Contract
Denumirea proiectului: Creşterea securităţii în alimentarea cu gaz la magistralele transeuropene Denumirea proiectului (En): Security increase of gas supplying through trans-european pipelines Cod proiect: PN-II-PT-PCCA-2011-3.1-1057
Acronim: GAZODUCT
Contract: 27 / 2012
Autoritatea contractantă:Unitatea Executivă pentru Finanţarea Învăţământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării şi Inovării - UEFISCDI
Coordonator: Universitatea “Dunărea de Jos” din Galaţi
CREŞTEREA SECURITĂŢII ÎN ALIMENTAREA CU GAZ LA MAGISTRALELE TRANSEUROPENE
GAZODUCT
ETAPA IV:
CONCEPEREA UNEI INSTALAŢII ORIGINALE PENTRU SUDAREA MULTIARC, MULTIPROCES
RAPORT DE CERCETARE
CONSORŢIU:
Coordonator: Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi Partener P1: Universitatea "Ovidius" din Constanţa Partener P2: Asociaţia de Sudură din România
Decembrie 2014 - Galaţi
În cadrul etapei IV/2014 cercetările s-au derulat în conformitate cu planul de realizare al proiectului, care a inclus următoarele activităţi:
▪ Activitatea IV.1 – Dezvoltarea unui prototip de instalaţie de sudare multiarc, multiproces;
▪ Activitatea IV.2 – Experimentarea tehnologiei de sudare;
▪ Activitatea IV.3 – Activităţi suport.
d
Is
I
s
A fost realizată o instalație de sudare sub strat de flux multiarc & multisârmă, montată în Hala de Sisteme și Tehnologii de Sudare din cadrul Facultății de Inginerie – Universitatea „Dunărea de Jos” din Galaţi, care poate lucra în variantele de sudare sub strat de flux (SF) monoarc, multiarc & multisârmă, cu sau fără sârmă rece. Sistemul de sudare asigură obținerea unor valori mari ale ratei de depunere și, prin urmare, productivitate și eficiență economică mari pentru procesul de sudare, fiind utilă la sudarea tablelor de grosimi de mari, pentru realizarea îmbinărilor sudate longitudinale, des întâlnite la fabricarea conductelor magistrale de transport gaz, construcţiilor navale, structurilor off-shore etc. Sistemul de sudare permite introducerea în proces, printr-un cap separat, a unei sârme auxiliare reci, izolate electric, cu efecte benefice asupra reducerii efectului de supraîncălzire a băii de sudură și ZIT-ului şi creşterii productivităţii procesului de sudare. Pe de altă parte, introducerea unui material de adaos suplimentar face posibilă creşterea vitezei de sudare, care determină reducerea energiei liniare, şi mai departe minimizarea modificărilor mecano- metalurgice generate în sudură şi în zona de influenţă termomecanică (ZIT), în final, obţinându-se îmbinări sudate de calitate, sigure şi durabile. În figurile 1...6 sunt prezentate schemele de principiu ale variantelor de sudare sub strat de flux, mono & multiarc, multisârmă, cu sau fără sârmă rece.
Buncăr flux | Sârmă electrod vs | ve | d | Arc | Ua | Sârmă rece vs | vsr | dsr | Arc | ve | Sârmă electrod Buncăr flux Ua | |
Fig. 1. Sudarea SF cu o sârmă electrod | Fig. 2. Sudarea SF cu o sârmă electrod și o sârmă rece | Fig. 3. Sudarea SF în tandem cu două sârme electrod | ||||||||||
Fig. 4. Sudarea SF în tandem cu două sârme electrod şi sârmă rece | Fig. 5. Sudarea SF în tandem cu trei sârme electrod | Fig. 6. Sudarea SF cu trei sârme electrod şi o sârmă rece |
În comparație cu sudarea SF clasică cu un singur arc electric, sudarea sub strat de flux multiarc (SF- MULTI-A) are o serie de avantaje:
• creșterea gradului de ionizare în coloana arcului care conduce la creșterea stabilității arcului electric;
• creşterea substanţială a ratei de depunere care conduce la creșterea productivităţii și eficienței economice a procesului de sudare;
• degazeificarea semnificativă a băii de metal topit, datorită fluidității și suprafeței de eliberarea mai mari a băii;
• alierea băii/băilor de metal topit prin utilizarea, în aceeași baie sau în băi diferite, a sârmelor electrod cu grade de aliere și geometrii diferite;
• utilizarea fluxurilor de sudare obţinute prin amestecul de fluxuri diferite, din punct de vedere al compoziţiei chimice, dar şi a modului de fabricaţie (fluxuri topite, ceramice, sinterizate şi amestecate);
• posibilitatea adăugării sârmelor reci cu toate avantajele descrise în capitolul anterior;
• omogenizarea/diversificarea chimică a băii de sudură, respectiv a cordonului de sudură, prin aplicarea variantei de sudare SF multisârmă (SF-MULTI-S);
• autotratament termic, în special la sudarea SF-MULTI-A în băi de sudură separate.
Cercetările echipei de implementare s-au concentrat şi asupra dezvoltării unui concept nou de instalație de sudare, denumit instalație de sudare multiarc & multiproces. O astfel de instalaţie de sudare ar conduce la obţinerea, simultană, a creșterii productivității procesului de sudare și îmbunătățirea proprietăților mecano- metalurgice ale îmbinărilor sudate, prin combinarea avantajelor oferite de diferite procese de sudare. Versatilitatea unui astfel de sistem de sudare ar permite sudarea multiproces în diferite combinații, cum ar fi SF & MIG-MAG, Laser & MIG-MAG (Laser hibrid). Pentru varianta de sudare dorită se configurează lanţul de sănii conduse, amovibile şi specializate pe proces.
În cadrul acestei etape au fost elaborate tehnologii de sudare, cu caracter inovativ sau original, pentru sudarea oțelului pentru conducte magistrale X70, pentru variantele procesului de sudare sub strat de flux monoarc/multiarc, multisârmă, cu sau fără sârmă rece.
A fost dezvoltat un program experimental complex, în cadrul căruia s-au derulat numeroase teste experimentale care au condus, în final, la realizarea probelor sudate, prin aplicarea specificaţiilor de sudare, elaborate conform recomandărilor International Institute of Welding - IIW (Institutul Internaţional de Sudare) şi European Welding Federation - EWF (Federaţia Europeană de Sudare), pentru variantele procesului de sudare monoarc, multiarc & multisârmă, cu sau fără sârmă rece. Probele sudate din table de oțel pentru conducte magistrale X70, au fost supuse controlului NDT (vizual, dimensional, cu lichide penetrante, magnetic, cu ultrasunete, cu radiații gamma), pentru a se stabili viabilitatea tehnologiei de sudare şi prezenţa posibilelor defecte în îmbinările sudate. Rezultatele controlului NDT au arătat că toate probele sudate sunt fără defecte, ceea ce înseamnă că niciuna dintre variantele de sudare sub strat de flux nu va fi eliminată din investigaţiile viitoare. Prin urmare, pentru stabilirea tehnologiei optime de sudare, se impune investigarea comportării mecano-metalurgice a îmbinărilor sudate din oţel X70 şi evaluarea, prin metode de testare distructive, a efectelor produse de procesul de sudare în materialul de bază (Etapa V - 2015).
Programul de diseminare şi valorificare a rezultatelor investigaţiilor a fost stabilit, în consens, de partenerii din consorţiu şi urmăreşte asigurarea unei vizibilităţi maxime a cercetărilor derulate cu sprijinul ANCS, CNDI – UEFISCDI, proiect nr. PNII-PT-PCCA-2011-3.1-1057 prin programul Parteneriate in domenii prioritare – PN II, cu respectarea reglementarilor legale în vigoare. Programul este coordonat de Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi cu sprijinul Universităţii „Ovidius” din Constanţa şi partenerului ASR (organizaţie profesional-ştiinţifică) cu experienţă deosebită în domeniu şi cu legături puternice cu mediile academic şi industrial. În cadrul etapei a-IV-a au fost organizate întâlniri de lucru la Galaţi (27-
28.02.2014), la Sibiu (10.04.2014) şi Craiova (23.10.2014), cu ocazia evenimentelor ştiinţifice la care au participat membrii echipei de implementare. De asemenea, fost organizat, de către coordonator, workshopul Realizări şi perspective în dezvoltarea procesului de sudare sub strat de flux multiarc, 27-28 Februarie 2014, Galaţi, la care au participat membrii echipei de implementare, dar şi reprezentanţi ai companiilor industriale, interesaţi de stadiul cercetărilor în domeniul sudării SF multiarc & multisârmă. Au fost prezentate stadiul de implementare al proiectului, realizările şi perspectivele în dezvoltarea procesului de sudare SF multiarc, rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale obţinute în perioada de derulare, 2012-2014, a proiectului. De asemenea, s-au organizat demonstraţii practice cu sistemul de sudare, în varianta dezvoltată până la momentul organizării workshop-ului. Au fost publicate 9 articole ştiinţifice în reviste indexate BDI (1) şi în volumele conferinţelor internaţionale indexate ISI Web of Knowledge (3), BDI (1) şi volumele conferinţelor naţionale (4). Au fost prezentate rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale la manifestări organizate în ţară: Salonul Research and Innovation Exhibition UGAL INVENT (3) şi la Workshop-ul Realizări şi perspective în dezvoltarea procesului de sudare sub strat de flux multiarc (3). De asemenea, rezultatele obţinute în procesul de diseminare au fost încărcate pe site-ul proiectului GAZODUCT, realizat în limbile română şi engleză:
xxxx://xxx.xx.xxxx.xx/xxxxxxxx xxxx://xxx.xx.xxxx.xx/xxxxxxxx/xx.xxxx
Direcţii viitoare de cercetare
Etapa V/2015: Validarea şi optimizarea tehnologiilor de sudare inovative multiarc
• investigarea comportării mecano-metalurgice a îmbinărilor sudate din oţeluri pentru conducte magistrale, X70, realizate prin aplicarea variantelor de sudare SF monoarc, multiarc & multisârmă, cu sau fără sârmă rece, prin aplicarea specificaţiilor de sudare (Welding Procedure Specification - WPS) elaborate în această etapă;
• testarea prin metode distructive (încercare la tracţiune, rezilienţă, duritate, analiză macro şi microstructurală) a îmbinărilor sudate din oţeluri pentru conducte magistrale, X70, realizate prin variantele de sudare SF monoarc, multiarc & multisârmă, cu sau fără sârmă rece;
• analiza comparativă şi interpretarea efectelor (modificărilor) mecanice şi metalurgice produse de procesul de sudare sub strat de flux în variantele de sudare SF monoarc, multiarc & multisârmă, cu sau fără sârmă rece, în îmbinările sudate din oţeluri pentru conducte magistrale, X70;
• optimizarea tehnologiilor de sudare sub strat de flux prin prisma minimizării efectelor mecanice şi metalurgice produse de procesul de sudare sub strat de flux în variantele de sudare SF monoarc, multiarc & multisârmă, cu sau fără sârmă rece, în îmbinările sudate din oţeluri pentru conducte magistrale, X70;
• stabilirea variantei optime de sudare sub strat de flux care asigură îmbinări sudate de calitate, sigure şi durabile în exploatarea conductelor magistrale de transport gaz.