fronius@tctena.ru

Контактный e-mail

8 (495) 787 33 16

Телефон в Москве

8 (800) 555 33 16

Бесплатно по России

Современные технологии дуговой наплавки изделий трубопроводной арматуры, горно-шахтного оборудования, двигательных установок.


Комбинированные материалы широко применяются при производстве трубопроводной арматуры, горно-шахтного оборудования, авиационных и ракетных двигателей, промышленных энергоустановок и к настоящему времени уже стали традиционным решением для подобных изделий. Эти материалы обладают такими специальными свойствами, как коррозионная стойкость и жаропрочность, износостойкость, антифрикционные свойства и другие. Их получают путем нанесения на металл основы специального слоя, свойства которого определяются требованиями к изделию. Основные способы их нанесения — дуговая наплавка в защитных газах или под слоем флюса.
В последнее время производство таких изделий возросло за счёт реализации проектов по добыче и переработке нефти и газа, реконструкции электростанций, объектов атомной энергетике и военно-промышленного комплекса. Перед предприятиями-изготовителями стоят две задачи одновременно:
   • Обеспечение высокого качества продукции с учётом перехода на Международные стандарты, в т.ч Евро 5;
   • Снижение себестоимости продукции путем сокращения технологических издержек;
Традиционные технологии наплавки под слоем флюса (в т.ч. лентой), плазменно-порошковая и аргонодуговая наплавка, далеко не всегда способны решить насущные проблемы. Первые две технологии имеют существенные ограничения, поскольку с их помощью можно наплавить только простые, практически плоские поверхности. Нужно добавить и существенные издержки на покупку флюса и наплавочной ленты. Аргонодуговая наплавка имеет крайне низкую производительность и под силу только высококвалифицированным сварщикам. Наплавка штучным электродом малопроизводительна и характеризуется большим количеством брака и доработок изделий. Все перечисленные издержки поднимают себестоимость продукции, делая производство неэффективным.
Предлагается решить эту проблему при помощи высокотехнологичных процессов наплавки TigHotWire (THW) и СМТ.
Они позволяют получить широкий спектр комбинированных материалов высокого качества. Эти процессы охватывают материалы всех классов свариваемости вплоть до IV (плохо свариваемые), а также металлургически несовместимые комбинации материалов, такие как алюминий с оцинкованной сталью (СМТ процесс). Область применения процессов THW и CMT распространяется в т.ч. на следующие материалы:
  • Конструкционные, котельные и трубные стали (типа Сr-Mo, Cr-Mo-V), чугун,
  • Нержавеющие и специальные стали,
  • Жаропрочные стали,
  • Никелевые жаростойкие сплавы турбин, коррозионностойкие Inconel 600, 625, 718 и т.п,
  • Сплавы на основе железа с повышенной твёрдостью и износостойкостью,
  • Износостойкие «супер-сплавы» на основе кобальта и никеля (стеллиты и квази-стеллиты),
  • Бронзы (кремнистые БрКМЦ-3-1, алюминиевые БрАМЦ-9-2 и другие);
1) «Tig Hot Wire» - по российским стандартам – это дуговая сварка/наплавка неплавящимся электродом подогретой присадочной проволокой в инертном газе (аргоне, гелии и их смесях).
Процесс наплавки THW характеризуется повышенной производительностью, а наплавленные слои – отличным качеством металла, что подтверждено всеми видами контроля.
К преимуществам THW процесса нужно отнести:
  • Повышение производительности наплавки до 1,7 ... 5 кг/час (в зависимости от особенностей применения); для аргоно-дуговой наплавки характерно около 0,5 – 1,5 кг/час;
   • Высокая скорость наплавки до 40 см/мин (максимальные показатели достигаются при использовании двух присадочных проволок); для аргоно-дуговой наплавки характерно не более 20 см/мин;
   • Легкая адаптация к многослойной наплавке;
   • Степень перемешивания с металлом основы не более 5 - 10 % в первом и не более 5% во втором слое. Полное отсутствие дефектов в наплавке;

Рис. 1 Клапан запорной арматуры, наплавленный THW.
Слой из жаростойкого никелевого сплава Inconel 625. Диаметр присадочной проволоки 1, 2 мм. Скорость наплавки - 32 см/мин.

Одним из примеров применения процесса THW – это наплавка клапанов запорной арматуры для нефтедобывающей промышленности (рис. 1). В этом случае наплавляются цилиндрические и конические внутренние и наружные поверхности с пересекающимися отверстиями. Ось детали расположена вертикально и наплавка ведётся на стенке (в PF позиции). Максимальная производительность около 3 кг/час достигается при наплавке двумя горелками. Обычно, этот показатель для одной горелки составляет около 1,7 кг/час.
Технологический процесс полностью автоматизирован и управляется контроллером FPA 9000 или HMI в зависимости от требований к наплавленному слою. Реализованы инновационные функции программного обеспечения, охватывающие практически любую геометрию детали и обеспечивающие точное управление процессом, мониторинг качества и дистанционное обслуживание наплавочного комплекса:

  • Наплавка пересекающихся отверстий/колодцев Bore-to-Bore (B-t-B),
  • Авто-центрирование по 4-м точкам, наплавка канавок, возврат в прерванную позицию,
  • Комбинированные колодцы из цилиндрических и прямолинейных поверхностей Race-Track (в т.ч. с B-t-B ),
  • Прямоугольные колодцы (комбинация прямых участков и скругленных углов),
  • Задание допустимых пределов сварочных режимов,
  • Запись /просмотр текущих значений сварочных параметров,
  • Документирование параметров на внешний диск через Ethernet,
  • Объемная визуализация процесса в формате 3D,
  • USB для записи на карты памяти и печать на принтер,
  • Удалённая диагностика и обслуживание через LAN Ethernet, Интернет,
  • TWIN наплавка двумя проволоками / Увеличение производительности до 70%
  • Система видеонаблюдения за швом и большой ряд горелок.2)

2) В некоторых случаях для достижения оптимальных свойств наплавленного металла при максимальной производительности целесообразно применять технологию СМТ и CMT TWIN.

Процесс Сold Metal Transfer - «холодный перенос металла» СМТ - представляет собой дуговую сварку с вертикальными колебаниями проволоки в защитном газе. Частота колебаний возможна до 130 Гц. К преимуществам CMT наплавки можно отнести следующее:
  • Высокую скорость процесса 60 – 80 cм/мин,
  • Производительность наплавки обычно 6,5 кг/ч, ( в случае MIG/MAG не более 4 кг/час),
  • Производительность CMT TWIN – «двойная проволока» 12 - 14 кг/час (в нижнем положении),
  • Минимальное тепловложение в основной металл по сравнению с другим способами наплавки в защитных газах и высокую стабильность процесса за счёт механического слежения за дугой;
  • Минимальное перемешивание с металлом основы менее 5% в первом и около 1% во втором слое;

Рис. 2. Наплавка уплотнительного выступа в корпусе крана методом CMT. 97,5% Ar + 2,5 % CO2
Коррозионностойкий слой. Диаметр присадочной проволоки 1, 2 мм. Скорость наплавки 60 см/мин.

Одним из характерных примеров применения процесса является наплавка уплотнительного выступа в корпусе крана Ду 600 … 1200 (рис. 2), изготовленного из чугуна ВЧ 40 (GGG 40) без предварительного и сопутствующего подогрева. С использованием проволоки Св-08Х20Н9Г7T и в комбинации с проволокой Св-07Х25Н13, наплавка выполнялась в два слоя со скоростью 60 см/мин.
Материал наплавки во втором слое соответствует по химическому составу стали 1.4370 (DIN X15CrNiMn18-8) и ТУ на российский аналог Св-08Х20Н9Г7T. Твёрдость слоя: 201 – 230 НВ.
Выводы:
1) для качественной наплавки изделий трубопроводной арматуры, горно-шахтного оборудования, авиационных и ракетных двигателей, промышленных  энергоустановок  рекомендуется применять автоматизированное оборудование наплавки методами Tig Hot Wire и СМТ .
2) Для плакирования и сварки высокоответственных изделий (коррозионностойкие и жаростойкие слои), а также наплавки труднодоступных мест в отверстиях диаметром от 25 мм и т.п, следует использовать процесс Tig Hot Wire.
3) Максимальная производительность наплавки достигается при подаче двух проволок. Для СМТ TWIN эта величина составляет 12 - 14 кг в нижнем положении, поэтому этот процесс может заменить наплавку и сварку под слоем флюса.

Авторы: ООО «Технологический центр ТЕНА» (495) 787-33-16, Москва, Окружной проезд, д.5, стр.1 Бычковский С.Л (генеральный директор), Топоров И.Б. (руководитель отдела автоматизированного оборудования), Кудряшов Н.О (инженер-технолог), Павлов Е.И (инженер-технолог). Для подготовки статьи использована информация из технических отчетов, статей из корпоративного журнала Fronius «Weld + Vision» и презентаций компании.

Статья опубликована в журнале "Сварочное производство" №5 2014 г.

Послать запрос

×