Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Ягуткин Евгений Геннадьевич

Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении
<
Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ягуткин Евгений Геннадьевич. Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении: диссертация ... кандидата технических наук: 05.02.08 / Ягуткин Евгений Геннадьевич;[Место защиты: Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ")].- Москва, 2015.- 144 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние поверхностного слоя глубоких отверстий после различных методов обработки и закрепления труб (Состояние вопроса)

1.1 Основные требования к глубоким отверстиям в деталях 6 теплообменных аппаратов АЭУ

1.2 Обработка глубоких отверстий 8

1.3 Методы закрепления труб в коллекторах и трубных досках 15

1.4 Качество поверхностного слоя глубоких отверстий 21

1.5 Выводы. Цель и задачи исследования 23

2 Методика проведения экспериментов 25

2.1 Оборудование и приборы 25

2.2 Инструмент 28

2.3 Обрабатываемые материалы 29

2.4 Смазочно-охлаждающие жидкости 29

2.5 Определение остаточных напряжений 30

2.6 Определение микротвердости 33

2.7 Измерение шероховатости 33

2.8 Исследование закрепления труб механическим вальцеванием и гидрораздачей

2.9 Исследования усталостной прочности 36

2.10 Исследования повреждаемости в коррозионной среде 45

3 Исследование качества поверхностного слоя при обработке глубоких отверстий

3.1 Качество поверхностного слоя при сверлении глубоких отверстий

3.1.1 Сверление отверстий в стали 10ГН2МФА 48

3.1.2 Сверление отверстий в стали 09Г2С 52

3.1.3 Сверление отверстий в стали 10Х2М-ВД 55

3.1.4 Сверление отверстий в стали 22К 56 3.2 Качество поверхностного слоя при развертывании глубоких 59

отверстий

3.2.1 Развертывание отверстий в стали 10ГН2МФА 59

3.2.2 Развертывание отверстий в стали 10Х2М-ВД 68

3.3 Выводы 70

4 Исследование влияния методов запрессовки труб на качество поверхностного слоя деталей трубного соединения

4.1 Исследование соединения труба - трубная доска полученного методом механического вальцевания

4.2 Исследование соединения труба - трубная доска полученного методом гидрораздачи

4.3 Выводы 99

5 Влияние технологической наследственности на качество поверхностного слоя трубных соединений оборудования АЭУ

Выводы 107

6 Исследование влияния технологии обработки глубоких отверстий на повреждаемость в коррозионной среде и предел выносливости

6.1 Влияние технологии обработки глубоких отверстий на повреждаемость в коррозионной среде

6.2 Влияние технологии обработки глубоких отверстий на предел выносливости

6.3 Выводы 121

7 Разработка и внедрение рекомендаций по обеспечению качества 123

поверхностного слоя глубоких отверстий в деталях трубных соединений теплообменного оборудования АЭУ

Общие выводы и результаты 126

Список использованных источников

Методы закрепления труб в коллекторах и трубных досках

Качество поверхностного слоя глубоких отверстий в основном зависит от технологии их изготовления. Большинство деталей теплообменной аппаратуры работают в коррозионных средах и при повышенных температурах. От качества поверхностного слоя деталей зависят такие характеристики, как усталостная и коррозионно-усталостная прочность, коррозионное растрескивание под напряжением и долговечность изделий.

В трудах Рябченкова А.В., Герасимова В.В., Гутмана Э.М., Шварца Г.Л., Эванса Ю.Р. и др. представлены результаты исследования коррозионного растрескивания конструкционных сталей [44 – 46, 50 – 52].

Известно, что технология изготовления в основном определяет такие параметры качества, как шероховатость поверхности, степень и глубину наклепа, остаточные напряжения и другие. Все это приводит к значительному изменению коррозионной стойкости стали. Пластическая деформация поверхностного слоя протекает в различно ориентированных зернах структурных составляющих металла с разной интенсивностью. Так, например, ферритные зерна деформируются интенсивнее перлитных. Это вызывает изменение их электродного потенциала: ферритные зерна становятся анодными, перлитные зерна – катодными. Пластическая деформация приводит к микро-неоднородности поликристаллического металла, в результате чего возникает большое количество коррозионных микроэлементов[27].

В работах Терехова В.М [27] и Могутова И.В. [83] разработаны технологические основы обеспечения высокопроизводительной обработки глубоких отверстий в коллекторах и трубных решетках теплообменных аппаратов АЭУ с соблюдением требований по точности и характеристикам поверхностного слоя. Выявлены допустимые диапазоны подач и скоростей резания, разработаны требования к геометрическим параметрам сверл и разверток, установлены допустимые величины износа режущего инструмента. Проведены исследования влияния различных конструкций режущего инструмента и режимов на качество поверхностного слоя, построены эпюры остаточных напряжений в поверхностном слое глубоких отверстий. Показано влияние режимов резания на шероховатость поверхности глубоких отверстий.

Из анализа опубликованных работ видно, что не проводились исследования влияния технологической наследственности на качество поверхностного слоя глубоких отверстий после операций механической обработки и закрепления труб.

При производстве теплообменной аппаратуры АЭУ техническими условиями установлены определенные требования по шероховатости поверхности глубоких отверстий. Она не должна превышать Ra 6,3 мкм. После сверления глубоких отверстий на обработанной поверхности могут возникать глубокие риски и большие микронеровности профиля, которые влияют на сопротивление усталости стали [47, 48,49].

В работах [50, 51]установлено влияние наклепа на усталостную прочность сталей. В условиях циклической нагрузки при рациональной степени и глубине наклепанного слоя выносливость деталей увеличивается по сравнению с не наклепанными деталями.

Однако, как показали исследования [51], в коррозионных средах наклеп усиливает роль коррозионного фактора и может приводить к снижению предела коррозионной выносливости стали.

При упрочнении поверхностным пластическим деформированием металла (ППД) в поверхностном слое образуются остаточные напряжения сжатия, которые повышают эксплуатационные свойства деталей, работающих в агрессивных средах. 1.5 Выводы Анализ работ в области обработки глубоких отверстий и закрепления труб в трубных досках и коллекторах позволяет сделать следующие выводы: 1. Обработка глубоких отверстий спиральными сверлами обладает рядом недостатков: - значительные величины уводов осей отверстий; - не обеспечивается требуемая шероховатость поверхности; - возможно образование рисок и надиров на образующей поверхности. 2. Применительно к производству теплообменного оборудования, наиболее рациональным является обработка сверлами с внутренним отводом стружки (типа ВТА) и ружейными сверлами с гарантированным подводом СОЖ в зону резания. 3. Анализ методов закрепления труб показывает, что наиболее рациональным является закрепление труб при помощи гидрораздачи совместно с механическим вальцеванием определенных участков трубы, однако отсутствуют данные о влиянии технологии закрепления труб на качество поверхностного слоя глубоких отверстий и теплообменных труб. 4. Не исследованы вопросы влияния технологической наследственности при выполнении различных операций по обработке глубоких отверстий и закреплению труб на качество трубного соединения по всему циклу изготовления. В связи с изложенным целью работы является исследование влияния технологии изготовления и технологической наследственности на качество поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска и разработка рекомендаций по совершенствованию технологии их изготовления, обеспечивающих повышение качества теплообменного оборудования АЭУ.

Исследование закрепления труб механическим вальцеванием и гидрораздачей

Анализ результатов измерений показывает, что при обработке отверстий сверлами ВТА величина шероховатости поверхности Ra с увеличением подачи от 0,05 мм/об до 0,107 мм/об возрастает от 0,31мкм до 0,57 мкм.

Исследования проводились при скорости резания V=70 м/мин, подаче от 0,03 до 0,11 мм/об. Анализ эпюр остаточных напряжений (рисунок 3.7) при различных режимах резания показал: - при сверлении сверлом ВТА с подачей 0,03 мм/об в поверхностном слое формируются остаточные напряжения сжатия, достигающие 170 МПа; - при сверлении сверлом ВТА с подачей 0,06 мм/об в поверхностном слое до 200 мкм формируются остаточные напряжения растяжения, достигающие 130 МПа. Глубина слоя, мм

Установлено, что при сверлении сверлами со стружколомными порожками при подачах 0,03 мм/об в поверхностном слое отверстий образуются остаточные напряжения сжатия до 170 МПа. При работе сверлами со стружкоделителем при подаче 0,06 мм/об в поверхностном слое образуются остаточные напряжения растяжения 130 МПа.

При дальнейшем увеличении подачи до 0,107 мм/об при обработке сверлами со стружкоделителем прослеживается тенденция к уменьшению остаточных напряжений растяжения. Исследовалось влияние величины подачи на шероховатость обработанной поверхности. На рисунках 3.8 – 3.10 приведены профилограммы обработанной поверхности образца из стали 09Г2С при сверлении сверлами ВТА с подачами от 0,03 мм/об до 0,11 мм/об.

Рисунок 3.11 – Тангенциальные остаточные напряжения в поверхностном слое образца при сверлении сверлом ВТА (V = 70 м/мин; Sо = 0,145 мм/об; середина образца) На рисунке 3.12 приведена характерная профилограмма шероховатости поверхности образца из стали 10Х2М-ВД после сверления сверлом ВТА.

Анализ результатов исследований при сверлении стали 10Х2М-ВД позволяет сделать следующие выводы: - при сверлении отверстий сверлами ВТА при подаче S = 0,145 мм/об шероховатость поверхности отверстий составляет Rа 1,39 – Rа 2,22 мкм. В поверхностном слое формируются остаточные напряжения растяжения глубиной от 20 мкм до 150 мкм.

Исследовалось качество поверхностного слоя при обработке глубоких отверстий сверла Профилограмма шероховатости поверхности образца при сверлении сверлом ВТА (V = 70 м/мин; Sо = 0,144 мм/об; середина образца); Ra 0,59 мкм. Горизонтальное увеличение – 52, вертикальное увеличение – 3500

Установлено, что в слое глубиной 40 мкм формируются остаточные напряжения сжатия с величиной 150 – 200 МПа, далее они переходят в напряжения растяжения с величиной 50 – 90 МПа. Установлено, что средняя шероховатость поверхности составляет Ra 0,6 мкм.

На основании проведенных исследований процесса глубокого сверления можно сделать следующие выводы: - в зависимости от режимов резания (скорости, подачи), обрабатываемого материала, геометрических параметров режущей части инструмента в поверхностном слое при сверлении могут формироваться как остаточные напряжения растяжения так и сжатия различной величины по глубине поверхностного слоя. - при сверлении отверстий сверлами ВТА при подаче S0 = 0,03 мм/об шероховатость поверхности Ra 0,16 – Ra 0,64 мкм, в тонком поверхностном слое формируются остаточные напряжения сжатия небольшой величины; - при сверлении отверстий сверлами ВТА при подаче S0 = 0,11 мм/об шероховатость поверхности Ra 0,37 – Ra 0,42 мкм, могут формироваться остаточные напряжения как сжатия, так и растяжения; - глубина слоя с остаточными напряжениями растяжения не превышает 0,2 мм [98].; - увод оси отверстий на глубине 290 мм может достигать 0,2 мм. 3.2 Качество поверхностного слоя при развертывании глубоких отверстий 3.2.1 Развертывание отверстий в стали 10ГН2МФА

На операции развертывания применялись развертки диаметром 16,25 мм, изготовленные из быстрорежущей стали типа Р6М5 и твердого сплава типа ВК6. Режимы резания при развертывании: - скорость резания V от 5 м/мин до 77 м/мин; - подача Sо от 0,1 мм/об до 0,4 мм/об; - подача минутная Sм от 6 мм/мин до 600 мм/мин. Результаты исследований тангенциальных остаточных напряжений после операций сверления и последующего развертывания в образцах из стали 10ГН2МФА показаны на рисунке 3.15. Напряжения сжатия обнаружены при развертывании на скоростях резания менее 10 м/мин и подаче 0,35 мм/об. Глубина слоя, мм

Анализ эпюр тангенциальных остаточных напряжений после операции развертывания показывает, что величина и глубина распространения напряжений в поверхностном слое при изменении режимов резания могут существенно изменяться. Характерной особенностью эпюр остаточных напряжений для большинства режимов развертывания является снижение величины напряжений в поверхностном слое до величин близких к 0 на глубине 0,05 – 0,1 мм

Развертывание твердосплавными развертками при высоких скоростях резания формирует остаточные напряжения растяжения, максимум которых у поверхности достигает величины 200 МПа.

При уменьшении скорости резания снижается как величина максимальных напряжений, так и глубина слоя с напряжениями растяжения. При развертывании со скоростями резания 18 – 20 м/мин остаточные напряжения растяжения обнаружены только в тонком поверхностном слое 0,02 – 0,05 мм, переходящие на большей глубине в нулевые или в напряжения сжатия. При уменьшении величины подачи до 0,13 мм/об остаточные напряжения сжатия зафиксированы при скорости резания 20 м/мин (рисунок 3.16).

Проведены исследования остаточных напряжений после обработки глубоких отверстий ружейными сверлами с внутренним подводом СОЖ и наружным отводом стружки. На рисунке 3.17 приведена одна из эпюр остаточных напряжений в поверхностном слое глубоких отверстий после обработки сверлами 15,9 мм, глубиной 170 мм в стали 10ГН2МФА и характерные эпюры остаточных напряжений при обработке глубоких отверстий ружейными сверлами в нержавеющей стали 08Х18Н10Т (V = 65 м/мин; Sо = 0,04 мм/об).

Глубина слоя, мм Рисунок 3.17 – Остаточные напряжения в поверхностном слое глубоких отверстий после сверления ружейным сверлом:1, 2 – в нержавеющей стали 08Х18Н10 (V = 65 м/мин, Sо = 0,04 мм/об); 3,4 – в стали 10ГН2МФА (V = 85 м/мин; Sо =0,04 мм/об)

Для установления возможностей формирования более высокого уровня остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое отверстий были проведены эксперименты по применению «упрочняющих» методов обработки, в частности специальными режуще-упрочняющими развертками. Результаты представлены на рисунке 3.18. Глубина слоя, мм

Развертывание отверстий в стали 10Х2М-ВД

Результаты исследования механической подвальцовки и вальцевания труб 16х2 мм из стали 07Х12НМФБ показали: - подвальцовка труб на глубину 14+1 мм от торца трубы, выступающего до зеркала трубной доски на 7 мм, может быть реализована при частоте вращения веретена n 400 об/мин и крутящих моментах от 8 Нм до 10Нм. При крутящем моменте 8,4 Нм усилие сдвига составило 15 кН; - при крутящих моментах Мкр = 10 – 15 Нм, частотах вращения свыше 500 об/мин имеет место интенсивное «шелушение» поверхности трубы; - при исследовании различных участков трубы не выявлено различий между исследованными зонами по микроструктуре, размеру зерна и значениям микротвердости; - в процессе подвальцовки и вальцевания происходит интенсивный износ элементов конструкции вальцовок, что может приводить к увеличенной глубине подвальцовки и ухудшению качества соединения; - механическое вальцевание при длине контакта 30 мм и крутящим моменте Мкр = 12 – 19 Нм обеспечивает усилие сдвига трубы, превышающее требования ОСТ 26-17-01-83; - расчеты показали, что при закреплении труб из стали 07Х12НМФБ, в связи с высокими прочностными свойствами металла, в рабочих органах вальцовки развиваются высокие напряжения, превышающие допустимые значения. Поэтому при механической вальцовке труб в деталях теплообменных аппаратов из стали 07Х12НМФБ целесообразно использовать инструмент с уменьшенной рабочей длиной роликов (lp 17 мм), а после 30 – 40 запрессовок необходимо принудительная смена вальцовок или их рабочих органов [95]. Установлено, что: - шероховатость наружной поверхности трубы при вальцевании практически не изменяется и находится в пределах Ra0,77 … 1,2 мкм; -шероховатость внутренней поверхности трубы после вальцевания уменьшается сRa1 – 2,84 мкм до Ra0,8мкм; -шероховатость поверхности отверстия в ложементе после вальцевания практически не изменяется (до вальцевания Ra3,84 мкм, после – Ra3,32 мкм). Исследование микротвердости и остаточных напряжений в наружном поверхностном слое трубы после гидрораздачи с последующим механическим вальцеванием показало, что при процессе гидрораздачи с давлением 3600 МПа воздействие на поверхностный слой трубы и ложемента проявляется в значительно меньшей степени, чем при запрессовке другими методами. Уровень остаточных напряжений в наружном поверхностном слое на глубине более 0,05 мм не превышает 50 МПа. Изменения микротвердости и шероховатости поверхностного слоя трубы и ложемента незначительны.

Влияние технологической наследственности на качество поверхностного слоя трубных соединений оборудования АЭУ

При эксплуатации теплообменного оборудования АЭУ имели место разрушения перемычек перфорированной зоны коллекторов. В связи с этим был проведен комплекс исследований поверхностного слоя деталей по всему технологическому процессу их изготовления.

Установлено, что свойства поверхностного слоя деталей высоконагруженных конструкций энергоустановок влияют на интенсивность протекания процессов зарождения микротрещин при коррозионном воздействии и усталостных разрушениях и во многом определяют ресурс их работы.

При анализе технологических процессов изготовления ответственных высоконагруженных деталей необходимо рассматривать всю последовательность операций формирования поверхностного слоя с учетом технологической наследственности. В связи с тем, что при изготовлении трубных соединений производятся операции сверления, развертывания глубоких отверстий, гидрораздача, механическое вальцевание необходимо проведение исследований технологической наследственности при выполнении указанных операций. Формирование поверхностного слоя при изготовлении деталей на каждой операции механической обработки имеет свои особенности. При этом на финишных операциях, когда удаляется тонкий поверхностный слой металла, существенное влияние могут оказывать предшествующие операции обработки изделия.

Одним из важнейших показателей качества поверхностного слоя являются остаточные напряжения, формирующиеся в процессе изготовления деталей.

В работе подробно исследовались остаточные напряжения после сверления, развертывания глубоких отверстий, гидрораздачи и механического вальцевания труб [88 – 90]. Анализ результатов исследований показал, что при сверлении глубоких отверстий в зависимости от режимов резания наблюдается нестабильность в формировании остаточных напряжений в тонком поверхностном слое. Они могут отличаться как по характеру, так и по величине (остаточные напряжения растяжения до +300 МПа и остаточные напряжения сжатия до -100 МПА) и распространяться на глубину до 0,2 мм (рисунок 5.1).

Глубина слоя, мм Рисунок 5.1 – Тангенциальные остаточные напряжения в образце из стали 10ГН2МФА после операции сверления

Для обеспечения технологических требований к глубоким отверстиям по форме, точности диаметра, качеству поверхностного слоя [83] применяется финишная операция развертывания отверстий. Исследования остаточных напряжений после операции развертывания показали, что при использовании рациональных режимов резания (до V = 18 м/мин, S = 0,35 мм/об) и упрочняющей развертки формируются остаточные напряжения сжатия, однако при увеличении скорости резания до 80 м/мин в поверхностном слое образуются остаточные напряжения растяжения (рисунок 5.2)

Для определения припуска на операцию развертывания для гарантированного удаления слоя с возможными остаточными напряжениями растяжения проведены измерения остаточных напряжений после операции развертывания отверстий с припуском 0,1 мм и 0,2 мм. На рисунке 5.3 показано влияние остаточных напряжений в поверхностном слое отверстий с учетом технологической наследственности.

На основании проведенных исследований установлено, что с учетом технологической наследственности после сверления глубоких отверстий, когда в поверхностном слое могут формироваться остаточные напряжения растяжения, необходимо проведение операции развертывания отверстий на рациональных режимах резания с обеспечением припуска 0,2 мм, гарантирующего удаление слоя с остаточными напряжениями растяжения [88, 92, 93].

Исследование соединения труба - трубная доска полученного методом гидрораздачи

Анализ данных позволяет определить общие тенденции влияния параметров качества поверхностного слоя изделия на коррозионно-усталостную прочность.

Изменение уровня усталостных напряжений разрушения при изменении уровня остаточных напряжений от (-100 -200) до (+150 +200) приводит к значительному (более чем 2х кратному) снижению количества циклов до разрушения.

В то же время следует учитывать существенное влияние шероховатости поверхности на усталостную прочность.

В данном случае оценка шероховатости по Ra может служить лишь условной величиной, характеризующей рельеф поверхности, так как измерение шероховатости проводилось в направлении, перпендикулярном действующим напряжениям. Наиболее сильное влияние на усталостную прочность оказывают шероховатость поверхности и риски, расположенные параллельно оси отверстия. Наличие неглубокой риски параллельно оси отверстия на одном из образцов существенно снизило количество циклов до разрушения ( в 2 раза).

Снижение числа циклов до разрушения при испытаниях в коррозионной среде наблюдается как при большой величине остаточных напряжений растяжения, так и при увеличенной шероховатости поверхности.

Несмотря на то, что образцы, изготовленные по всем вариантам технологии обработки отверстий, показали результаты по усталостной прочности выше допустимых расчетных величин. Следует не допускать в поверхностном слое больших остаточных напряжений растяжения и шероховатости более Ra 4 мкм.

Результаты исследований влияния технологии обработки глубоких отверстий в стали 08Х18Н10Т на стойкость к коррозионному расследованию в водных растворах позволяют констатировать следующее: - аустенитная нержавеющая сталь 08Х18Н10Т, обладающая высокой склонностью к коррозионному растрескиванию, проявляет эту склонность в поверхностях, имеющих остаточные напряжения растяжения; - снижение остаточных напряжений растяжения в поверхностном слое позволяет существенно увеличить время до разрушения деталей из стали 08Х18Н10Т; - на образцах с остаточными напряжениями сжатия в поверхностном слое, трещин КР, как и следовало ожидать, не обнаруживается; - термическая обработка (отжиг) существенно снижает склонность к КР (при наличии остаточных напряжений растяжения). Методы обработки, создающие в поверхностных слоях напряжения сжатия, практически исключают инициирование и развитие повреждений по механизму КР; - применительно к стали 08Х18Н10Т существенное повышение стойкости к КР в хлоридсодержащих средах в зоне обработки глубоких отверстий можно достигнуть обработкой, обеспечивающей формирование в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия. Анализ результатов испытаний на усталостную прочность позволяет сделать следующие выводы: - экспериментальные точки исследуемых технологических вариантов лежат выше расчетной кривой, при этом обеспечивается необходимый запас прочности по напряжениям и числу циклов в соответствии с требованиями «Норм расчета на прочность ПНАЭ Г-7-002-86». - несмотря на то, что образцы, изготовленные по всем вариантам технологии обработки отверстий, показали результаты по усталостной прочности выше допустимых расчетных величин, следует не допускать в поверхностном слое высоких остаточных напряжений растяжения и шероховатости более Ra 4 мкм.

Разработка и внедрение рекомендаций по обеспечению качества поверхностного слоя глубоких отверстий в деталях трубных соединений теплообменного оборудования АЭУ

На основании выполненных исследований качества поверхностного слоя разработаны рекомендации по выбору рациональных режимов резания для обработки глубоких отверстий на станках 2ВW500-3-1000 фирмы «ТВТ» и НТВ-IIIWE фирмы «КOLB» в деталях теплообменного оборудования АЭУ.

Рекомендации разработаны для типовых марок обрабатываемых материалов, использующихся в атомной промышленности: 10ГН2МФА, 09Г2С, 10Х2М-ВД, 22К.

Для сверления рекомендуются сверла с внутренним отводом стружки типа ВТА, оснащенные напайными или сменными твердосплавными пластинами с одним или двумя стружкоделителями и стружколомным порожком.

Рекомендуются режимы резания при сверлении глубоких отверстий инструментом типа ВТА следующие: - скорость резания V от 70 до 100 м/мин; - подача S0 от 0,02 до 0,03 мм/об. При развертывании разверткам БРС: - скорость резания V до 18 м/мин; - подача S0 до 0,3 мм/об. При сверлении сверлами ВТА со сменными твердосплавными пластинами со стружкоделителями и стружколомными порожками: - скорость резания V от 50 до 60 м/мин; - подача S0 до 0,09 мм/об; Учитывая, что глубина залегания напряжений растяжения, которые могут возникать после сверления, не превышает 0,15 – 0,2 мм, для 123 гарантированного удаления слоя с остаточными напряжениями растяжения следует назначить припуск на развертывание до 0,4 мм (0,2 мм на сторону). В качестве СОЖ рекомендуется использовать жидкость на масляной основе МР3К, не содержащую соединений хлора. СОЖ подается в зону резания под давлением Р = 6 МПа; расход жидкости составляет 60 л/мин. С целью снижения трудоемкости и повышения качества обрабатываемых отверстий (обеспечения в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия) в деталях теплообменного оборудования АЭУ рекомендуется применять разработанный в АО «НПО «ЦНИИТМАШ» и ОАО «Машиностроительный завод «ЗиО-Подольск» и запатентованный способ обработки отверстий (патент №2413596) [39]. Рациональные режимы закрепления труб в планируемой к выпуску энергоустановки БН-1200: - подвальцовка труб (длина контакта 5 мм) – обороты веретена n 400 об/мин; крутящий момент от 8 Нм до 10 Нм; - вальцевание (длина контакта 30 мм) – обороты веретена n 400 об/мин; крутящий момент от 12 Нм – 19 Нм; -гидрораздача – давление 3600 МПа. Для парогенераторов типа ПГВ-1000М: подвальцовка L 6 мм; n 400 об/мин; крутящий момент 2,4 Нм; промежуточное вальцевание n 400 об/мин; крутящий момент 2,4; довальцовка n 400 об/мин; крутящий момент 2,94 – 3,92 Нм. При разработке технологического процесса изготовления трубных соединений теплообменного оборудования необходимо учитывать технологическую наследственность при выполнении цикла операций включающего сверление, развертывание глубоких отверстий и закрепления в них теплообменных труб.

Похожие диссертации на Обеспечение качества поверхностного слоя соединений труба-коллектор, труба-трубная доска теплообменного оборудования атомных энергоустановок с учетом технологической наследственности при их изготовлении