Déformation thermique et évolution de la microstructure des tubes en acier soudés à parois épaisses

Les tuyaux soudés à paroi épaisse sont un alliage haute température à base de nickel, renforcé par précipitation et difficile à déformer, avec une composition similaire à celle de l'alliage ЭИ929 de l'ex-Union soviétique. Ses éléments d'alliage ont un niveau élevé de renforcement en solution solide et de renforcement par précipitation de la phase γ'. Il présente une excellente résistance à l'oxydation, une résistance à la corrosion à chaud et une excellente limite d'élasticité, résistance à la traction et résistance au fluage à haute température. Il est principalement utilisé dans des environnements présentant des températures élevées, des contraintes complexes et des milieux corrosifs, tels que la fabrication d'aubes de turbine de moteur. En raison de la gamme relativement étroite de paramètres de traitement thermique de cet alliage, lorsqu'il est utilisé pour le forgeage à chaud d'aubes de travail de turbine, les pièces forgées sont sujettes à des fissures d'instabilité structurelle et à d'autres défauts, ce qui entraîne un taux de rebut élevé. Par conséquent, l’étude du comportement de déformation à chaud de cet alliage dans différentes conditions de déformation à chaud est d’une grande importance pour l’obtention de pièces forgées qualifiées. Les chercheurs ont analysé les caractéristiques de comportement rhéologique de l'alliage grâce aux données obtenues à partir d'expériences de compression à haute température de tuyaux soudés à paroi épaisse, ont établi l'équation constitutive de tuyaux soudés à paroi épaisse dans la plage des paramètres de déformation thermique et ont étudié les effets de la déformation. température et vitesse de déformation sur la microstructure de l'alliage.

La matière première utilisée dans l'expérience est une barre laminée à chaud de tubes soudés à parois épaisses, et la structure originale est principalement composée de grains équiaxes d'une granulométrie de 10 à 30 μm. La barre a été transformée en un échantillon cylindrique de Φ8 mm × 12 mm, et des rainures peu profondes destinées au stockage du lubrifiant à haute température ont été traitées aux deux extrémités de l'échantillon. Une expérience de compression isotherme a été réalisée sur une machine d'essai Gleeble-1500. Les températures de déformation sont de 1 090, 1 120, 1 150 et 1 180 °C, les vitesses de déformation sont de 0,1, 1, 10 et 50 s-1, et le degré de déformation maximal est d'environ 60 %. Pendant l'expérience, la machine d'essai collecte et calcule automatiquement les données de course, de charge, de contrainte et de déformation. Une fois la déformation terminée, l'échantillon est refroidi avec de l'eau, puis l'échantillon est coupé longitudinalement, broyé et poli, puis corrodé par une solution CuSO4 (20 g) + H2SO4 (5 ml) + HCl (50 ml) + H20 (100 ml), puis observé au microscope métallographique. Microstructure en alliage. Les résultats ont montré que :

1. Lorsque des tuyaux soudés à paroi épaisse sont déformés dans différentes conditions, à mesure que la déformation augmente, un ramollissement rhéologique se produit. La raison du ramollissement rhéologique est la recristallisation dynamique de l'alliage lors de la déformation thermique. À mesure que la vitesse de déformation diminue, la déformation et la contrainte maximale lorsque la contrainte d'écoulement atteint son maximum diminuent.

2. Une équation constitutive pour la déformation à haute température des tuyaux soudés à parois épaisses a été établie. Les valeurs calculées de l'équation sont en bon accord avec les valeurs expérimentales et les erreurs relatives sont toutes deux inférieures à 8 %, ce qui indique que l'équation décrit avec précision le comportement rhéologique de l'alliage lors de la déformation thermique.

3. La température de déformation a un impact significatif sur la microstructure des tuyaux soudés à parois épaisses. À mesure que la température augmente, la recristallisation dynamique devient suffisante, la taille des grains devient plus grande et l'uniformité de la structure des grains s'améliore ; à mesure que la vitesse de déformation augmente, la taille des grains diminue d'abord puis augmente. Lorsque la vitesse de déformation est de 1s-1, la structure des grains est relativement fine.

Soudage fixe horizontal de tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse : Les tuyaux en acier inoxydable sont de longues bandes d'acier creuses qui sont largement utilisées comme canalisations pour le transport de fluides, tels que le pétrole, le gaz naturel, l'eau, le gaz, la vapeur, etc. Les tuyaux en acier inoxydable sont plus légers. en poids lorsqu'ils ont la même résistance à la flexion et à la torsion. Ils sont largement utilisés dans la fabrication de pièces mécaniques et de structures d’ingénierie. Ils sont également couramment utilisés pour produire diverses armes conventionnelles, canons d'armes à feu, obus, etc. Pour les tuyaux en acier qui nécessitent des parois plus épaisses pour résister à la pression du fluide, des tests hydrauliques doivent être effectués pour vérifier leur résistance à la pression et s'ils ne fuiront pas, ne seront pas mouillés ou ne seront pas mouillés. se dilater sous la pression spécifiée. Les tuyaux en acier inoxydable sont divisés en tuyaux sans soudure et soudés. Les tuyaux sans soudure en acier inoxydable sont également appelés tuyaux sans soudure en acier inoxydable. Ils sont constitués de lingots d'acier ou d'ébauches de tubes pleins perforés en tubes capillaires, puis laminés à chaud, laminés à froid ou étirés à froid. Les spécifications des tubes en acier sans soudure sont exprimées en termes de diamètre extérieur × épaisseur de paroi en millimètres. Les tuyaux en acier inoxydable couramment utilisés sont le 1Cr18Ni9Ti. Ce qui suit utilise le tuyau en acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti d'un diamètre de 159 mm × 12 mm comme exemple pour présenter sa méthode de soudage fixe horizontal.

Tout d'abord, analyse du soudage : 1. Les joints bout à bout fixes horizontaux pour grands tuyaux en acier inoxydable Cr18Ni9Ti Ф159mm×12mm sont principalement utilisés dans les tuyaux qui nécessitent une résistance à la chaleur et aux acides dans les équipements nucléaires et certains équipements chimiques. Le soudage est difficile et nécessite des joints de soudure élevés. La surface intérieure doit être formée, avec une convexité modérée et aucune concavité. Des inspections PT et RT sont requises après le soudage. Autrefois, on utilisait le soudage TIG ou le soudage manuel à l'arc. Le premier a un faible rendement et un coût élevé, tandis que le second est difficile à garantir et a un faible rendement. Pour garantir et améliorer l'efficacité, la méthode du fil d'apport intérieur et extérieur TIG est utilisée pour souder la couche inférieure, et les couches d'apport et de couverture de soudage MAG sont utilisées pour garantir à la fois la sécurité et l'efficacité. 2. Le taux de dilatation thermique et la conductivité électrique de l'acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti sont très différents de ceux de l'acier au carbone et de l'acier faiblement allié, et la fluidité du bain fondu est mauvaise et le formage est médiocre, en particulier lors du soudage dans toutes les positions. Dans le passé, le soudage MAG (Ar+1%~2%O2) de l'acier inoxydable n'était généralement utilisé que pour le soudage à plat et le soudage d'angle plat. Pendant le processus de soudage MAG, la longueur d'extension du fil de soudage doit être inférieure à 10 mm, l'amplitude d'oscillation, la fréquence, la vitesse et le temps de séjour du pistolet de soudage doivent être correctement coordonnés, les mouvements doivent être coordonnés et l'angle du le pistolet de soudage doit être ajusté à tout moment pour que les bords de la surface de soudure soient parfaitement fondus et que la forme soit belle pour assurer le remplissage et la couche de recouvrement.

Deuxièmement, méthode de soudage : le matériau est 1Cr18Ni9Ti, les spécifications du tuyau sont Ф159 mm × 12 mm, le soudage manuel à l'arc en tungstène est utilisé pour la base, le soudage blindé au gaz mélangé (CO2 + Ar) pour le soudage de remplissage et de couvercle, le soudage vertical horizontal fixe toutes positions .

Troisièmement, préparation avant le soudage : 1. Nettoyez l'huile et la saleté, et meulez la surface de la rainure et les 10 mm environnants pour donner un éclat métallique. 2. Vérifiez si les conduites d'eau, d'électricité et de gaz sont lisses et si l'équipement et les accessoires doivent être en bon état. 3. Assemblez selon la taille. Le pointage est fixé par des nervures (2 heures, 7 heures et 11 heures sont fixés par des nervures). Le soudage par pointage dans la rainure peut également être utilisé, mais faites attention au soudage par pointage.