ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РОТАЦИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 20Х13

Аннотация

Кожухотрубчатые теплообменники, широко используемые в промышленности, зачастую работают в условиях повышенных температур и давлений, а также коррозионных сред. Материальные исполнения аппаратов, работающих в таких условиях, предусматривают использование коррозионно-стойких жаропрочных сталей, в частности, 20Х13. Эта сталь обладает ограниченной свариваемостью, поэтому при изготовлении из неё трубных пучков теплообменников в процессе сварки применяются операции предварительного и сопутствующего подогрева, а также термической обработки. Одним из потенциальных решений, позволяющих отказаться от данных операций, является использование сварки трением вместо дуговых способов сварки. Целью исследования является оценка эффективности использования ротационной сварки трением при получении соединений из стали марки 20Х13. Для этого были изготовлены опытные образцы со сварным соединением и из основного металла, а затем проведены исследования микроструктуры и испытания на растяжение. Исследование микроструктуры проводили по ГОСТ Р 57180-2016 «Соединения сварные. Методы определения механических свойств, макроструктуры и микроструктуры». Испытания на растяжение проводились при комнатной температуре по ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение» (образцы типа II) и ГОСТ 6996-66 «Сварные соединения. Методы определения механических свойств» (образцы типа IV). Исследование микроструктуры показало, что металл сварного соединения  имеет двухфазную перлитно-ферритную структуру, характерную для неотожённого металла, а основной металл представляет собой зернистый перлит, характерный для отожжённого металла в поставочном состоянии. Испытания на растяжение показали, что среднее значение временного сопротивления образцов со сварным соединением выше на 3,8% аналогичного значения образцов из основного металла, однако относительное удлинение после разрыва ниже аналогичного значения образцов из основного металла почти в 2 раза. По результатам исследований сделан вывод, что сварка трением позволяет получать качественные соединения из стали 20Х13 без применения предварительного и сопутствующего подогрева при сварке, поскольку на полученных образцах отсутствуют несплошности, включения, трещины и другие дефекты. Металл  сварного шва имеет двухфазную перлитно-ферритную структуру, характерную для неотожённого металла, что объясняет его невысокую относительно основного металла пластичность. При этом прочность образцов со сварным соединением оказалась несколько выше, чем прочность образцов из основного металла.