Повышение эффективности двухэлектродной наплавки в защитных газах хромоникелевых аустенитных сталей на детали нефтехимического оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Елсуков Сергей Константинович

• Елсуков Сергей Константинович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Елсуков Сергей Константинович

Оглавление

Введение

Глава I Современные высокопроизводительные способы 14 электродуговой наплавки и перспективы их использования для создания плакирующих слоев

1.1 Перспективы применения процессов наплавки для 14 плакирования коррозионностойкими сталями

1.2 Оценка эффективности способов управления 16 тепловложением при электродуговой наплавке

1.3 Технологические аспекты взаимодействия магнитных полей 26 в двухэлектродных процессах сварки и наплавки

1.4 Особенности наплавки двумя электродными проволоками с 38 общим источником сварочного тока

Выводы к главе I

Цель и задачи исследования

Глава II Материалы, оборудование и методики выполнения 49 экспериментов

2.1 Материалы и оборудование, применяемые в исследованиях

2.2 Оценка геометрических параметров, микроструктуры и 52 химического состава

2.3 Методика исследования сварочно-технологических свойств 56 дуги

2.4 Методика скоростной видеосъёмки дугового разряда и 58 каплепереноса

2.5 Исследование термических циклов наплавки расщепленным 62 электродом

2.6 Испытание на стойкость наплавленного металла к 63 межкристаллитной коррозии

2.7 Разработка универсального газового сопла для 64 двухэлектродной наплавки в среде защитных газов

Выводы к главе II

Глава III Исследование процесса двухэлектродной наплавки в среде 70 защитных газов

3.1 Влияние параметров режима двухэлектродной наплавки в

среде защитных газов на формирование сварочной дуги и перенос электродного металла

3.1.1 Особенности выбора величины сварочного тока и 70 защитной газовой среды для двухэлектродной наплавки

3.1.2 Исследование влияния расстояния между электродными 75 проволоками и напряжения на дуговом промежутке на особенности существования сварочной дуги

3.2 Математическая модель существования дуги при

двухэлектродной наплавке в среде защитных газов

Выводы к главе III

Глава IV Технологические особенности двухэлектродной наплавки 98 хромоникелевых аустенитных сталей

4.1 Разработка способа двухэлектродной наплавки для 98 плакирования изделий коррозионностойкими слоями

4.2 Оценка эффективности двухэлектродной наплавки в 102 аргоноуглекислотных смесях

4.3 Исследование структуры и свойств наплавленного металла

4.4 Технологические рекомендации по двухэлектродной 115 наплавке

4.4.1 Критерии формирования качества наплавленного металла

4.4.2 Двухэлектродная наплавка фланцевой и цилиндрической 118 поверхностей

Выводы к главе IV

Заключение

Список использованной литературы Приложения

122

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности двухэлектродной наплавки в защитных газах хромоникелевых аустенитных сталей на детали нефтехимического оборудования»

Введение

При производстве сосудов и аппаратов, предназначенных для нефтехимической переработки и хранения сжиженных углеводородных газов, одной из важнейших технологических операций является плакирование стальных деталей коррозионно- и жаростойкими хромоникелевыми сталями аустенитного класса. Значительный объем операций плакирования выполняется методами электродуговой наплавки под флюсом, большой вклад в развитие теории и практики которой внесли Патон Б. Е., Медовар Б. И., Ерохин А. А., Фрумин И. И., Разиков М. И., Кравцов Т. Г., Соколов Г. Н., Рябцев И. А., Ерофеев В. А., Еремин Е. Н., Паршин С. Г., Коберник Н. В., Мепёе7 Р. Б. и многие другие исследователи.

Важнейшим требованием, предъявляемым к наплавленному металлу, является его минимальное разбавление основным металлом (стальной подложкой), что позволяет достигнуть требуемого химического состава и свойств за меньшее количество слоев из дорогостоящих высоколегированных сплавов. Обеспечение этого условия особенно актуально при необходимости плакирования торцевых поверхностей фланцев, внутренних поверхностей сосудов и деталей трубопроводной арматуры, характеризующихся малыми (до 300 мм) диаметрами. Применение для их изготовления наплавки под флюсом электродными лентами сопряжено с технологическими трудностями, а использование плавящихся или неплавящихся электродов в защитных газах малопроизводительно.

Более производительным, технологически гибким и менее энергозатратным способом регулирования величины и пространственного распределения тепловложения в наплавляемое изделие является двухэлектродная наплавка с подключением проволок к общему полюсу источника тока или «расщепление» электрода на две проволоки, на каждой из которых сварочная дуга существует поочередно. Технологические основы применения этого процесса хорошо изучены в работах Володина В. С., Медовара Б. И., Емельянова И. Л., Асниса А. Е., Гутмана Л. М., Стеренбогена Ю. А., Спицына В. В.,

Кандидатская диссертация_Введение_Елсуков С.К.

Илюшенко В. М., Филюшина А. А., Сидорова В. П., Шолохова М. А., Scotti A., Martin Gehring, Abhay Sharma, Janez TusÏek и др.

Вместе с тем объем публикаций как отечественных, так и зарубежных авторов в области разработки новых двухэлектродных процессов, повышающих эффективность использования сварочной дуги при наплавке в газовых смесях, невелик. Это объясняется тем, что дальнейшее увеличение производительности наплавки связано с переходом к повышенным значениям плотности сварочного тока и сопровождается увеличением глубины проплавления основного металла, что нивелирует преимущества двухэлектродной схемы.

Более предпочтительно создание условий для существования стабильной сварочной дуги на общей для двух проволок капле. Реализация и стабильное поддержание такого режима существования сварочной дуги связаны с выявлением совокупного влияния значений межосевого расстояния, тока, напряжения на дуге и состава защитного газа на формирование капли расплава. Управление этими параметрами даст возможность более эффективно перераспределить тепловую мощность дуги по поверхности расплава сварочной ванны и уменьшить как жесткость термического цикла дуговой наплавки, так и тепловложение в основной металл.

Актуальность диссертационной работы также подтверждается ее выполнением в соответствии с грантами: РФФИ (19-48-340010 р_а) и Администрации Волгоградской области 2018-2019 гг.

Цель и задачи работы. Повышение качества формирования плакирующих слоев из коррозионностойкой аустенитной стали на основе исследований электро-и теплофизических процессов в сварочной дуге при двухэлектродной наплавке в аргоноуглекислотной смеси.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Определить влияние газовых защитных сред на стабильность электродугового процесса.

2. Установить влияние расстояния и напряжения на дуге между электродными проволоками на характер переноса электродного металла в

сварочную ванну.

3. Исследовать особенности электро- и теплофизических процессов взаимодействия сварочных дуг при "расщеплении" электрода на две проволоки.

4. Исследовать технологические и эксплуатационные свойства наплавленного металла на основе хромоникелевой стали.

5. Разработать технологические рекомендации по формированию плакирующих слоев способом двухэлектродной наплавки.

Научная новизна работы. Новым научным положением работы, направленным на раскрытие взаимосвязей между электрофизическими параметрами и технологическими свойствами сварочной дуги на «расщепленном» электроде в аргоноуглекислотной газовой смеси, является определение их совокупного влияния на формирование наплавленных плакирующих слоев из хромоникелевой аустенитной стали.

Впервые установлено, что в процессе двухэлектродной наплавки с общим источником сварочного тока взаимодействие магнитных полей вокруг каждого электрода способствует возникновению результирующей электродинамической силы, при которой дуге становится физически выгодно занимать анодные пятна на торцах обеих проволок. В результате формируется дуга У-образной формы, с восходящим направлением в ней потоков плазмы, что позволяет в 1,5-2,0 раза, по сравнению с одноэлектродным процессом, уменьшить давление дуги, плотность теплового потока и долю участия основного металла в наплавленном.

При двухэлектродной наплавке взаимное притяжение сварочных дуг и капель на плавящихся торцах проволок под действием силы электродинамического взаимодействия приводит к объединению двух расплавов в общую каплю, что обусловливает качественно новый способ переноса электродного металла в дуге. Показано, что наибольшее межосевое расстояние (10 мм), при котором возможно стабильное образование таких капель достигается при использовании смеси аргона с 18 % CO2, при этом время, необходимое для формирования и переноса общей капли для данной смеси меньше в 1,5-1,8 раза, в отличие от смеси с 2 % С02.

Кандидатская диссертация_Введение_Елсуков С.К.

Превалирующее влияние на стабильное образование и перенос общей капли при уменьшении содержания в защитном газе CO2 до 2 %, оказывает расстояние между электродами. Его уменьшение при неизменных параметрах режима наплавки компенсирует снижение роли поверхностного натяжения в балансе сил, удерживающих расплав в обедненной атомами кислорода парогазовой среде.

Достоверность полученных результатов при решении поставленных задач обеспечивается за счет применения современных методов исследований, включающих в себя высокоскоростную видеосъемку сварочной дуги и каплепереноса с использованием специальной системы светофильтров, осциллографирования сварочного тока и напряжения на дуге в процессе наплавки (аналого-цифровой преобразователь LA-20USB), электронно-микроскопические (Versa 3D Dual Beam) исследования структуры наплавленного металла, в т.ч. дополненные методом дифракции обратно-отраженных электронов (EBSD). Верификацию полученных в процессе исследования сварочной дуги экспериментальных данных осуществляли посредством моделирования сварочной дуги в программном пакете Comsol Multiphysics 5.3. Обработку и анализ полученных в процессе наплавки осциллограмм и термических циклов производили с использованием специализированного программного обеспечения PowerGraph 3.3. Анализ геометрических параметров наплавленного металла производили в программном комплексе Компас-3D. Контроль твердости наплавленного металла проводили методом Роквелла на твердомере ТН-500.

Практическая значимость. Результаты диссертационного исследования послужили основой для разработки способа двухэлектродной дуговой наплавки в защитных газах (патент РФ № 2767334), позволяющего обеспечить заданный химический состав коррозионностойкого многослойного наплавленного металла за меньшее количество проходов вследствие малой доли участия основного метала в наплавленном. Разработанные технологические рекомендации дают возможность использовать преимущества высокопроизводительного автоматизированного процесса для наплавки в защитных газах изделий с небольшой толщиной стенки, без необходимости наложения на дугу импульсов тока.

Полученные результаты легли в основу технологии двухэлектродной наплавки коррозионностойкими сталями, которая была внедрена на промышленном предприятии ОАО «Волгограднефтемаш». Экономический эффект от внедрения разработок составил 785 тыс. рублей и достигается за счет увеличения производительности процесса наплавки и экономии сварочных проволок при производстве нефтехимического оборудования.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 30 работ, в том числе в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ - 7, в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных (Scopus/WOS) - 4. Получен 1 патент РФ на изобретение.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с грантом РФФИ 19-48340010 р_а «Разработка технологий и материалов для наплавки деталей оборудования и инструмента нефтехимического и металлургического производств на базе математического моделирования теплофизических процессов формирования композиционной наноструктуры металла» и грантом Администрации Волгоградской области 2018-2019 г.г.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в 30 работах, наиболее значительные из которых приведены ниже:

1. Применение расщепленного электрода для наплавки в аргоноуглекислотных смесях коррозионностойкой стали / С. К. Елсуков, И. В. Зорин, С. А. Фастов, В. И. Лысак // Сварка и диагностика. - 2023. - № 2. -С. 37-40. - БО! 10.52177/2071 -5234_2023_02_37.

2. Исследование процесса наплавки расщеплённым электродом сплава 1псопе1 625 / И.В. Зорин, С.К. Елсуков, Г.Н. Соколов, Ю.Н. Дубцов, В.И. Лысак, В.О. Харламов // Сварочное производство. - 2018. - № 11 (1008). - С. 9-15.

3. Перспективы применения расщепленного электрода для введения в сварочную ванну модификатора при наплавке сплава на основе М3А1 / И.В. Зорин, Ю.Н. Дубцов, В.И. Лысак, С.К. Елсуков // Сварка и диагностика. -2021. - № 5. - С. 30-34.

4. Исследование дугового процесса при наплавке расщеплённым электродом в смеси защитных газов / С.К. Елсуков, Г.Н. Соколов, И.В. Зорин,

С.А. Фастов, И.А. Полунин // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - Волгоград, 2020. -№ 2 (237) Февраль. - C. 62-66.

5. Влияние параметров наплавки расщеплённым электродом на формирование наплавленного металла системы Ni-Cr-Mo-Nb / С.К. Елсуков, И.В. Зорин, Г.Н. Соколов, А.А. Артемьев, Ф.А. Кязымов, Г.О. Сухобоков, А.А. Самойлов, С.А. Фастов, В.А. Фетисов // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - Волгоград, 2018. -№ 3 (213). - C. 102-108.

6. Технологические особенности формирования металла, наплавленного расщеплённым электродом / С.К. Елсуков, И.В. Зорин, Г.Н. Соколов, Ю.Н. Дубцов, Т.Р. Литвинова, С.А. Фастов, В.А. Фетисов // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. -Волгоград, 2017. - № 10 (205). - C. 122-125.

7. Влияние режима многопроходной сварки расщеплённым электродом под флюсом на структуру и свойства сварных соединений из стали 09Г2С / С.К. Елсуков, И.В. Зорин, Г.Н. Соколов, А.А. Артемьев, С.А. Фастов, Ф.А. Кязымов // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - Волгоград, 2018. - № 9 (219) Сентябрь. - C. 133137.

Статьи, индексируемые в реферативных базах Scopus и Web of Science:

8. Thermal- and wear-resistant alloy arc welding depositions using composite and flux-cored wires with TiN, TiCN, and WC nanoparticles / Г.Н. Соколов, И.В. Зорин, А.А. Артемьев, С.К. Елсуков, Ю.Н. Дубцов, В.И. Лысак // Journal of Materials Processing Technology. - 2019. - Vol. 272. - P. 100-110 (Q1). Doi:10.1016/i.imatprotec.2019.05.014

9. Structure Formation and Properties of Nickel Aluminide-based Alloy Deposited by the GMAW Method under Periodic Arc Thermal Impact on the Weld Pool / И.В. Зорин, А.А. Артемьев, В.И. Лысак, С.К. Елсуков, С.А. Фастов // Journal of Materials Processing Technology. - 2023. - Vol. 319 (October). - № 118085 (Q1). Doi: 10.1016/i.imatprotec.2023.118085

Кандидатская диссертация_Введение_Елсуков С.К.

10. Arc Technological Characteristics and Metal Transfer Behavior of Twin Electrode GMAW Deposition / S.K. Elsukov, I.V. Zorin, Y.N. Dubtsov, V.I. Lysak, D.V. Priyatkin // Materials Science Forum. - 2021. - Vol. 1031. - pp. 147-153. Doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1031.147

11. Structure formation and properties of wide-layer deposited Ni-Cr-Mo-Nb metal system / И.В. Зорин, С.К. Елсуков, Г.Н. Соколов, В.И. Лысак, Ю.Н. Дубцов, А.А. Артемьев, Т.Р. Литвинова, А.С. Лосев // AIP Conference Proceedings. Vol. 2007, Issue 1: Conference Papers. - 2018. - August. - P. 040017-1 - 040017-5. -Doi:10.1063/1.5051944.

Остальные публикации:

12. Пат. 2767334 Российская Федерация, МПК B23K 9/04 Способ двухэлектродной дуговой наплавки / С.К. Елсуков, И.В. Зорин, В.И. Лысак, С. А. Фастов, П.П. Красиков; ФГБОУ ВО ВолгГТУ. - 2022.

13. Елсуков, С. К. Перспективы применения расщепленного электрода для электродуговой наплавки коррозионно-стойких сталей / С. К. Елсуков, И. В. Зорин, Д. С. Несин // Актуальные вопросы и передовые технологии сварки в науке и промышленности : сборник статей I Международной научно-технической конференции, Могилев, 24-25 ноября 2022 года. - Могилев: Белорусско-Российский университет, 2022. - С. 54-59.

14. Елсуков, С.К. Влияние расстояния между сварочными проволоками при расщеплении электрода на формирование коррозионностойкого наплавленного металла / С.К. Елсуков, А.О. Филинков, М.С. Шишканов // Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире : материалы XXI всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных (г. Рубцовск, 25-26 апреля 2019 г.) / Рубцовский индустриальный ин-т (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский гос. технический ун-т им. И. И. Ползунова». - Рубцовск, 2019. - C. 116-119.

15. Елсуков, С.К. Исследование дугового процесса наплавки расщеплённым электродом в газовой смеси / С.К. Елсуков, О.А. Слепов, Ю.В. Андриянов // XXIII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (г. Волгоград, 11-14 декабря 2018 г.) : тез. докл. / редкол.: А. В. Навроцкий (отв. ред.) [и др.] ; Комитет образования, науки и молодёжной

10

политики Волгоградской обл., Совет ректоров вузов Волгоградской обл., Волгоградский гос. техн. ун-т. - Волгоград, 2019. - С. 93-94.

16. Структура и свойства сварных соединений из стали 09Г2С, выполненных многопроходной сваркой под флюсом расщеплённым электродом / И.В. Зорин, С.К. Елсуков, Г.Н. Соколов, А.А. Артемьев, В.И. Лысак, А.С. Лосев, С.А. Фастов, А.О. Филинков // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства : материалы 9-й междунар. науч.-техн. конф. (г. Омск, 26-28 февраля 2019 г.) / редкол.: В. А. Лихолобов [и др.] ; Омский науч. центр СО РАН, ФГБОУ ВО «Омский гос. техн. ун-т», Ин-т катализа СО РАН, Нефтехимический ин-т ОмГТУ. - Омск, 2019. - С. 160.

17. Особенности формирования широкослойного наплавленного металла типа 1псопе1 / И.В. Зорин, С.К. Елсуков, Г.Н. Соколов, В.И. Лысак, А.А. Артемьев, Ю.Н. Дубцов, С.А. Фастов // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства : материалы тезисов 8-й междунар. науч.-техн. конф. (г. Омск, 26 февраля - 2 марта 2018 г.) / Омский научный центр СО РАН, ФГБОУ ВО «Омский гос. техн. ун-т», Ин-т проблем переработки углеводородов СО РАН, Нефтехимический ин-т ОмГТУ, АО «Газпром нефть - ОНПЗ». - Омск, 2018. -С. 171.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Актуальные вопросы и передовые технологии сварки в науке и промышленности» (Могилев - 2022), «Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире» (Рубцовск - 2019), «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск - 2018), «Технология машиностроения и материаловедение» (Новокузнецк - 2018), а также на XXII (2 премия) и XXIII (1 премия) региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, ежегодных внутривузовских конференциях ВолгГТУ (2017-2020 гг.) и научных семинарах кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» ВолгГТУ, г. Волгоград.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 130

Кандидатская диссертация_Введение_Елсуков С.К.

наименований, и приложения. Основная часть работы содержит 143 страницы машинописного текста, 94 рисунков, 9 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении раскрыта актуальность работы, сформулирована научная новизна, показаны структура и содержание диссертации.

В первой главе приведены данные о современных способах электродуговой наплавки плакирующих слоев. Показано, что более производительным и технологически гибким способом регулирования величины и пространственного распределения тепловложения в изделие является двухэлектродный процесс, в котором сварочная дуга, питаемая общим источником тока, существует одновременно или поочередно на торцах электродных проволок. На основе проведенного литературного обзора сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе приведены используемые для наплавки материалы и теплофизические свойства защитных смесей газов, а также методики: осциллографирования сварочного тока и напряжения на дуге, видеосъёмки дугового разряда и каплепереноса, исследования термического цикла процесса наплавки. Показаны конструктивные особенности разработанного универсального газового сопла для двухэлектродной наплавки в среде защитных газов. Изложены методы исследования структуры и свойств наплавленного металла.

В третьей главе рассмотрены особенности существования сварочной дуги при двухэлектродной наплавке в аргоноуглекислотной смеси коррозионностойкой хромоникелевой стали. Выявлены предпочтительные значения расстояний между сварочными проволоками, обеспечивающие стабильное формирование и перенос в дуге общей капли. Экспериментально установлено влияние силы тока и напряжения на характер переноса электродного металла в дуге и особенности ее формирования при двухэлектродном процессе наплавки. С использованием математического моделирования сварочной дуги на расщепленном электроде выявлена взаимосвязь между физическими процессами и явлением уменьшения глубины проплавления и доли участия основного металла в наплавленном.

Кандидатская диссертация_Введение_Елсуков С.К.

В четвертой главе выполнено оценка эффективности двухэлектродной наплавки в аргоноуглекислотных смесях на основе аргона с 18 % и 2 % углекислоты. Приведены результаты исследования структуры и свойств наплавленного металла. Показные критерии качественного формирования многопроходного наплавленного металла. Предложены технологические рекомендации для двухэлектродной наплавки хромоникелевого наплавленного металла.

В заключении представлены общие выводы по работе.

В приложении приведен патент на способ двухэлектродной наплавки в защитных газах и копия акта о внедрении полученных научно-технических результатов.

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Волгоградского государственного технического университета.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН, д.т.н., проф. РАН Лысаку Владимиру Ильичу за участие в формировании направления и методологической подготовке исследований, оказанную помощь при анализе и обсуждении полученных результатов и д.т.н., проф. Зорину Илье Васильевичу за конкретизацию основных положений исследования и помощь в подготовке диссертации.

Автор считает своим долгом выразить благодарность своему первому

учителю д.т.н., проф. Соколову Геннадию Николаевичу, под научным руководством которого было начато данное исследование.

Автор также приносит благодарность к.т.н. Денисевичу Д.С. за помощь в проведении математического моделирования сварочной дуги на расщепленном электроде; к.т.н., доценту С.В. Хаустову за помощь в экспериментальной оценке тепловой эффективности процесса двухэлектродной наплавки; к.т.н., доценту В.О. Харламову за проведение электронно-микроскопических исследований и обсуждение их результатов, а также ст. преподавателю Д.В. Прияткину и аспиранту С.А. Фастову за помощь при подготовке и выполнении экспериментов.

Кандидатская диссертация_Глава I_Елсуков С.К.

Глава I. Современные высокопроизводительные способы электродуговой наплавки и перспективы их использования для создания плакирующих слоев

1.1 Перспективы применения процессов наплавки для плакирования коррозионностойкими сталями

Для повышения коррозионной стойкости металла внутренних цилиндрических поверхностей трубопроводной арматуры и корпусного оборудования в промышленности применяют различные способы плакирования. Требующиеся эксплуатационные свойства поверхности изделий получают как напылением [1, 2], так и способами наплавки: электрошлаковыми [3-6], плазменными [7-11], электроннолучевыми [12-14], лазерными [15-19] и электродуговыми [20-24].

Наиболее простым и распространенным способом является ручная дуговая наплавка (РДН) штучными покрытыми электродами. Несмотря на технологическую простоту (отсутствует потребность в дорогостоящем оборудовании) и универсальность способа, недостатком РДН является зависимость качества наплавленного металла от уровня подготовки и мастерства сварщика при низкой производительности процесса. Применение импульсных источников расширяет возможности РДН по формированию дисперсной структуры [25], но не решает вопроса малой производительности способа.

К основным недостаткам процессов напыления следует отнести низкий коэффициент использования порошка, возможную пористость напылённого слоя, необходимость тщательной подготовки поверхности перед нанесением покрытий и сложность получения качественного слоя толщиной более 1 мм [7].

Применение плазменно-порошковой и лазерной наплавки позволяет значительно сократить, по сравнению с дуговой наплавкой, расход присадочных материалов, уменьшить глубину проплавления и обеспечить однородный мелкозернистый наплавленный металл [10]. Но для такого процесса характерен

14

достаточно большой расход газа, а наплавленный металл склонен к образованию горячих и холодных трещин по причине формирования транскристаллитной структуры аустенитного металла [26].

Также известен процесс создания коррозионностойких покрытий электродуговой металлизацией, но применение его ограничено возможностью получения тонких слоёв (до 200 мкм). К тому же имеется вероятность образования пористости напылённого покрытия, а прочность его сцепления с основным металлом может быть недостаточной для разных условий эксплуатации изделия [27].

Одними из самых производительных и эффективных способов наплавки аустенитных и других коррозионностойких сталей и сплавов на внутренние и фланцевые поверхности нефтехимического и нефтегазового оборудования (реакторы, теплообменники, адсорберы и др.) являются электродуговая наплавка под слоем флюса [28-30] и электрошлаковая наплавка лентами [31]. Широкое промышленное применение этих способов обусловлено возможностью плакирования легкодоступных внутренних цилиндрических поверхностей больших диаметров и площадей, которые характерны преимущественно для корпусной аппаратуры. В случае необходимости наплавки внутренних поверхностей малого диаметра (до 500 мм) [32] или плоских поверхностей фланцев применение этих способов затруднено из-за малой площади наплавляемой поверхности и сложности доступа к ней. По этой причине повышается востребованность в применении технологически гибких способов наплавки, значительный объем которых относится к электродуговым процессам в защитных газах. Основной задачей, определяющей эффективность наплавки коррозионностойких сплавов, является достижение высоких технологических характеристик наплавленного металла при минимизации тепловложения в основной металл, что достигается уменьшением глубины проплавления и степени разбавления железом наплавленного металла [33, 34].

1.2. Оценка эффективности способов управления тепловложением при электродуговой наплавке

Общеизвестно, что наиболее распространенным и хорошо управляемым способом наплавки является одноэлектродный электродуговой процесс в среде защитных газов (рисунок 1.1, а). Однако данный способ характеризуется большой глубиной проплавления (более 3-4 мм) и долей участия основного металла в наплавленном, которая может достигать более 50 %.

п ЛАА

-

Рисунок 1.1 - Разновидности способов наплавки в среде защитных газов с возможностью регулирования тепловложения в основной металл: а - одноэлектродный; б - колеблющимся электродом; в - неплавящимся электродом с подачей «холодной» или

и и и \ ..1 и и и

«горячей» проволоки; г - косвенной дугой; д - трехфазной дугой; е - с дополнительной

• • и и и / \ и

заземленной проволокой; ж - двухдуговой (тандемом); з - двухдуговой с дополнительной «холодной» проволокой; и - двухэлектродный («расщепленный» электрод)

Кандидатская диссертация_Глава I_Елсуков С.К.

В настоящее время для одноэлектродной сварки и наплавки в среде защитных газов широко применяются импульсно-дуговые источники сварочного тока, которые позволяют более эффективно управлять тепловложением в электродный и свариваемый металл, а также околошовную зону [35]. Как правило, это достигается периодическим изменением электрических параметров сварочной дуги (модуляция тока и напряжения на дуге, подбор частоты наложенных на дугу импульсов и варьирование их величины, импульсная подача проволоки и т.д.) по специальным алгоритмам [36, 37]. Это дает возможность в широком диапазоне управлять параметрами наплавленного валика, а также величиной и формой проплавления основного металла, что важно в технологиях восстановительной (ремонтной) и упрочняющей наплавки сплавами со специальными свойствами, но не всегда рационально при необходимости плакирования поверхностей большой протяженности или площади.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Елсуков Сергей Константинович, 2023 год

Список использованной литературы

1. Studies on pitting corrosion and sensitization in laser rapid manufactured specimens of type 316L stainless steel / P. Ganesh, R. Giri, R. Kaul [et al.] // Materials & Design. - 2012. - Т. 39. - С. 509-521.

2. Коррозионностойкое защитное покрытие системы Zr - Nb - Sn, полученное с помощью сверхзвукового холодного газодинамического напыления / Т. И. Бобкова, Р. Ю. Быстров, А. Ф. Васильев [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2021. - № 2(106). - С. 90-96. - DOI 10.22349/1994-6716-2021106-2-90-96.

3. Microstructure and corrosion properties of the AISI 904L weld cladding obtained by the electro slag process / J. V. S. Matias, M. J. Lourenfo, J. C. Jorge [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Т. 15. - С. 5151-5164.

4. Рыбкин, А. Н. Формирование структуры и свойств коррозионностойкого биметаллического проката, получаемого с использованием метода электрошлаковой наплавки : специальность 05.16.01 "Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов" : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Рыбкин Александр Николаевич. - Москва, 2004. - 48 с.

5. Изготовление биметаллической заготовки методом электрошлаковой наплавки / Л. Г. Ригина, М. В. Ульянов, А. В. Лобов [и др.] // Тяжелое машиностроение. - 2017. - № 11-12. - С. 10-16.

6. Предотвращение дефектов поверхности плакирующего слоя из коррозионностойкой аустенитной стали / А. В. Амежнов, И. Г. Родионова, А. И. Зайцев [и др.] // Металлург. - 2015. - № 10. - С. 50-56.

7. Плазменная наплавка высоколегированной стали 10Х18Н8Т на низколегированную сталь 09Г2С / Ю. Д. Щицын, С. Д. Неулыбин, П. С. Кучев, И. А. Гилев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2014. -Т. 16, № 3. - С. 5-13.

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

8. Microchemical and microstructural studies in a PTA weld overlay of Ni-Cr-Si-B alloy on AISI 304L stainless steel / C. Sudha, P. Shankar, R. V. S. Rao [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2008. - Vol. 202, No. 10. - P. 2103-2112. - DOI 10.1016/j.surfcoat.2007.08.063.

9. Prasad, S. Analysis of weld characteristics of micro plasma arc welded thin stainless steel 306 L sheet / S. Prasad, S. Pal, P.S. Robi // Journal of Manufacturing Processes. - 2020. - Т. 57. - С. 957-977.

10. Dhaneshwaran, M. Plasma metal deposition of stainless steel 316L over mild steel surface / M. Dhaneshwaran, S. Jhavar // Materials Today: Proceedings. -2021. - Т. 46. - С. 1116-1121.

11. Определение оптимальных режимов плазменной порошковой однопроходной наплавки рабочих поверхностей запорной трубопроводной арматуры / В. В. Ерофеев, Р. Г. Шарафиев, В. В. Попов [и др.] // АПК России. -2019. - Т. 26. - № 1. - С. 75-81.

12. Электронно-лучевая наплавка износостойких и коррозионно-стойких покрытий на низкоуглеродистую сталь / И. М. Полетика, С. А. Макаров, М. В. Тетюцкая, Т. А. Крылова // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 321, № 2. - С. 86-89.

13. Transformation law of microstructure evolution and mechanical properties of electron beam freeform fabricated 321 austenitic stainless steel / Q. Yin, G. Chen, G. Zhang [et al.] // Vacuum. - 2021. - Vol. 194. - P. 110594. - DOI 10.1016/j.vacuum.2021.110594.

14. Шевцов, Ю. О. Нанесение защитных покрытий электроннолучевой наплавкой в вакууме на элементы запорной арматуры / Ю. О. Шевцов, М. В. Радченко // Инновации в топливно-энергетическом комплексе и машиностроении (ТЭК-2019) : Сборник научных трудов II Международной научно-практической конференции, посвященной 20-летию ООО "Кузбасский центр сварки и контроля", Кемерово, 18-20 декабря 2019 года / Под редакцией А.Н. Смирнова. - Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2019. - С. 119-124.

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

15. Research on interface characteristics of 308L stainless steel coatings manufactured by laser hot wire cladding / W. Li, X. Liu, M. Yamamoto // Surface and Coatings Technology. - 2021. - Т. 427. - С. 127822.

16. Effect of different topologies on microstructure and mechanical properties of multilayer coatings deposited by laser cladding with Inconel 625 wire / S. Zhou, T. Xu, C. Hu [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2021. - Т. 421. - С. 127299.

17. Abioye, T. E. Laser cladding of Inconel 625 wire for corrosion protection / T. E. Abioye, D. G. McCartney, A. T. Clare // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Т. 217. - С. 232-240.

18. Повышение эффективности ремонта деталей запорной арматуры ТЭС и АЭС путем лазерной наплавки / В. С. Син, Л. Х. Балдаев, В. М. Неуймин [и др.] // Трубопроводная арматура и оборудование. - 2019. - № 1(100). - С. 70-73.

19. Татаринов, Е. А. Лазерная наплавка элементов запорной арматуры / Е. А. Татаринов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2015. - № 11-1. - С. 101-107.

20. Структура и свойства высокохромистого металла запорной арматуры, наплавленного серийно выпускаемыми сварочными проволоками / А. Е. Еремин, Е. Н. Еремин, Ю. О. Филиппов [и др.] // Омский научный вестник. - 2014. - № 1(127). - С. 55-58.

21. Еремин, Е. Н. Порошковая проволока для наплавки уплотнительных поверхностей запорной арматуры / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев // Сварочное производство. - 2015. - № 3. - С. 11-15.

22. Назарько, А. С. Коррозионно-износостойкие наплавочные материалы для деталей насосов и запорной арматуры (применение, свойства и способы их наплавки) / А. С. Назарько, Р. Л. Пломодьяло, М. С. Демонов // Механика, оборудование, материалы и технологии : электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции, Краснодар, 2930 октября 2019 года / Редакционная коллегия: Литвинов А.Е., Пломодьяло Р.Л., Коновалова Т.В., Гукасян А.В., Война А.А., Вольченко Н.А.. - Краснодар: ООО «Принт Терра», 2019. - С. 218-223.

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

23. Козин, А. С. Наплавка уплотнительных поверхностей энергетической арматуры / А. С. Козин, Д. В. Рогозин // Актуальные проблемы науки и техники. 2022 : Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Ростов-на-Дону, 16-18 марта 2022 года / Отв. редактор Н.А. Шевченко. - Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет, 2022. - С. 87-88.

24. Еремин, Е. Н. Исследование свойств металла 20Х13, полученного наплавкой в различных защитных газовых средах / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев, С. А. Бородихин // Сварка. Реновация. триботехника : тезисы докладов VIII Уральской научно-практической конференции, Нижний Тагил, 02-03 февраля 2017 года / ответственные редакторы В. А. Коротков, В. Ф. Пегашкин; Министерство образования и науки РФ ; ФГАОУ ВО «УрФУ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина», Нижнетагильский технологический институт (филиал). - Нижний Тагил: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2017. - С. 105-108.

25. Сараев, Ю. Н. Влияние режимов наплавки покрытий на коррозионную стойкость сварных соединений сталей в кислых средах / Ю. Н. Сараев, В. П. Безбородов, Ю. В. Селиванов // Технологии и материалы. - 2016. - № 2. - С. 17-21.

26. Морозов, В. П. Механизм образования трещин при лазерной наплавке никелевого сплава системы Ni-Cr-B-Si на поверхность конструкционной стали типа 30ХГСА / В. П. Морозов, Ю. Г. Романов // Справочник. Инженерный журнал. - 2020. - № 1(274). - С. 3-10. - DOI 10.14489/hb.2020.01.pp.003-010.

27. Бороненков, В. Н. Основы дуговой металлизации. Физико-химические закономерности / В. Н. Бороненков, Ю. С. Коробов ; В. Н. Бороненков, Ю. С. Коробов ; М-во образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный ун-т им. Б. Н. Ельцина. - Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2012. - ISBN 978-5-7996-0671-8.

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

28. Del Prete M., Saturno L., Quintiliani D. Cladding of pressure equipment; case studies and the choice of various types of application // Welding International. -2014. - Т. 28. - №. 8. - С. 617-628.

29. Фрумин, И. И. Автоматическая электродуговая наплавка / И. И. Фрумин. - Харьков: Металлургиздат, 1961. - 422 с.

30. Сравнительный анализ наплавки элементов трубопроводной арматуры ручной дуговой и автоматической сваркой под слоем флюса / А. Г. Кудасов, Т. Э. Пантелеева, В. Н. Мещеряков [и др.] // Газовая промыленность. - 2018. - № 8(772). - С. 92-96.

31. Kolarik, L. Electroslag cladding of stainless austenitic layer by strip electrode / L. Kolarik, M. Kolarikova, J. Janovec // Conference Paper, (May 2016) Conference: METAL. - 2016.

32. Таранова, К. Г. Разработка прогрессивной технологии электродуговой однослойной наплавки под флюсом аустенитным ленточным электродом / К. Г. Таранова, Р. Б. Агулиев, Ю. В. Полетаев // Молодой исследователь Дона. - 2020. -№ 3(24). - С. 89-98.

33. Влияние электрических параметров дуговой наплавки порошковой проволокой на стабильность процесса и проплавление основного металла / Ю. Н. Ланкин, И. А. Рябцев, В. Г. Соловьев [и др.] // Автоматическая сварка. -2014. - № 9(735). - С. 27-31.

34. Низаметдинов, А. Ф. Оценка влияния факторов, оказывающих влияние на качество сварных соединений нержавеющих трубопроводов при их изготовлении / А. Ф. Низаметдинов, Р. Р. Хасанов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - 2021. - № 1. - С. 62-65. - DOI 10.24412/0131-4270-2021-1-62-65.

35. Лебедев, В. А. Совершенствование механизированной дуговой сварки и наплавки легированных сталей с импульсной подачей электродной проволоки / В. А. Лебедев // Заготовительные производства в машиностроении. - 2018. - Т. 16, № 10. - С. 440-443.

36. Крампит, А. Г. Способы управления формированием сварного шва / А. Г. Крампит, Н. Ю. Крампит // Технологии и материалы. - 2015. - № 3. - С. 2126.

37. Крампит, А. Г. Современные способы импульсно-дуговой MIG/MAG сварки / А. Г. Крампит, Е. А. Зернин, М. А. Крампит // Технологии и материалы. -2015. - № 1. - С. 4-11.

38. Спиридонов, Н. В. Электродуговая наплавка металлоповерхностей колеблющимся электродом в среде защитного газа / Н. В. Спиридонов, А. В. Кудина, В. В. Кураш // Наука и техника. - 2013. - № 4. - С. 3-8.

39. Расчет режима дуговой наплавки колеблющимся электродом оправок трубопрокатного стана / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, Ф. А. Кязымов // Сварка и диагностика. - 2010. - № 5 (сентябрь-октябрь). - C. 2024.

40. Ляховая, И. В. Влияние скорости поперечных колебаний электрода на производительность широкослойной наплавки / И. В. Ляховая, Д. М. Кушнерев // Автоматическая сварка. - 1972. - №5. - С.62-63.

41. Thermal- and wear-resistant alloy arc welding depositions using composite and flux-cored wires with TiN, TiCN, and WC nanoparticles / G. N. Sokolov, I. V. Zorin, A. A. Artem'ev [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. -2019. - Vol. 272. - P. 100-110. - DOI 10.1016/j.jmatprotec.2019.05.014.

42. Структура и свойства наплавленного металла системы С-Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-N / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, А. С. Трошков [и др.] // Сварка и диагностика. - 2013. - № 2. - С. 16-19

43. Efeito da dilui?ao sobre a microestrutura da liga AWS ER NiCrMo-14 na soldagem de revestimentos pelo processo TIG com alimenta?ao de arame frio / É. M. Miná, Y. C. D. Silva, J. Dille, C. C. Silva // Soldagem & Inspe?ao. - 2016. - Т. 21. - С. 317-329.

44. Olivares, E. A. G. Estudo do processo TIG Hot-Wire com material de adi?ao AISI-316L analisando o efeito do sopro magnético do arco sobre a dilui?ao do

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

cordao de solda / E. A. G. Olivares, V. M. V. Diaz // Soldagem & Inspe?ao. - 2016. -Т. 21. - С. 330-341.

45. Metal transfer modes of twin-wire indirect arc welding / S. Zhang, D. T. Wu, M. Q. Cao, Z. D. Zou // Frontiers of Materials Science in China. - 2009. - Т. 3. -№. 4. - С. 426-433.

46. Twin-wire indirect arc welding by modeling and experiment / C. Shi, Y. Zou, Z. Zou, D. Wu // Journal of Materials Processing Technology. - 2014. - Т. 214. -№. 11. - С. 2292-2299.

47. Effects of process parameters on arc shape and penetration in twin-wire indirect arc welding / S. Zhang, M. Q. Cao, D. T. Wu, Z. D. Zou // Frontiers of Materials Science in China. - 2009. - Т. 3. - №. 2. - С. 212-217.

48. Stability of cross arc process—A preliminary study / S. J. Chen, L. Zhang, X. P. Wang, J. Wang // Weld. J. - 2015. - Т. 94. - №. 5. - С. 158-168.

49. Analysis of electrical characteristics of inter-wire arc in cross-coupling arc / Z. Lu, S. Dong, F. Jiang, C. Li // Chinese Journal of Mechanical Engineering. - 2019. - Т. 32. - №. 1. - С. 1-9.

50. Physical mechanism of polar zone phenomena in cross-coupling arc welding / S. Dong, F. Jiang, B. Xu. [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. -2020. - Т. 50. - С. 440-449.

51. Investigation of arc behavior and metal transfer in cross arc welding / L. Zhang, S. Su, J. Wang, S. J. Chen // Journal of Manufacturing Processes. - 2019. - Т. 37. - С. 124-129.

52. Мастенко, В. Ю. Способ автоматической двухэлектродной наплавки проволоками под флюсом / В. Ю. Мастенко // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2006. - № 8. - С. 8-10.

53. Авторское свидетельство № 1660885 A1 СССР, МПК B23K 9/04, B23K 9/18. Способ двухдуговой наплавки : № 4714319 : заявл. 03.07.1989 : опубл. 07.07.1991 / В. Ю. Мастенко, И. С. Коцюбинский, В. Н. Кузнецов [и др.] ; заявитель Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "ЦНИИТМАШ".

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

54. Мастенко, В. Ю. Высокопроизводительная механизированная двухэлектродная наплавка проволоками под флюсом с подачей дополнительной заземленной проволоки в зону горения дуги / В. Ю. Мастенко // Сварочное производство. - 2007. - № 8. - С. 3-6.

55. Полосков, С. С. Физико-математическая модель дугового взаимодействия при наплавке плавящимся электродом с дополнительной присадочной проволокой / С. С. Полосков, В. А. Ерофеев, М. А. Шолохов // Сварка и диагностика. - 2019. - № 6. - С. 27-31.

56. Полосков, С. С. Регулирование дугового взаимодействия между плавящимся электродом и дополнительной присадочной проволокой при наплавке (DE-GMAW) / С. С. Полосков, В. А. Ерофеев, М. А. Шолохов // Advanced Engineering Research. - 2021. - Т. 21, № 1. - С. 62-70. - DOI 10.23947/2687-1653-2021-21-1 -62-70.

57. Патент № 2598715 C1 Российская Федерация, МПК B23K 9/173, B23K 9/10. Способ сварки комбинацией дуг : № 2015112818/02 : заявл. 07.04.2015 : опубл. 27.09.2016 / В. П. Сидоров, Д. В. Зюбин, Н. А. Борисов ; заявитель Автономная некоммерческая организация "Головной Аттестационный Центр по сварочному производству Средне-Волжского Региона".

58. Zhang, Z. Effect of bypass coupling on droplet transfer in twin-wire indirect arc welding / Z. Zhang, D. Wu, Y. Zou // Journal of Materials Processing Technology. - 2018. - Т. 262. - С. 123-130.

59. Corrosion resistance and high temperature wear behavior of carbide-enhanced austenite-based surfacing layer prepared by twin-wire indirect arc welding / Q. An, Y. Wen, D. Wu [et al.] // Materials Research Express. - 2021. - Vol. 8, No. 1. -DOI 10.1088/2053-1591/abda65.

60. Исследование технологических возможностей процесса двухдуговой наплавки плавящимся электродом с дополнительной токоведущей присадочной проволокой / С. С. Полосков, В. А. Ерофеев, М. А. Шолохов, А. Ю. Мельников // Сварка и диагностика. - 2022. - № 2. - С. 43-47. - DOI 10.52177/2071-5234_2022_02_43

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

61. Особенности сопряжения и перекрытия кромок смежных валиков при наплавке плавящимся электродом с токоведущей присадочной проволокой (DE-GMAW) / С. С. Полосков, В. А. Ерофеев, М. А. Шолохов [и др.] // Сварка и диагностика. - 2022. - № 4. - С. 54-58. - DOI 10.52177/2071-5234_2022_04_54

62. Ma, Z. Effect of main arc voltage on arc behavior and droplet transfer in tri-arc twin wire welding / Z. Ma, M. Zhuang, M. Li // Journal of Materials Research and Technology. - 2020. - Т. 9. - №. 3. - С. 4876-4883.

63. Безруких, А. А. Наплавка коррозионно-стойких сталей независимой трехфазной дугой / А. А. Безруких, С. А. Готовко, Р. А. Мейстер // Актуальные проблемы современного машиностроения : Сборник трудов Международной научно-практической конференции, Юрга, 11-12 декабря 2014 года / Юргинский технологический институт. - Юрга: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2014. - С. 393-397.

64. Ельцов, В. В. Наплавка изделий из алюминиевых сплавов трехфазной дугой / В. В. Ельцов, В. Ф. Матягин // Сварочное производство. - 1992. - №. 4. -С. 7.

65. Столбов, В. И. Давление мощной трехфазной дуги / В. И. Столбов,

B. А. Иевлев, О. Н. Климахин // Автоматическая сварка. - 1974. - № 8. - С. 11-13.

66. Мандельберг, С. Л. Магнитное взаимодействие дуг при двухдуговой трехфазной сварке / С. Л. Мандельберг // Автоматическая сварка. - 1966. - № 4. -

C. 30-36.

67. The dynamic behavior of double arc interference in high-power double wire pulsed GMAW / K. Wu, Z. He, Z. Liang, J. Cheng // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Т. 88. - №. 9. - С. 2795-2802.

68. Effects of torch configuration and welding current on weld bead formation in high speed tandem pulsed gas metal arc welding of steel sheets / T. Ueyama, T. Ohnawa, M. Tanaka, K. Nakata // Science and Technology of Welding and Joining. -2005. - Т. 10. - №. 6. - С. 750-759.

69. Numerical analysis of arc plasma behavior in double-wire GMAW /

D. Xueping, L. Huan, W. Huiliang, L. Jiquan // Vacuum. - 2016. - Т. 124. - С. 46-54.

132

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

70. Mode parameters control under GMAW in connection with reflected heat flow / A. Melnikov, M. Sholokhov, D. S. Buzorina, A. Fiveyskiy // MATEC web of conferences : The proceedings International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment: Mechanical Engineering and Materials Science (ICMTMTE 2019), Sevastopol, 09-13 сентября 2019 года. Vol. 298. -Sevastopol: EDP Sciences, 2019. - P. 00027. - DOI 10.1051/matecconf/201929800027.

71. The metal transfer behavior and the effect of arcing mode on metal transfer process in twin-arc integrated cold wire hybrid welding / T. Xiang, H. Li, C. Q. Huang [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. -Vol. 90, No. 1-4. - P. 1043-1050. - DOI 10.1007/s00170-016-9451-1.

72. Arc characteristics and metal transfer behavior of twin-arc integrated cold wire hybrid welding / T. Xiang, H. Li, H. L. Wei, Y. Gao // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2016. - Vol. 87, No. 9-12. - P. 2653-2663. -DOI 10.1007/s00170-016-8663-8.

73. Fang, D. Analysis of process parameter effects during narrow-gap triplewire gas indirect arc welding / D. Fang, L. Liu // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Т. 88. - №. 9. - С. 2717-2725.

74. Сущенко, А. П. Автоматическая многоэлектродная наплавка / А. П. Сущенко. - Ташкент: Госиздат УзССР, 1964 - 39 с.

75. Справочник сварщика / Ю. А. Денисов, Г. Н. Кочева, Ю. А. Маслов [и др.]; Под ред. В. В. Степанова. - 4-е изд., перераб. и доп. - Москва : Машиностроение, 1982. - 560 с.

76. Спицын, В. В. Перенос металла и горение дуги при сварке расщепленным электродом в CO2 / В. В. Спицын // Сварочное производство. -1969. - №. 4. - С. 5.

77. Медовар, Б. И. Об автоматической сварке расщепленным электродом / Б. И. Медовар, А. Г. Потапьевский // Автоматическая сварка. - 1955. - №. 3. - С. 60.

78. Kilburn, D. G. MIG V

— / D. G. Kilburn // - 2020. - Т. 89. - №. 4. - С. 248-251.

Кандидатская диссертация_Список использованной литературы_Елсуков С.К.

79. Effects of torch configuration on arc interaction behaviors and weld defect formation mechanism in tandem pulsed GMAW / G. Liu, S. Han, X. Tang [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. - 2021. - Т. 62. - С. 729-742.

80. Sabo, R. S. The Procedure Hand book of Arc Welding // R. S. Sabo. -Lincoln Electric, 13Ed, Ohio, USA, 1995. - 742 c.

81. Effect of phase on the behavior of metal transfer in double-wire pulsed GMAW / K. Wu, T. Yin, N. Ding [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2018. - Т. 97. - №. 9. - С. 3777-3789.

82. Research on arc interference and welding operating point change of twin wire MIG welding / D. Ye, X. Hua, C. Xu [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Т. 89. - №. 1. - С. 493-502.

83. A Study on out-of-phase current pulses of the double wire MIG/MAG process with insulated potentials on coating applications: part I / M. F. Motta, J. C. Dutra, Jr, R. Gohr, A. Scotti // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. - 2007. - Т. 29. - С. 202-206.

84. Occurrence of arc interaction in tandem pulsed gas metal arc welding / T. Ueyama, T. Ohnawa, M. Tanaka, K. Nakata // Science and Technology of Welding and Joining. - 2007. - Т. 12. - №. 6. - С. 523-529.

85. High-Speed Welding of Steel Sheets by the Tandem Pulsed Gas Metal Arc Welding System // T. Ueyama, T. Ohnawa, K. Yamazaki [et al.] // Transactions of the JWRI. - 2005. - Т. 34. - №. 1. - С. 11-18.

86. Droplet transfer and spatter generation in DC-AC pulse tandem gas metal arc welding / S. Kang, M. Kang, Y. H. Jang, C. Kim // Science and Technology of Welding and Joining. - 2020. - Т. 25. - №. 7. - С. 589-599.

87. Motta, M. F. Effects of the variables of the double wire MIG/MAG process with insulated potentials on the weld bead geometry / M. F. Motta, J. C. Dutra // Welding international. - 2006. - Т. 20. - №. 10. - С. 785-793.

88. Influence of external magnetic field on twin-wire indirect arc surfacing stainless steel layer / D. Wu, C. Hu, Y. Zou [et al.] // Vacuum. - 2019. - Vol. 169. - P. 108958. - DOI 10.1016/j.vacuum.2019.108958.

89. Zhang, S. S. Effects of applied magnetic field on twin-wire indirect arc shapes / S. S. Zhang, Z. D. Zou // Frontiers of Materials Science in China. - 2010. - Т. 4. - №. 3. - С. 321-324.

90. Investigation of double arc interaction mechanism and quantitative analysis of double arc offset in high-power double-wire DP-GMAW / K. Wu, P. Xie, Z. Liu [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. - 2020. - Т. 49. - С. 423-437.

91. Hedegard, J. High-penetration Tandem-MIG/MAG Welding / J. Hedegard, E. Tolf, J. Andersson // IIW Document. n. - 2007. - Т. 12. - С. 1918-07.

92. Zhang, G. J. Physics characteristic of coupling arc of twin-tungsten TIG welding / G. J. Zhang, X. S. Leng, L. Wu // Transactions of nonferrous metals society of China. - 2006. - Vol. 16, No. 4. - P. 813-817. - DOI 10.1016/S1003-6326(06)60331-2.

93. Ogino, Y. Numerical analysis of the heat source characteristics of a two-electrode TIG arc / Y. Ogino, Y. Hirata, K. Nomura // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2011. - Т. 44. - №. 21. - С. 215202.

94. Размышляев, А. Д. Расчет параметров поперечного магнитного поля, обеспечивающего перемешивание расплава в ванне при электродуговой наплавке и сварке / А. Д. Размышляев, М. В. Агеева // Сварочное производство. - 2020. -№. 11. - С. 3-9.

95. Болдырев, А. М. Управление глубиной проплавления при дуговой сварке и наплавке с помощью продольного переменного магнитного поля /

A. М. Болдырев, В. А. Биржев, А. В. Черных // Сварочное производство. - 1993. -№ 6. - С. 30-31.

96. Володин, В. С. Автоматическая двухэлектродная сварка /

B. С. Володин, Н. А. Случанко // Сварочное производство. - № 3. - 1955.

97. Акулов, А. И. Особенности автоматической сварки в CO2 расщепленным электродом / А. И. Акулов, В. В. Спицын, Г. Г. Чернышов // Сварочное производство. - 1966. - № 6. - С. 31-33.

98. Потапьевский А. Г. Сварка сталей в защитных газах плавящимся электродом. Техника и технология будущего: монография / А. Г. Потапьевский,

Ю. Н. Сараев, Д. А. Чинахов; Юргинский технологический институт. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 208 с.

99. Емельянов, И. Л. Характер горения дуг двухэлектродной сварке под флюсом / И.Л. Емельянов // Автоматическая сварка. - 1976. - № 4. - С. 68-69.

100. Groetelaars, P. J. Influence of the arc length on metal transfer in the single potential double-wire MIG/MAG process / P. J. Groetelaars, C. O. Morais, A. Scotti // Welding International. - 2009. - Т. 23. - №. 2. - С. 112-119.

101. The mechanisms of arc coupling and rotation in cable-type welding wire CO2 welding / Z. Yang, C. Fang, M. Wu [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2018. - Т. 255. - С. 443-450.

102. Илюшенко, В. М. Наплавка оловянносвинцовой бронзы на сталь расщепленным электродом / В. М. Илюшенко, В. Е. Седов // Автоматическая сварка. - 1969. - № 6. - С. 52-54.

103. Майданчук, Т. Б. Улучшение качества биметаллического соединения при наплавке под флюсом высокооловянной бронзы на сталь / Т. Б. Майданчук, В. М. Илюшенко, А. Н. Бондаренко // Автоматическая сварка. - 2015. - № 5-6(742). - С. 42-45.

104. Илюшенко, В. М. Эффективность наплавки медных сплавов на сталь расщепленным электродом / В. М. Илюшенко, А. С. Белов, А. П. Кинович // Теоретические и технологические основы наплавки. Наплавленный металл: Сб. науч. тр., Киев: ИЭС им. ЕО Патона, 1985. - С. 82-86.

105. Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и чистых металлов // М.: Металлургия. - 1973. - C. 352.

106. Influence of post welding heat treatments on sensitization of AISI 347 stainless steel welded joints / A. C. Gonzaga, C. Barbosa, S. S. M. Tavares [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. - 2020. - Т. 9. - №. 1. - С. 908-921.

107. Sensitization evaluation of the austenitic stainless steel AISI 304L, 316L, 321 and 347 / A. S. Lima, A. M. D. Nascimento, H. F. G. D. Abreu, P. de Lima-Neto // Journal of Materials Science. - 2005. - Т. 40. - №. 1. - С. 139-144.

108. Ramirez-Ledesma, A. L. Suppression of interdendritic segregation during welding of a 347 austenitic stainless steel pipe reactors / A. L. Ramirez-Ledesma, L. A. Acosta-Vargas, J. A. Juarez-Islas // Engineering Failure Analysis. - 2020. - Т. 114. - С. 104589.

109. N.N. Welding Handbook. - Volume 2. Welding Processes Eighth, American Welding Society, U.S.A. - 1991.

110. Ogino, Y. Numerical simulation of GMAW process using Ar and an Ar-CO2 gas mixture / Y. Ogino, Y. Hirata, A. B. Murphy // Welding in the World. - 2016. - Т. 60. - №. 2. - С. 345-353.

111. Vladimir, P. Detailed MIG/MAG welding Metal transfer classification. Part 2: Interchangeable Metal transfer phenomenon / P. Vladimir, S. Americo, L. William // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2015. -No. 6-2. - P. 108-116.

112. Информационно-измерительный комплекс для исследования процессов плавления и переноса электродного металла при дуговой сварке / С. В. Болотов, А. В. Хомченко, А. В. Шульга, Е. Л. Болотова // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2020. - № 6(91). - С. 4-11. - DOI 10.30987/1999-8775-2020-6-4-11.

113. Ikram, A. Numerical simulation of arc, metal transfer and its impingement on weld pool in variable polarity gas metal arc welding / A. Ikram, H. Chung // Journal of Manufacturing Processes. - 2021. - Т. 64. - С. 1529-1543.

114. Zhao, Y. Effect of pulsing parameters on drop transfer dynamics and heat transfer behavior in pulsed gas metal arc welding / Y. Zhao, P. S. Lee, H. Chung // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2019. - Т. 129. - С. 1110-1122.

115. Zhao, Y. Numerical simulation of droplet transfer behavior in variable polarity gas metal arc welding / Y. Zhao, H. Chung // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2017. - Т. 111. - С. 1129-1141.

116. Старченко, А. Н. Исследование температурной зависимости чувствительности телевизионных камер на КМОП-матрицах / А. Н. Старченко, В.

Г. Филиппов, Ю. А. Югай // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2017. - Т. 17. - №. 4. - С. 628-634.

117. Optimal imaging band selection mechanism of weld pool vision based on spectrum analysis / Zhao Z., Deng, L., Bai, L. [et al.] // Optics & Laser Technology. -2019. - Т. 110. - С. 145-151.

118. Харламов, В. О. Физические основы и тепловые процессы в сварке : Учеб.-метод. пособие по дисциплинам «Физические основы сварки», «Тепловые процессы в сварке» / В. О. Харламов, С. В. Хаустов. - Волгоград : Волгоградский государственный технический университет, 2016. - 80 с.

119. A computational fluid dynamic analysis of the effect of weld nozzle geometry changes on shielding gas coverage during gas metal arc welding / S. W. Campbell, A. M. Galloway, G. M. Ramsey, N. A. McPherson // Journal of Manufacturing Science and Engineering. - 2013. - Т. 135. - №. 5.

120. Methods and results concerning the shielding gas flow in GMAW / M. Dreher, U. Füssel, S. Rose [et al.] // Welding in the World. - 2013. - Т. 57. - №. 3. - С. 391-410.

121. Rahman, M. Glass transition of ABS in 3D printing / M. Rahman, N. R. Schott, L. K. Sadhu // COMSOL Conference, Boston, MA. - 2016.

122. Arc Technological Characteristics and Metal Transfer Behavior of Twin Electrode GMAW Deposition / S.K. Elsukov, I.V. Zorin, Y.N. Dubtsov [et al.] // Materials Science Forum. - 2021. - Vol. 1031. - pp. 147-153.

123. Исследование дугового процесса при наплавке расщеплённым электродом в смеси защитных газов / С. К. Елсуков, Г. Н. Соколов, И. В. Зорин [и др.] // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - Волгоград, 2020. - № 2 (237) Февраль. - C. 62-66.

124. Rompe, R. Über die Bedeutung des Steenbeckschen Minimumprinzips / R. Rompe, W. Weizel // Zeitschrift für Physik. - 1943. - Т. 120. - №. 1. - С. 31-46.

125. Мазель А. Г. Технологические свойства электросварочной дуги //М.: Машиностроение. - 1969. - Т. 178.

126. Белоконь, В. М. Качество процесса сварки в защитных газах / В. М. Белоконь // Вестник Белорусско-Российского университета. - 2009. - № 3(24). -С. 54-61. - DOI 10.53078/20778481_2009_3_54.

127. Зорин, И. В. Разработка композиционных электродных материалов и технологии наплавки термо- и износостойкого металла на основе алюминида никеля Ni3Al : дисс. д-ра. техн. наук: 05.02.10 / Зорин Илья Васильевич; ВолгГТУ.

- Волгоград, 2020. - 301 с.

128. Применение расщепленного электрода для наплавки в аргоноулекислотных смесях коррозионностойкой стали / С. К. Елсуков, И. В. Зорин, С. А. Фастов, В. И. Лысак // Сварка и диагностика. - 2023. - № 2. -C. 37-40.

129. Sikora, В. Wplyw atmosfer argonu, azotu i mieszanek dwutlenku wegla z argonem na napiscie powierzchniowe stali Sp1A. / В. Sikora, М. Zielinski // Hutnik (PRL). - 1972. - v. 39. - № 4. - C. 169-170.

130. Kou, S. Welding metallurgy // S. Kou. New Jersey, USA. - 2003. - Т. 431.

- №. 446. - С. 223-225.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Документ, подтверждающий внедрение организацией (предприятием), у которой отсутствует отчетность по форме Р-10 ЦСУ

УТ^рждЩч

Генеральный директор ОАО /Волгограднефтемаш» ¡Лазарев А. ВЛ-'

- 4у

/3» ¿ЗУУС 2019

АКТ

о внедрении научно-технических разработок

Результаты НИР, выполненные на основании договора между ОАО «Волгограднефтемаш» и Волгоградским государственным техническим университетом (ВолгГТУ) Разработка технологических вариантов и технологии дуговой сварки и наплавки расщепленным электродом под флюсом и в аргоне для дальнейшего применения данного метода на ОАО «Волгограднефтемаш» 2017-2018 г.г. внедрены в производство на ОАО «Волгограднефтемаш».

Назначение внедренных разработок - повышение производительности и качества процесса автоматизированной дуговой наплавки коррозионно- и жаростойкого плакирующего металла при изготови-тельной наплавке деталей и узлов оборудования нефтехимического назначения.

Вид внедрения - высокопроизводительная технология дуговой наплавки расщепленным электродом и специальная технологическая оснастка для комплектации сварочных головок, обеспечивающая реализацию, как процесса наплавки, так и сварки расщепленным электродом с одновременным использованием двух проволок диаметром 3 или 4 мм. Наплавка опытно-промышленной партии фланцев корпуса теплообменника из теплоустойчивой стали марки 12ХМ.

Эффективность внедрения

1. Организационно-технические преимущества - увеличение производительности наплавки расщепленным электродом и качества формирования широкослойного наплавленного металла, что обеспечивается высокой стабильностью существования сварочной дуги и уменьшением доли участия основного металла в наплавленном. Улучшение качества продукции за счет повышения технологических свойств наплавленного металла. Универсальность способа наплавки и сварки

обусловлена возможностью расположения проволок вдоль и поперек оси сварного шва.

2. Социальный эффект - развитие научных исследований в области теоретических и технологических основ наплавки специальных сталей и сплавов на ответственные изделия нефтехимического назначения. По результатам выполненных научных исследований опубликовано: 8 статей в рецензируемых научно-технических журналах, сделано 5 докладов на международных и всероссийских конференциях.

3. Экономический эффект - достигается за счет повышения в 1,5-2 раза производительности процессов сварки и наплавки при использовании штатного сварочного оборудования, а также экономии сварочных материалов и энергоресурсов.

Годовой экономический эффект от выполненных научно-технических разработок составляет 1 570 ООО рублей.

Долевое участие Волгоградского государственного технического университет в экономическом эффекте составляет 50 (пятьдесят) %.

Настоящий акт не является основанием для востребования с ОАО «Волгограднефтемаш» премиального фонда.

Ответственный исполнитель НИР к.т.н., доцент

Исполнители НИР

начальник отдела планирования НИР, к.т.н., доцент

Дубцов Ю.Н.

Артемьев А.А.