Способ изготовления стальных прокатно-СВАРНыХ СЕКций КОТлОВ Советский патент 1981 года по МПК B21D51/04 C23C9/04 

1

Изобретение касается изготовления стальных прокатно-сварных поверхностей нагрева и может быть использовано в котлостроении.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления прокатно-сварных конструкций с замкнутым контуром, преимущественно теплообменников, при котором одновременно сматывают полосы с двух рулонов, прокатывают непрерывно поперечные и продольные каналы на верхней и нижней половинах заготовки со скоростью последующей сварки продольных швов, затем к одной половине заготовки приваривают присоединительные элементы и совмещают ее с другой половиной, выполняют контактную точечную сварку двух половин между каналами и шовную сварку продольных швов, затем производят контактную шовную сварку поперечных швов при непрерывном перемещении заготовки и резку полученной заготовки на отдельные емкости 1.

Недостатком этого способа является то, что в процессе прокатки и сварки в металлоконструкциях возникают значительные остаточные напряжения, величина которых на отдельных участках может достигать предела текучести металла.

Остаточные растягивающие напряжения

приводят к ускоренной коррозии металла и снижают коррозионно-усталостную прочность поверхностей нагрева секций котлов. Для снятия остаточных напряжений в прокатно-сварных конструкциях применяют термическую обработку - отжиг, который, заключается в нагреве изделий в печи до температуры 450-700°С, вцдержке при этой температуре 2-3 ч и последующем

охлаждении вместе с печью.

После операций прокатки, сварки и термической обработки прокатно-сварнь1х секций котлов последние подвержены деформациям ввиду большдх линейных размеров

при малой толщине. Поэтому для данных изделий после отжига необходима операция правки в вальцах с., небольшой степенью обжатия. Одним из необходимых требований,

предъявляемых к поверхностям нагрева водогрейных котлов, является высокая коррозионная стойкость к серной кислоте. Для защиты теплообменников от серрокислот ной коррозии используются различные антикоррозионные покрытия, такие как эмали, карбид вольфрама и др.

Для прокатно-сварных секций кот.цов, длина которых более 3 м и каждь1й канал работает как мембрана (при колебании

внутреннего давления), эмалевое покрытие

непригодно из-за повышенной хрупкости, способствующей быстрому скалыванию от-дельных участков покрытия.

Применение других видов покрытий, например карбида вольфрама методом распыления для прокатно-сварных секций котлов, также не позволяет обойтись без отдельных операций отжига и правки перед нанесением покрытия и оплавления после нанесения.

Известен способ получения покрытий методом диффузионного насыщения в порошкообразных смесях, который заключается в следующем: защищаемая деталь (или детали) помещается в контейнер и засыпается порошкообразной смесью, состоящей из насыщающих компонентов (алюминий, кремний, бор), активатора процесса насыщения (хлористый аммоний, фтористый алюминий или фтористый натрий) и наполнителя (глинозем, песок, шамот), герметично закрытый контейнер помещают в печь и выдерживают при температуре 600-1000°С в течение 2-4 ч 2.

Этот способ применяется до настоящего времени для обработки небольщих деталей в машиностроении с целью повышения их износостойкости или жаростойкости.

Диффузионные покрытия на основе бора, алюминия, кремния обладают достаточно высокой стойкостью к растворам серной кислоты.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления прокатно-сварных секций водогрейных котлов с антикоррозионным покрытием за счет совмещения операций отжига и нанесения покрытия. Это достигается тем, что после сварки секции подвергаются диффузионному отжигу в порошкозой насыщающей смеси на основе одного или нескольких элементов из группы: бор, кремний, алюминий.

При этом обеспечивается возможность за одну операцию произвести и отжиг для снятия остаточных напряжений, и образование коррозионностойкого покрытия и при этом не допустить деформаций секций, т. е. исключить операцию правки. В результате технология изготовления секций вместо четырех отдельных последовательных операций (отжиг для снятия остаточных напряжений, правка, нанесение и обжиг покрытия) содержит лишь одну: диффузионный отжиг. При этом нанесение покрытия и его обжиг происходят одновременно, а потребность в правке отпадает, так как в процессе нагрева секции зажимаются плотно прилегающей к их поверхности порошковой смесью, которая препятствует короблению.

Пример 1. Секции котлов после операций прокатки и контактной сварки помещаются в контейнер, где закрепляются на расстоянии не менее 20 мм при помощи распорок.

В контейнер засыпается порошковая смесь, состоящая из насыщающего - карбида бора В4С 98% и активатора - фтористого алюминия AlFs 2%. Нагрев ведут при температуре 950°С в течение 4 ч, после чего контейнер извлекают из печи, охлаждают 5 на воздухе и направляют секции на сборку. Смесь может быть использована многократно- 20-25 раз.

В результате описанного процесса получают прокатно-сварные секции котлов, лишенные остаточных напряжений после прокатки и сварки, иедеформированные и покрытые снаружи антикоррозионным бориД ным слоем толщиной 100-150 мкм.

Пример 2. Секции котлов после опера15 ций прокатки и контактной сварки подвергают нагреву в порошковой смеси, состоящей (%) из насыщающих - ферросилиция FeSi 28 и карбида бора В4С 63,7; наполнителя - окиси алюминия 5,2 и актива20 торов - хлористого аммония NH4C1 1,8; фтористого алюминия А1Рз 1,3 при температуре 950°С в течение 4 ч.

Оборудование и вспомогательные операции, как в примере 1.

5 Примерз. Секции котлов после операций прокатки и контактной сварки подвергают нагреву в порошковой смеси, состоящей (%) из насыщающих - карбида бора В4С 49, алюминия А1 25, наполнителя - 0 окиси алюминия А12Оз 23,5 и активаторов- хлористого аммония NH4C1 1,5, фтористого алюминия А1Рз 1, при температуре 950°С в течение 4 ч.

Оборудование и вспомогательные опера5 ции, как в примере 1.

Пример 4. Секции котлов после операций прокатки и контактной сварки подвер- гают нагреву в порошковой смеси, состоя-, щей из насыщающего ферроалюминия FeAt 0 97% и активатора - хлористого аммония NH4C1 3%, при температуре 950°С в течение 4 ч.

Оборудование и вспомогательные операции, как в примере 1.

5 Использование предлагаемого способа изготовления стальных прокатно-сварных секций с антикоррозионным покрытием снижает количество технологических операций на три, что в конечном счете приводит к по0 выщеиию производительности труда; приводит к сокращению энергоемкого оборудования, уменьшению количества обслуживающего персонала, снижению энергетических затрат, высвобождению производственных 5 площадей.

Формула изобретения

Способ изготовления стальных прокатносварных секций котлов, включающий прокатку половинок секций, контактную сварку их в секции, отжиг секций и нанесение антикоррозионного покрытия, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления секций котлов за

счет совмещения операций отжига и нане56

сения покрытия, отжиг проводят в порош-I. Авторское свидетельство СССР

ковой смеси, содержащей один или иесколь-№ 282547, кл. В 21D 53/04, 1970 (протоко элементов, выбранных из группы: бор,тип).

кремний, алюминий.2. Минкевич А. Н. Химико термическая

Источники информации,5 обработка металлов и сплавов, М., Машипринятые во внимание при экспертизепостроение, 1965, с. 18.

835574