Внедрение сварки трением может значительно снизить себестоимость изготовления крупногабаритных теплообменных аппаратов.
В настоящее время изготовление теплообменных аппаратов связано со значительной трудоёмкостью и дороговизной сварочных процессов с последующей термообработкой. Стоимость термообработки одного теплообменного аппарата доходит до 1 млн. руб. с продолжительностью больше суток. Как отмечают исследователи:
«При изготовлении сварного узла «труба – трубная решетка» трубного пучка кожухотрубчатых теплообменных аппаратов используется технология дуговой сварки. Значительные трудности возникают при изготовлении трубного пучка из мартенситной стали 15Х5М. Склонность этой стали к закалке осложняет технологический процесс выполнения сварочных работ, снижает технологическую прочность, приводит к охрупчиванию и возникновению трещин, как в сварном шве, так и в зоне термического влияния. В зоне термического влияния образуются твердые прослойки, негативное действие которых устраняется предварительным и сопутствующим подогревом при температуре от 300 до 350°С, а также последующей высокотемпературной термообработкой при температуре от 740 до 760°С.» [1]
Замена сварки плавлением на сварку в твёрдой фазе – сварку трением при соединении пучка труб с трубной решёткой, позволит избежать дорогостоящую термообработку всего теплообменного аппарата после сварки и значительно сократить цикл изготовления всего изделия.
В настоящее время в Уфимском Государственном Нефтяном Техническом Университете аспирантом Муликовым Д.Ш. под руководством д.т.н. профессора Ризванова Р.Г. на модельных образцах из стали 15Х5М на оборудовании КТИАМ отработаны режимы сварки трением, моделирующие приварку трубы к трубной решётке, проведены исследования свойств стыка и получен патент на технологию. Опубликованы результаты исследований узлов «Труба-трубная решётка» кожухотрубчатых теплообменников, изготовленных с применением процесса сварки трением.
Приведенные результаты испытаний на статический изгиб, коррозионную стойкость и ударную вязкость позволили сделать вывод о целесообразности применения сварки трением взамен дуговой сварки, т.к. первая позволяет получить сварные соединения узла «труба-трубная решетка» теплообменных аппаратов с тем же уровнем механических свойств, что и дуговая сварка, но без применения энергоёмких операций термической обработки, что существенно снижает уровень затрат материальных и энергетических ресурсов, а так же позволяет повысить качество и скорость изготовления за счёт широких возможностей для автоматизации технологического процесса сварки трением. [2]
Сложившееся сотрудничество между ООО «КТИАМ» и УГНТУ оказалось перспективным в плане разработки новых энергосберегающих технологий и может привести, при наличии индустриального партнёра, к разработке и изготовлению нового оборудования.
В заключении хочется пожелать Муликову Денису Шамильевичу успешной защиты кандидатской диссертации и широкого внедрения разработок и изобретений на её основе.
Источники:
1. Тукаев Р.Ф., Ибрагимов И.Г., Файрушин А.М., Сисанбаев А.В. Cравнительный анализ сварных швов в узле «труба – трубная решетка» кожухотрубчатого теплообменного аппарата из жаропрочной стали 15Х5М полученных различными способами сварки // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2013. №5. С.363-375. URL: http://ogbus.ru/authors/TukaevRF/TukaevRF_1.pdf
2. Муликов Д.Ш., Каретников Д.В., Ризванов Р.Г., Файрушин А.М. Модернизация конструкции узла крепления труб к трубным решеткам кожухотрубчатых теплообменных аппаратов из стали 15Х5М// Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. № 5. С. 398-410. URL: http://elibrary.ru/contents.asp?issueid=1443260