Дослідження технології наплавлення клина запірної засувки магістрального трубопроводу
Автор: Коваль Олег Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та устаткування зварювання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Трубопровідний транспорту України це розгалужена мережа трубопроводів широкого діапазону умовних діаметрів та протяжності. Це забезпечує стабільність функціонування системи та безперебійність постачання енергоресурсів. Тому питання ефективного керування потоками, перемикання та регулювання витрат транспортованих продуктів є важливою проблемою. Тому засувна арматура великого діаметру має забезпечувати тривалу та безпечну експлуатацію. В цьому переліку засувки клинового типу мають широке застосування через ефективність своєї роботи та простоту виконання [1]. Однак, значні тиски та навантаження в системі, які поєднуються із агресивним середовищем та інтенсивним абразивним зношуванням обумовлюють спеціальне виконання ущільнюючих кілець на поверхні клина. Для врахування умов експлуатації в роботі запропоновано використовувати наплавлення високолегованою сталлю типу 08Х20Н9Г7Т клина із вуглецевої сталі 20 Л для засувки Ду 500. Визначено технічні вимоги до конструкції клина та наплавлюваної поверхні. В роботі обґрунтовано використання наплавлення під шаром флюсу автоматичним способом із використанням дроту суцільного перерізу. Досліджено характеристики зварюваності застосовуваних матеріалів [2]. Показано, що формування різнорідних з’єднань супроводжується утворення перехідних прошарків, які відрізняються за своїми властивостями від основного металу конструкції. Встановлено, що використання матеріалів, які дають змогу отримати двофазну аустенітно-феритну структуру забезпечить підвищення тріщиностійкості з’єднання. Досліджено особливості формування зони термічного впливу при наплавленні клина запірної засувки. Визначено, що оптимальний діапазон швидкостей охолодження матеріалу має складати від 1,4 до 15 град/сек. На основі використання спеціальних номограм досліджено та встановлено рекомендовані значення погонних енергій наплавленнях клина, які досягаються за різних температур підігрівання основного металу [3, 4]. Вивчено температурні умови наплавлення із врахуванням особливостей тепловідведення наплавлюваної конструкції клина запірної засувки [5]. Показано, що використання багато валкового наплавлення дає змогу зменшити температуру попереднього підігрівання за рахунок зростання температури від попередньо наплавлених валиків. Обґрунтовано величини погонної енергії та швидкості наплавлення виходячи з вимог щодо тріщиностійкості та енергоощадності процесу. Досліджено особливості підігрівання електродного зварювального дроту при автоматичному наплавленні [5]. Встановлено, що вплив тепла дуги не забезпечує достатнього підігрівання дроту та є обмежений через високу швидкість подачі електродного дроту. Однак, протікання зварювального струму створює умови для ефективного попереднього підігрівання за рахунок регулювання вильоту електроду. Досліджено величину підігрівання електроду залежно від встановленого вильоту електроду. Показано, що збільшення вильоту електроду забезпечує його попереднє підігрівання та збільшує коефіцієнт розплавлення. Встановлено параметри наплавлення із врахуванням оптимальних значень погонної енергії процесу [6]. Вибрано необхідні наплавлювальні матеріали: електродний зварювальний дріт марки ER307 у поєднанні із основним флюсом АН-20С. Виконано розрахунок хімічного складу наплавлених валиків із врахуванням послідовності виконання та декількох шарів. Використовуючи діаграму Шефлера досліджено структурний склад металів, які входять до наплавленого з’єднання [3]. Показано, що використання двошарового наплавлення дає змогу отримати двофазну аустенітно-феритну структуру та хімічний склад близький до електродного дроту. Розроблено технологічні рекомендації щодо наплавлення ущільнюючих кілець високолегованим електродним металом. Визначено основні параметри режиму та підготовки до процесу наплавлення, рекомендовано необхідне наплавлювальне устаткування та обладнання, яке забезпечує встановлені параметри та отримання якісного наплавленого з’єднання ущільнюючих кілець клина запірної засувки. Об’єкт досліджень – запірна клинова арматура магістрального трубопроводу. Предмет досліджень – наплавлена робоча поверхня клина запірної арматури. Мета досліджень – дослідження особливостей технології наплавлення клина запірної арматури. Ключові слова – запірна арматура магістрального трубопроводу, клинова запірна арматура, клин запірної засувки , наплавлення клина засувки, параметри режиму наплавлення, структура наплавленого з’єднання. Перелік використаних літературних джерел. 1. Lee R.R. (1999) Pocket Guide to Flanges, Fittings, and Piping Data Elsevier Science & Technology Books, 1999. – ISBN 088415310X 2. Палаш В. М. (2003) Металознавчі аспекти зварності залізовуглецевих сплавів.: Навчальний посібник. Львів: КІНПАТРІ ЛТД. 3. Шоршоров, М. Х., Белов, В. В. (1972) Фазовые превращения и измерения свойств стали при сварке. М: Наука 4. Dzyubyk A., Dzyubyk L., Zinko Y., Dzhaliuk O. (2023) Technological features of restoration of rims of support rollers for tracked vehicles Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. 9 1 – 11. 5. Sluzalec Andrzej (2005) Theory of Thermomechanical Processes in Welding. Springer Dordrecht 6. Дзюбик А. Р., Хомич І. Б. (2018) Метали та зварювання в будівництві: навч. посібник. Львів, Дрогобич: «Посвіт»