоемкости процесса приваривания труб к трубной решетке влияет высокое качество сварного шва при отсутствии необходимости подогрева и термообработки за один проход. Однако, лазер, как прецизионный инструмент, предъявляет свои требования к подготовке присоединяемых деталей и культуре производства в целом.

Локальный нагрев и малый размер пятна требует точного сопряжения свариваемых поверхностей.
Для изучения свойств сварного шва в узле «труба – трубная решетка» и выработки пробной технологии получения сварного узла, выполненном способом лазерной сварки, была произведена сварка заготовки из стали 15Х5М, имитирующей данный узел. Сварка производилась без присадочного материала на торцевой поверхности заготовки по окружности предварительно развальцованной трубки (глубина проплавления ~ ок. 5 мм), промышленным волоконным лазерным сварочным комплексом на базе ООО СП «Лазертех» г. Санкт-Петербург.
Для выявления микроструктуры шва, полученного лазерной сваркой понадобилось применение электрохимического травления (катод – нержавеющая сталь, анод – образец) в 5% растворе азотной кислоты HNO3 в этиловом спирте в течение времени t ~ 3 мин при напряжении V = 10 B и силе тока I = 0,1 А.

Стоит отметить высокое качество металла шва на всем исследуемом участке, ярко выраженный «кинжальный» характер проплавления, обусловленный спецификой лазерной сварки, малый размер зон термического влияния (~ 0,5 мкм) и зон расплавления между ними и металлом шва.

Полное содержание статьи: http://www.mmf.spbstu.ru/mese/2013/1179_1185.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top