Сварка корпуса газотурбинного двигателя, Характеристика сварочного узла и применяемых материалов - Характеристика реконструкции компрессорного цеха
Характеристика сварочного узла и применяемых материалов
Корпус является составной частью статора газотурбинного двигателя (ГТД), он устанавливается в корпусе радиального компрессора.
Назначение корпуса:
1. Размещение в нем трех паяных металлокерамических обойм. Обоймы изготавливаются пайкой в контейнере с продувкой Аr в камерных печах типа KS-200. В качестве припоя используется припой ВПр, композиции Ni=28...30%, Mn = 28...30%, Со = 4...6%, Си остальное, с температурой пайки Тп = 1040... 1070 °С. Конструктивное назначение обоймы уплотнения - предотвращение взаимных перетечек газа и сжатого воздуха между первой ступенью турбины и компрессором.
При вращении крыльчатки в уплотнении обойм нарезаются лабиринты.
- 2. Размещение сильфона, который обеспечивает герметичность полости компрессора от полости турбины, при этом компенсирует возможные осевые тепловые перемещения. 3. Приваренные пластины обеспечивают направленную подачу воздуха из компрессора в корневое сечение рабочих лопаток с целью снижения температуры и облегчение условий работы материала, обеспечение аропрочности равной, Г97550=200 Н/м (20 кг/см2), то есть материал лопаток: жаропрочный никелевый сплав в соответствии с ТУ должен обеспечивать при t°=975 °C; в течение 50 часов нагрузку, которая создает напряжение 200Н/м2.
Конструкционные материалы для изготовления сварного узла выбираем исходя из условий эксплуатации [12]:
- 1. Элементы узла расположенные вблизи компрессора и омываемые сжатым воздухом при давлении 2,5-30ат при температуре порядка 350 °С изготавливаются из хромистой коррозионной устойчивости стали мартенситного класса 13Х11НВМФ (ЭИ-961). 2. Элементы узла (сильфон) расположенный в районе проточной (горячей части) газотурбинного двигателя, изготавливаются из жаростойкого никелевого сплава ХН78Т 3. Характеристика, структурный класс, химический состав материала деталей применяемых в сварном узле.
Технология сварки изделия из данной стали должна обеспечивать определенный комплекс требований, главное из которых - обеспечение равнопрочности сварных соединений и отсутствие дефектов в сварном шве, а также обеспечение равнопрочности и долговечности конструкции. Для выполнения этого требования механические свойства металла шва и около шовной зоны должны быть не ниже свойств основного металла. Технология изготовления должна обеспечивать максимальную производительность и экономичность процесса при требуемой надежности конструкции.
Весьма благоприятные металлургические условия при сварке стали 13Х11НВМФ создает сварка в инертных защитных газах, как правило, в аргоне и в некоторых смесях на его основе. Причем в основном используется неплавящийся вольфрамовый электрод, а присадочный материал подбирают аналогично желаемому составу наплавленного металла.
При сварке данной стали, используется автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов. Эта сварка широко применяется при изготовлении тонколистовых конструкций.
Сварка неплавящимся электродом в защитных газах - это процесс, в котором в качестве источника теплоты применяют дуговой разряд, возбуждаемый между вольфрамовым электродом и изделием.
В качестве неплавящегося электрода наиболее широко применяют вольфрамовые стержни. Вольфрам - самый тугоплавкий из известных материалов (по температуре плавления уступает лишь углероду). Температура плавления его равна 3645К, а плотность - 19,3 г/см, =1000МПа. Вольфрам имеет низкий коэффициент теплопроводности [X = 177,8-200,7 Вт/(м*К)], самую низкую скорость испарения. Поскольку вольфрамовые электроды при рабочей температуре характеризуются весьма высокой химической активностью к кислороду, то в качестве защитных газов применяют аргон, гелий и азот, являющиеся по отношению к вольфрамовым сплавам инертными. В ряде случаев для расширения технологических возможностей дуговой сварки целесообразно применять смеси аргона и гелия. Применяемые вольфрамовые электроды должны отвечать требованиям ГОСТ 23949-80.
Для сварки в среде инертных газов применяются электроды Ш0,5-10 мм из чистого вольфрама (ЭВЧ). Для уменьшения нагрева и расхода электрода используются электроды из вольфрама с присадками: диоксида тория (ЭВТ), оксидов лантана ЭВЛ (1,1...1,4% LaO) и иттрия ЭВИ-1 (1,5...2% Y203), ЭВИ-2 (2...2,5% Y203).
У нас в стране широкое распространение получили электроды марок ЭВЛ и ЭВИ. Они выдерживают большую токовую нагрузку и имеют повышенную эрозионную стойкость при сварке по сравнению с электродами марки ЭВЧ. Диаметр вольфрамового электрода выбирается в зависимости от величины сварочного тока. Вольфрамовые электроды используются с заточкой под углом 20-90°.
Присадочную проволоку для сварки выбираем исходя из состава материала, требований предъявляемых к сварным соединениям, и жесткости конструкции. Для уменьшения склонности к образованию трещин, следует свести к минимуму попадания водорода в шов и напряжения, возникающие при сварке. Применяют присадочные проволоки сходного состава, что и основной металл. Так по ГОСТ 2246-70 выпускаются: Св-04Х19Н9, dэл 1,2 мм; Св06Х19Н9Т, dэл 1,2 мм; Св-06Х15Н10М15, dэл = 1,2 мм. В данном случае применяется присадочная проволока Св11Х11Н2В2МФ, d=1 мм, изготовленная по ТУ 14-1-997-74.
Сварка постоянным током прямой полярности характеризуется максимальной проплавляющей способностью. В широком диапазоне параметров режима аргонодуговой сварки на постоянном токе прямой полярности на токах до 600А доля тепловой мощности, вводимой в изделие, составляет 40-85%, потери на нагрев вольфрамового электрода примерно 4-6%, а лучевые потери от столба дуги - 7-30%.
При сварке на обратной полярности и на переменном токе дуга горит неустойчиво, наблюдается увеличение нагрева электрода и увеличения его расхода.
Повышенная склонность мартенситных сталей к хрупкому разрушению в состоянии закалки усложняет технологию их сварки. При содержании углерода более 0,10% мартенситные стали склонны к образованию холодных трещин при сварке из-за высокой степени тетрагональности кристаллической решетки мартенсита. При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом структурно свободный - феррит в свою очередь сообщает им высокую хрупкость.
Для высокохромистых сталей температура начала мартенситного превращения не превышает 360 °С, а окончания 240 °С.
Учитывая это, а также необходимость обеспечения сварным соединениям высокой пластичности и ударной вязкости для безопасности эксплуатации ответственных энергетических установок, содержание углерода в хромистых мартенситных сталях ограничивают до 0,20%.
Предотвращение образования холодных трещин является одной из задач при сварке 11-13%-ных хромистых сталей. В связи с этим применяют предварительный и сопутствующий подогрев до 200-450 °С. Температура подогрева тем выше, чем выше склонность стали к закалке. В тоже время температура подогрева не должна быть чрезмерно высокой, так как это может привести к отпускной хрупкости вследствие снижения скорости охлаждения металла в околошовной зоне в интервале температур карбидообразования. Кроме того, высокий подогрев, как и сварка с высокой погонной энергией, обеспечивает длительный перегрев околошовного металла, результатом чего является рост зерна, сегрегация примесей на границах зерен и, как следствие, снижение пластичности и вязкости сварных соединений.
Рекомендации по тепловому режиму сварки стали 13X11НВМФ следующие: подогрев до 300 °С, отпуск при 700-720 °С (без охлаждения ниже температуры подогрева).
Похожие статьи
-
Материалы, применяемые при сварке - Технология и техника сварки
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам...
-
Характеристика и классификация сварочных материалов. Технологический процесс ручной дуговой сварки
1. Сварочные материалы Сварочная проволока. Для заполнения шва в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутка или проволоки, при ручной дуговой...
-
Выбор материала изделия. Обоснование катетов сварных швов Материал изделия для изготовления сварной конструкции, необходимо выбирать в зависимости от...
-
Материалы, применяемые при ремонте козлового крана Все материалы, применяемые для ремонта металлоконструкций, по своим механическим и качественным...
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
Резервуар предназначен для работы в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и Дальнего Востока. Для этих районов характерны длительные периоды с...
-
Материалы, применяемые для изготовления сушилки - Барабанная сушилка
При выборе и создании аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса,...
-
Общие сведения о режиме сварки Режимом сварки называют основные показатели, определяющие процесс сварки, которые устанавливаются на основе исходных...
-
Для изготовления детали используют сталь 40Х [5] - это конструкционная легированная сталь хромистая. Таблица 2.1 - Химический состав в % материала 40Х С...
-
Инструменты и принадлежности электросварщика. - Характеристика процесса сварки
К инструментам и принадлежностям электросварщика относятся электрододержатель, щиток или маска, специальный молоток с зубилом, стальная щетка,...
-
Для изготовления передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 применяется механизированная сварка, для сварки в защитном газе плавящимся проволочным...
-
Классификация электродов - Характеристика процесса сварки
Электроды, применяемые для сварки и наплавки, классифицируются по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов и для наплавочных работ)...
-
Сварка плавлением - Сварочное производство. Сварка плавлением
Дуговая сварка Источником теплоты является электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой. Сварочной дугой называется мощный...
-
A. Изделие выполнено из низколегированной стали. Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2%. Кроме...
-
Расчет количества сварочного материала - Техника сборки и сварки трубы с тройником и заглушкой
Расчет необходимого количества материалов для сварки ведется на основе существующих норм их потребления при применении того или иного метода сварки....
-
Сварочные электроды Металлические электроды для сварки представляют собой пруток из специальной проволоки, называемой стержнем электрода (в подавляющем...
-
Характеристика сварочного материала - Техника сборки и сварки трубы с тройником и заглушкой
Для получения качественных швов при сварке данной конструкции выбираются электроды марки ЛБ 52У. Химический состав электродов ЛБ 52У (см. в таблице 5)....
-
Холодная сварка чугуна - Горячая сварка чугуна
Сварка чугуна без подогрева изделия применяется шире, чем с подогревом. Подготовка поверхности дефектов к заварке заключается в сверлении, зачистке,...
-
Низколегированные стали, предназначены для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур (100-600 С) и при давлении газа или пара. Эти...
-
Выбор материала при проектировании конструкции кузова инновационного подвижного состава обусловлен тенденций современного вагоностроения направленного на...
-
Конструкционные материалы - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими...
-
Производство стали в электрических печах - Полная характеристика черной металлургии
Для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные). Первые из них получили более широкое применение в...
-
Низколегированные стали, с содержанием углерода до 0.25 %, относятся к сталям, хорошо сваривающимся практически всеми видами сварки. Основное требование...
-
У - для сварки углеродистых сталей Д - с толстым покрытием Е - международное обозначение плавящегося покрытого электрода 51 - предел прочности на...
-
Сварочную проволоку выбирают в соответствии с химическим составом основного металла. Химический состав основного металла и металла шва должны быть...
-
Для стадии дробления известняка важнейшими является свойство дробимость и водопоглощения. Дробимость характеризует относительную сопротивляемость породы...
-
Характеристика основного металла Данная конструкция изготавливается из марки Ст3 которая имеет следующие характеристики: химический состав марки стали...
-
Газонаполненные пластмассы - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Газонаполненные пластмассы представляют собой гетерогенные дисперсные системы, состоящие из твердой и газообразной фаз. Структура таких пластмасс...
-
Газоэлектрическая сварка, Атомноводородная сварка - Виды сварки и способы их применения
Представляет собой либо "комбинацию газовой и дуговой сварки, либо дуговую сварку с дополнительным использованием различных газов. Одним из процессов...
-
Технологический процесс сборки и сварки - Способы сварки
Технология сварочных работ состоит в основном из технологических операций сборки и сварки. Сборочная операция осуществляется с целью придания проектного...
-
Выбор материала и технология производства заготовок деталей и инструментов
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ Цель работы - провести анализ условий работы заданного изделия, выбор...
-
Заключение - Развитие сварочного производства
Задачей сварочной операции является получение механически неразъемных соединений, подобных по свойствам свариваемому материалу. Это может быть...
-
Результирующая вольт-амперная характеристика туннельного диода определяется комбинацией туннельных и тепловых свойств и имеет довольно необычный вид. В...
-
Техника и режимы аргонодуговой сварки - Аргонодуговая сварка алюминия
Питание дуги осуществляется переменным током от источников с падающими внешними характеристиками. Перед тем как приступить к сварке, необходимо как можно...
-
Наиболее широко используется при изготовлении всевозможных сварных конструкций. В зависимости от материала сварной конструкции, ее габаритов, толщины...
-
Термитная сварка, Механическая сварка (сварка трением) - Развитие сварочного производства
Осуществляется за счет тепловой энергии, выделяемой при обменной реакции компонентов термита - смеси оксидов железа (~ 80%) и измельченного алюминия (~...
-
Сварка и ее виды - Развитие сварочного производства
Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур - непрерывной...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Техника безопасности при проведении сварочных работ - Способы сварки
Закон устанавливает, что одно предприятие, цех, участок не могут быть введены в действие, если на них не обеспечены безопасные условия труда. Основными...
-
Валики удвоителя работают при постоянных статических нагрузках на износ. В связи с этим их изготавливают их высокопрочной и износостойкой стали 50Х....
Сварка корпуса газотурбинного двигателя, Характеристика сварочного узла и применяемых материалов - Характеристика реконструкции компрессорного цеха