UPGIMEISTDH Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu [601784]

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

CUPRINS

INTRODUCERE ………………………………………………………………………………………………………… 9

I. DEFINI ȚIE, NOȚIUNI DE BAZĂ, AGENȚI TERMICI, CLASIFICAREA
SCHIMBĂTOARELOR DE CĂLDURĂ

1.1. Generalită ți …………………………………………………………………………………………………….. . 10
1.2. Clasificarea schimbătoarelor de căldură……….. ……………………………….. …………….. ……. 11

II. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE SUDARE A BATERIEI DE
SCHIMBĂ TOARE DE CĂLDURĂ LEGATE Î N SERIE. SUDURĂ ȚEAVĂ –PLACĂ
TUBULARĂ
2.1. Procedeele folosite la fabricarea aparaturii petroliere ………………… ……………… … 21
2.2. Tehnologia sudării cu arc electric î n mediu de gaz inert cu electrod nefuzibil …………. 24
2.3. Proiectarea tehnologi ei de sudare WIG pentru sudura țeavă -placă tubulară …………….. 27

III. INFLUENȚA REGIMULUI DE SUDARE ASUPRA CO MPORTĂ RII LAA
COROZIUNE

3.1 Descrierea echipamentului și a epruvetelor folosite pentru realizarea experimentului .. 35
3.2 Rezultate obținute î n urma experimentului…………………………. …………………… …..
40

IV. CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII ORIGINALE
4.1. Concluzii…………………………………………………………………………………………….. 47
4.2. Contribuții originale… ………………………………………………………………………….. … 48

BIBLIOGRAFIE ………………………………………………………………………………………………………….. 49

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

9

INTRODUCERE

Schimbătoarele de căldură sunt aparate în care are loc transferul că ldurii de la un fluid
cu o temperatură mai ridicată (agentul termic primar), către un fluid cu o temperatură mai
coborâtă (agentul termic secundar), î n procese de încalzire, răcire, condensare, vaporizare sau
procese termice complexe.
Sudarea WIG est e un procedeu de sudare cu arc electric în mediu de gaz protector
inert cu electrod nefuzibil. Arcul electric este amorsat între un electrod nefuzibil și piesa de
sudat. Simbolizarea procedeului rezultă din inițialele denumirii engleze Wol fram -Inert-Gas.
Sudarea WIG se efectuează c u sau fără material de adaos introdus sub formă de sârmă, în
curent continuu sau alternativ, sursa de sudare având ca racteristică externă căzătoare.
Procedeul poate fi aplicat în varianta manuală, semimecanizată, mecanizată sau automatizată.
Îmbinarea prin sudare este un procedeu tehnologic de obținere a unei îmbinări prin
stabilirea unei legături între rețelele cristaline, în acest scop utilizând activitatea mecanică sau
termică. Fixarea țevilor prin sudare se aplică în următoarele cazuri: când în schimbăt oarele de
căldură circulă gaze otrăvitoare, radioactive sau există pericolul ca, în contact cu aerul, gazele
din schimbător să producă amestecuri explozive; în cazul pericolului apariției coroziunii sub
tensiune; când placa tubulară are grosimea mică și se cere o rezistență ridicată a îmbinării, și
în cazul unor condiții grele de exploatare.
Îmbinarea prin sudare se re alizează în scopul asigurării unor condiții suplimentare față
de asigurarea etanșeității și rezistenței mecanice a îmbinării, cum ar fi: împiedicarea
pătrunderii unui mediu coroziv între placa tubulară și țeava sudată. Asamblarea țeavă -placă
tubulară este o asamblare între elemente cu grosime diferită.
Coroziunea metalelor și aliajelor se definește ca fiind procesul de distrugere spontană a
acestora, în urma interacțiunilor chimice, electrochimice și biochimice cu mediul de existentă.
În practică fenomenele de coroziune sunt de obicei extrem de complexe si apar sub cele mai
diferite forme, motiv pentru care, o clasificare riguroasă a tuturo r acestor fenomene nu este
posibilă, între diferite clase existănd întrepătrunderi.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

10
CAPITOLUL I

DEFINI ȚIE, NOȚIUNI DE BAZĂ, AGENȚI TERMICI, CLASIFICAREA
SCHIMBĂTOARELOR DE CĂLDURĂ

1.1 Generalităț i

Schimbătoarele de căldură reprezintă aparate care au drept scop transferul de căldură
de la un fluid la altul în procese de încălzire, răcire, fierbere, condensare sau în alte procese
termice în care sunt prezente două sau mai multe fluide cu temperaturi diferite.
Din punct de vedere funcțional, numărul lor este foarte mare (ex.: preîncălzitoare de
apă sau aer, răcitoare de ulei, distilatoare, vaporizat oare, condensatoare, radiatoare etc.) însă
principiul de funcționare este același și anume transferul de căldură de la un fluid la altul prin
intermediul unui perete despărțitor.
Există și schimbătoare de căldură fără perete despărțitor între fluide, ca de exemplu
turnurile de răcir e, camerele de pulverizare etc. dar calculul este mai complicat deși principiul
de lucru este același.
Schematizat, un schimbător de căldură constă î n două compartimente separate de un
perete, prin fiecare circulând câte un fluid. Prin peretele despărțitor are loc transferul căldurii
de la fluidul cald la cel rece. În timpul circulației fluidelor prin cele două compartimente,
temperatu ra lor variază, unul încălzindu -se celălalt răcindu -se.

Figura 1.1 Schema simplă a unui schimbător de căldură

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

11
Schimb ătorul de căldură poate constitui o unitate independent ă, sau un ansamblu într -o
instalație complexă , participâ nd activ la procesul tehnologic , intercalarea sa realizâ nd
cresterea randamentului instalaț iei.
Substanțele care participă la transferul de căldură , adic ă agenții termici (sau purtătorii
de căldură) pentru a răspunde cerințelor de funcționare în condiț ii economic e, trebuie să
îndeplinească anumite criterii . [2]

1.2 Clasificarea schimbătoarelor de căldură

Deoarece există o gamă var iată de schimbătoare de căldură , ele se cl asifică după mai
multe criterii , ținând seama de principiile funcționale ș i constructive.
 După modul de transfer de căldură , schimbă toare le se împart î n:

– Schimbătoare de căldură de s uprafață , la care propagarea căldurii de la mediul
încălzit or la cel încălzit se efectuează prin pereții separatori (suprafața de încălzire),
confecț ionaț i din materiale cu un coeficient ridicat de conductivi tate, transferul de căldură
făcându -se de cele m ai multe ori în regim staționar , temperaturile nemodificându -se în timp.
– Schimbătoare de căldură de ame stec, la care procesul de transfer se realizează prin
amestecar ea medi ilor. La calculul schimbă toarel or de căldură cu amestec se consideră numai
acelea care lucrează cu agenț i fluid -fluid. Schimbătoarele folosind agenț i fluid -solid sunt
consid erate cu suprafață de separație , realizată de însăși suprafața agentului termic în călzit sau
răcit.
Schimbă toare le de căldură de amestec sunt mai simple constructiv ca și cele de
suprafață și realizează o ut ilizare mai completă a căldurii , de aceea se recomandă în cazurile î n
care procesele tehnologice permit ameste carea m ediilor. Trans ferul de căldură ș i masă în
agregatele cu amestecare directă are loc continuu , regimul fiind staț ionar. [2]

 După modul de transfer de căldură între agenț ii termici :
– Cu acțiune continuă . Se realizează schim bătoare de căldură recuperative , cu suprafețe
separatoare între agenții purtă tori și schimbătoare de căldură prin amestecul agenț ilor termici .
– Cu acțiune discontinuă . Se realizează fie ca schimbă toare acumul atoare , la care
energia ter mică disponibilă este acumulată , pentru a fi livrată dupa un r egim d eterminat , fie ca

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

12
schimbă toare regenatoare care au o funcț ionare periodică. În acest ultim caz î n prima parte a
ciclului , datorită agentului termic în călzitor se acumulează căldură î ntr-o masă inertă
(ceramică) care nu reacțion ează chimic cu agenții de lucru , ca apoi în partea finală a ciclului ,
căldura sa fie preluată de agentul încă lzit. Procesul de transfer de căldură în acest caz se
realizează în regim nestaționar , temperatura modificându -se în timp . Asemenea agregate se
comutează periodic (preîncă lzire de aer la furnale , regeneratoare la cuptoarele Siemens –
Martin, regeneratoarele de tip Linde -Frenkel etc.) [2]

 Schimb ătoarele de căldură de suprafață se clasifică după diferite criterii:

1. După utilizarea aparatului se deosebesc schimbătoare de căldură la care transmiterea
căldurii s e realizează fără modificarea stă rii de a gregare a agentului primar ca răcitoare și
preîncălzitoare . O a doua grupă în această categorie cuprinde schimbătoarele de caldură cu
modificarea stă rii de agregare a agentului primar (condensatoare) . Această a do ua grupă
cuprinde și schimbătoarele de căldură în care se modifică starea de agregare a agentului
secundar ( vaporizatoare le generatoare de aburi). Există schimbătoare de căldură în care
ambele fluide de lucru își schimbă starea de agregare.
2. După starea de agregare a agenț ilor termici se deosebesc :
– schimbătoare de căldură pentru lichid -lichid;
– schimbătoare de căldură pentru lichid -vapori;
– schimbătoare de căldură pentru lichid -gaz;
– schimbă toare de căldură pentru vapori -gaz;
– schimbătoare de căldură pentru gaz -gaz;
3. După direcția de deplasare a agenț ilor termici.
 Când ambele medii sunt în mișcare, se deosebesc următoarele tipuri de schimbătoare
de căldură (Tabelul 1.1):
– Cu echicurent . Acest tip de curgere realizează cea mai mica d iferență medie de
temperatură, î nsă cea mai bună răcire a peretelui î n zona de intrare a fluidului primar.
– Cu contra curent. Presupune ca cei doi agenți termici circulă pe langă suprafata de
schimb de căldură paralel și în sensuri contrarii. Curgerea în contracurent asigură cea mai
mare diferență medie de temperatură între agenții termici, însă temperatura peretelui la
intrarea fluidului cald este maximă . [2]
– Cu curent mixt (combinat)

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

13
– Cu curent încruciș at. În acest caz se pot distinge trei situaț ii: ambele fluide
ameste cate, un fluid amestecat ș i celă lalt neamestecat, ambele fluide neamestecate.

Tabelul 1.1 Clasificarea schimbătoarelor dup ă direcția de deplasare a agenților termici
Schimbă toare de curent cu Schem ă
a)Echicurent

b)Contracurent

c)Curent î ncruciș at

d)Curent mixt

 În funcție de numă rul de treceri :
– Schimbătoare de căldură cu o singură trecere ( Figura 1.2 ) la care agenții termici
vehiculează fără a -și schimba sensul de miș care;
– Schimb ătoare de caldură cu mai multe treceri ( Figura 1.3) prevăzute cu pereți
despărț itori longitud inali sau transversali.

Figura 1.2 Cu o singură trecere [2] Figura 1.3 Cu mai multe treceri [2]

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

14
 În funcție de configurația peretelui despărț itor (Figura 1.4):
– Schimbătoare de căldură cu serpentine;
– Schimbătoare de căldură țeavă in țeavă ;
– Schimbătoare de căldură cu fascicul tubular;
– Schimbătoare de căldură cu plă ci tubulare drepunghiulare.

a) b)

c) d)

Figura. 1.4 Schimbătoare a) cu serpentină, b)țeavă în țeav ă, c)cu fascicul tubular, d)cu plă ci
tubulare dreptunghiulare . [2]

Modurile de realizare a schimbătoarelor de caldură sunt prezentate în Tabelul 1.2.

Tabelul 1.2 Modurile de realizare a schimbătoarelor de caldură [2]

Plăci

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

15

Nervuri

Aripioare

Formă aciculară

Fagure

Spiral ă

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

16
Clasificarea schim bătoarelor se poate face și după :

 Natura materialului folosit :
– Schimbătoare de căldură metalice;
– Schimbătoare de căldură nemetalice (material ceramic, grafit etc.).

 Procesele fizice desfășurate î n aparat , în care ambele medii pot să -și păstreze starea
de agregare , sau unul din ele își modifică starea de agregare sau ambele medii își schimbă
starea de agregare.

 Caracte rul termic al regimului de funcț ionare:
– Schimbătoare cu regim staț ionar ( cu acțiune continuă). Temperaturile agenților te rmici
într-un sector dat nu variază î n timp;
– Schimbătoare cu regim nestaționar ( cu acțiune periodică). Temperatura agenților
termici într -un sector dat variază î n timp. [2]

 Tipul constructiv (Tabe lul 1.3) :

Tabelul 1.3 Schimbătoare clasificate după modul constructiv [2]

Elementar
Schimbătorul de căldură este
constit uit din doua țevi
conce ntrice (tip “țeavă in țeavă”)
sau din câteva țevi închise într -o
țeavă exterioar ă.

Cu manta
Schimbătorul de căldură este
constit uit dintr -un fa scicul cu un
număr mare de țevi , închis î ntr-o
manta cilindrică .

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

17

Cu stropire
Unul din tre agenț ii termici curge
prin stropire pe suprafaț a de
transmitere a căldurii fără să
existe un înveliș că tre exterior .

Cu cămașă
Schim bătorul de căldură este
atașat unui utilaj tehnologic,
prevăzut cu pereț i dubl i printre
care circulă un agent termic .

Cu un corp
Schimbătorul de căldură este
constituit dintr -un singur corp ,
element, manta etc.

Cu mai multe
corpuri
Schimbătorul de căldură este
constituit din mai multe corpuri ,
elemente , mantale etc. legate în
serie sau î n paralel .

 Posib ilităț i de dilatare :
Tabelul 1.4 Clasificarea schimbătoarelor după posibilitățile de dilatare [2]

Rigide
Nu se pot compensa
dilată rile dint re suprafaț a de
transmitere a căldurii ș i
corpul exterior

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

18

Elastice cu cap
mobil

Se pot comp ensa, total sau
partial, dilatările dintre
suprafaț a de transmitere a
căldurii ș i corpul exterior

Elastice cu
presgarnitur ă

Elastice cu țevi î n U

Elastice cu ț evi
duble

Semiselastice

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

19
Datorită diversității rolului pe care un schimbător de caldură poate să -l aibă î ntr-un
ciclu termic oarecare , în cadrul unei clasificări noț iunile de recuperare, a cumulare ș i
regenerare se refer ă la acțiuni de natură diferită , recuperarea fiind o recâș tigare a că ldurii care
s-ar fi pierdut, iar acumularea ș i regenerarea fiind stocuri ale energi ei termice la variaț iile
fluxur ilor termice ale celor doi agenți . Se precizează faptul că pot exista schimbătoare de
căldură regeneratoar e recuperatoare (la cuptoare le Siemens Martin de exemplu ) și
schimbătoare de caldură acumulatoare recuperatoare ( la preîncălzirea apei î ntr-un boiler cu
gaze). Ră citoarele de tot felul nu pot fi î ncadra te ca recuperatoare ( exemplu ră citoarele
compresoarelo r, radiatoarelo r motoarelor cu ardere interna etc.).
Deoarece noțiunea de recuperare este legată de cunoașterea precisă a rolului îndeplinit
de sc himbătorul de căldură respectiv în cadrul procesului tehnologic (termic) pentru car e este
destinat , gruparea funcț ional ă se poate face și după urmă toarele criterii :
– Clasificarea schimbătoarelor de căldură după valorile relative ale fluxurilor termice;
– Clasificarea schimbătoarelor de căldură după modul de utilizare a căldurii î n ciclul
termic . [2]

 Clasificarea schimbătoarelor de căldură după valorile relative ale fluxurilor
termice
După valorile relative ale fluxur ilor termi ce ale celor doi agenți termici , schimbătoarele se
împart î n:
– Schimbătoare de căldură cu fluxuri termice continuu -egale (cu fluxuri egale);
– Schimbătoare de căldură cu fluxuri termice obiș nuit-diferite (cu fluxuri diferite sau
acumulatoare). Car e la rândul lor se împart în două categorii:
a) Schimbătoare de căldură cu acumulare propriu -zisă, care sunt schimbătoare la care
acumularea căldurii este facută de unul dintre agenții termici folosiț i;
b) Schimb ătoare de căldură cu regenerare , la care acumula rea respectivă regenerarea
căldurii este facută de un element intermediar numit purtător de căldură .
 Clasificarea sch imbătoarelor de căldură după modul de utilizare a că ldurii (energiei)
în ciclul termic .
Clasificarea ace asta se poate face numai cunoscâ nd ro lul îndepli nit de schimbătorul de
căldură î n circuitul termic î n care este utiliza t. După modul de utilizare a căldurii
schimbătoarele de caldură se pot clasifica î n:
 Schimbătoare de căldură care introduc căldură în circuitul termic principal . Ele se
subîmpart î n:

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

20
o Generatoare -inițiale, care sunt aparatele schimbătoare de căldură care introduc
căldura nouă în circuitul termic p rincipal. Acestea pot fi de d ouă feluri:
 Schimbătoare de energie (schimbătoare de că ldură cu un singur agent
termic);
 Schimbă toare de căldură propriu -zise, cu doi agenț i termici.
o Recuperat oare care sunt aparatele schimbă toarelor de c ăldura care introduc
căldura suplimentară, utilă, recuperat ă, în circuitul termic principal .

 Schimbă toare de căldură care scot că ldura din circuitul termic p rincipal. Acestea se pot
grupa î n:
o Utilizatoare -finale -aparate schimbătoare de căldură care scot energia utilă din
circuitul termic principal. Ele pot fi de două feluri:
 Schimbătoare de căldură cu un singur agent termic;
 Schimbătoare de căldură, propriu -zise, cu doi agenț i termici .
o Disipatoare -răcitoare -aparate schim bătoare de căldură care scot căldura
suplimenta ră, dăună toare , din circuitul termic principal.

 Schimbă toare de căldură care nu introduc și nu scot căldura din circuitul termic
principal , numite Intermediare I. Schimbătoarele de căldură intermediar e se folosesc pentru
schimbarea agentului termic purtăt or inițial, î n circuitul termic principal. [2]

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

21
CAPITOLUL II

Proiectarea tehnologiei de sudare a bateriei de schimbăt oare de căldură
legate în serie. Sudura țeavă –placă tubulară

2.1 Procedeele folosite la fabricarea aparaturii petroliere

Figura 2.1 Bateria de schi mbătoare de căldură legate î n serie

Metodele și tehnologiile de sudare sunt în continuă diversificare și perfecț ionare. Procedeele
frecvent folosite la fabric area aparaturii petroliere sunt :
– Sudarea manuală cu arc electric cu ele ctrozi înveliț i SM;
– Sudare a automată cu arc electric acoperit, sau sudarea sub strat de flux SAF ;
– Sudarea cu arc electric în mediu de gaz protector SG, î n urmatoarele variante:
 Sudarea cu arc electric în mediu de gaz activ (de obicei CO 2) cu electrod fuzibil
MAG;
 Sudarea cu arc elec tric în mediu de gaz inert cu electrod de wolfram WIG;
 Sudarea cu arc electric î n mediu de gaz inert cu electrod fuzibil MIG. [1]

Domeniile ș i caracteristicile principale de utilizare ale acestor procedee d e sudare sunt
redate comparativ in Tabelul 2.1.
La alegere a materialelor de sudare M S se ține seama, în primul rând , de marca oț elului
ce se sudează MB.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

22
Tabelul 2.1 Domenii ș i caracteristici de utilizare a procedeelor uzuale de sudare [1]

Nr.
Crt.
Procedeul
de sudare

Grosimea sudată
s mm

Poziț ia

Materialul
Productivitatea
comparativă
(medie)
Costul <5
5…30
30…60
>60
Oriz.
Vert.
Plafon
Oțel C ș i
slab aliat
Oțel aliat
Nefe –
roase
V
TL
1 SM X X \ \ X X X X X \ 1 1 ↓
2 SAF X X X \ X \ • X \ \ 6 0,075 ↓
3 MAG X X X • X X X X • • 25 0,180 ↑
4 WIG X X • • X X X X X X 1 0,875 ↑
5 MAG X X X \ X X X X X X 25 0,180 ↑

X – procedeul se aplică ;
\ – proced eul se poate folosi cu eficientă scazută ;
• – procedeul nu se poate folosi;
V- viteza de depunere;
TL – durata sudării unitaț ii de lungime.
Parametrii regimului de sudare
Parametrii regimul ui de sudare ce trebuie sc stabiliț i la proiectarea unei tehnologii de sudare
prin to pire cu arc electric sunt :
– Tensiunea Ua;
– Intensitatea Is;
– Viteza de sudare Vs;
– Numă rul și ordinea de depunere a cusă turilor.
Tensiunea arcului electric Ua depinde de metoda de sudare. Ceilalț i parametrii se pot
stabili pe baza energiei liniare la sudare EL sau a parametrului L, folosind diagrame, normative
sau calculând viteza de rac ire în ZIT Vr, traversarea temperaturii de stabil itate minimă a
austenitei tm . [1]

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

23
În ultimul caz viteza de ră cire în ZIT Vr se calculează pe baza teoriei proceselor
termice la s udare elaborate de NN Ricalin. În cazul sudă rii cap la cap cu o trecere , relația de
calcul are forma:

(2.1)
În care :
λ – este coeficie ntul de conductibilitate termică al materialului sudat, pentru oțelurile
carbon ș i slab aliate, la t m=500…6000C, λ=0 ,38…0,42 J/cms0;
c – capacitatea caloric ă volumetrică a materialului sudat, pentru oțelurile carbon ș i slab
aliate, la t m=500…6000C, cγ=4,9…5,2 Jcm30C;
s – grosimea piesei sudate , cm;
t0 – temperatura piesei sudate (î n cazul preî ncalzirii t 0 se ia egală cu temperatura de
preîncalzire utilizată );
EL – energia lin iară la sudare, J/cm, calculată cu relația :

(2.2)

Unde η este randamentul de î ncălzire al arcului electric utilizat la sudare.
Viteza de ră cire se alege în funcție de viteza maximă sau viteza optimă admisă , astfel
încat în ZIT să se obț ină structurile ș i caracte risticile mecanice dorite, evitându -se totodată
fragilizarea îmbină rii. [1]
Datele de calcu l necesare pentru unele oțeluri standardizate românesti sunt date î n
Tabelul 2.2 .

Tabe lul 2.2 Vitezele optime admise în ZIT a îmbină rilor sudate [1]
Nr.
Crt. Marca oț elului Vr opt0C/s Caracteristicile mecanice la
200C HB
1 OL34 6…18 KCU≥50 J/cm2 la – 600C 150…170
2 OL37 1,2…12 KCU≥20 J/cm2 la – 500C 130…190
3 OL52 sau
17Mn13(K52) 2,0…10 KCU≥20 J/cm2 la – 700C 225…270
4 10Mn16 1,0…15 KCU≥30 J/cm2 la – 600C 215…185
5 OCS2 0,1…40 KCU≥100 J/cm2 la – 400C 140…265

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

24
6 OCS3 0,1…12 z ≥35%; A≥17% 190…275
7 13CrNi17 0,8…36 KCU≥50 J/cm2 215…410
8 10MoCr50 0,8…8,0 z ≥25%; 350…370
9 12Cr130 <15 z ≥17%; <380
10 7Cr120 <15 z ≥18…20%; <300

2.2 Tehnologia sudării cu arc electric î n mediu de gaz inert cu electrod nefuzibil

Procedeul WIG este u n procedeu de sudare universal , ce permite sudarea la orice
poziție, practice a oricărui metal sau aliaj și realizarea unor cusături cu un î nalt grad de
puritate, cu o productivitate comparabilă cu SM. Prin acest procedeu se pot suda piese cu
grosimi de p ână la s=10…15mm; la s≤3mm se sudează fără material de adaos , iar la grosimi
mai mari cu material de adaos. [4]

Se poate folosi orice gaz inert , însa se utilizeaz ă cu precă dere amestecurile de gaze pe
bază de argon . Electrozii nefuzibili pentru sudarea WIG se co nfecționează din wolfram aliat
cu thorium sau zirconium, iar sâ rmele d in material ul de adaos au compoziția chimică
apropiată de a MB ce se sudează .

Rosturile nu se prelucrează la sudarea pieselor cu grosimi s≤6mm, se prelucrează in V
la piesele cu gro simi s=6…10mm și î n X la cele cu grosimi s>10mm.
Prin procedeul WIG se poate suda folosind cur ent continuu cu polaritate inversă (se
obțin cusături mai late, cu pătrundere mai mică), curent continuu cu polaritate directă Is mai
mari (se obțin cusă turi c u păt rundere mai mare) sau curent alternativ ș i Is cu 25% mai mari
decât î n cazul folosirii curentulu i continuu cu polaritate directă .
La sudarea prin procedeul WIG energia d e sudare este foarte concentrată, ZIT redusă
și se poate regla precis aportul de caldu ră, se pot obține îmbinări sudate de mare finiț e. [4]

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

25

Figura 2.2 Schema realizării unei suduri de tip WIG [7]

Domeniile consacrate de aplicare ale sudării WIG sunt:
– sudarea tablelor subțiri;
– sudarea aluminiului, oțelurilor aliate, cuprului și a materialelor reactive;
– sudarea straturilor de rădăcină la sudarea în mai multe straturi, în cazul îmbinării cap la cap a
țevilor și în general în situația accesului dintr -o singură parte, în condiții de calitate severe. [8]
Electrodul folosit la sudarea WIG/TIG este din wolfram sau aliaje ale wolframului,
deoarece wolframul are o temperatură de topire ridicată , în jurul a 3422°C, ceea ce determină
faptul că electrodul nu este consumat în timpul procedeului de sudare, î nsă acesta s e poate
eroda în timp. Di ametrul electrodului poate varia între 0,5 și 6,4mm iar lungimea acestuia
între 75 și 610mm. O serie de aliaje ale wolframului au fost standardizate de către Institutul
Internațional de Standardizare (International Organization for Standardization) și de
Societatea Americană de Sudură (American Welding Society), în ISO 6848 și AWS A5.12;
respectiv pentru sudarea WIG/TIG electrozii sunt prezentați în Tabelul 2.3.

Tabelul 2.3 Electrozi folosiți la sudarea WIG [7]
Clasa Culoarea Clasa Culoarea Aliaje
ISO ISO AWS AWS –
WP Verde EWP Verde Nu
WC20 Gri EWCe -2 Portocaliu 2%CeO2

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

26
WL10 Negru EWLa -1 Negru 1%La2O3
WL15 Auriu EWLa -1.5 Auriu 1,5%La2O3
WL20 Bleu EWLa -2 Albastru 2%La2O3
WT10 Galben EWTh -1 Galben 1%ThO2
WT20 Rosu EWTh -2 Rosu 2%ThO2
WT30 Violet – – 3%ThO2
WT20 Portocaliu – – 4%ThO2
WY20 Albastru – – 2%Y2O3
WZ3 Maro EWZr -1 Maro 0,3%ZrO2
WZ3 Alb – – 0,8%ZrO2

Electrozii din wolfram pur sunt propuși pentru utilizare generală (clasificați ca WP sau
EWP), electrozii aliați cu oxid de ceriu și oxid de lantaniu îm bunătățesc stabilitatea arcului ;
cei aliați cu thoriu sunt folosiți pentru aplicațiile care utilizează curentul continuu, însă acesta
este puțin radioactiv, acești electrozi pot fi înlocuiți cu electrozi aliați cu oxid de lantaniu cu
concentraț ie mare. Electrozii de wolfram aliați cu oxid de zirconiu măresc capacitatea
curentului, îmbunătățesc stabilitatea și amorsarea arcului crescând totodată și durata de viață a
electrodului. Producătorii de electrozi pot confecționa electrozi de wolfram alia ți cu diferite
aliaje specificate de client și sunt clasificați ca EWG sub sistemul AWS. [7]
Gazul de protecție este folosit la sudarea WIG/TIG pentru protejarea băii de metal d e
acțiunea gazelor din atmosferă cum ar fi oxigenul, azotul, care pot pr ovoca d efecte de
îmbinare, pori și corodarea materialului de bază dacă aceste gaze vin în contact cu electrodul,
arcul electric sau zona de sudat. Gazul de protecție ajută la transferul căldurii de la electrod la
piesa de sudat și la amorsarea ușoară a arcului și a arderii stabile a acestuia. Alegerea gazului
de protecție depinde de câțiva factori cum ar fi: tipul materialelor ce se sudează, tipul rostului
și aspectul final al cordonului de sudură. Argonul este cel mai utilizat gaz de protecție la
sudarea WIG/TIG.
Când este utilizat în curent alternativ, argonul, conferă cordonului de sudură o calitate
deosebită și un aspect bun. Alt gaz de protecție adesea utilizat este heliul folosit pentru
creșterea pătrunderii în îmbinare și a vitezei de sudare și este folo sit la sudarea materialelor cu
conductivitate termică mare cum ar fi cuprul și aluminiul. Singura problemă apărută la
sudarea în mediu protector de argon este aceea a dificultății amorsării arcului electric.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

27
Amestecul de argon și heliu este de asemenea f olosit ca gaz de protecție la procedeul
WIG/TIG, pentru menținerea sub control a cantității de căldură introduse menținând
beneficiile conferite de argon. Acest amestec este eficient în creșterea vitezei de sudare și a
calității îmbinării sudate în curent alternativ la sudarea aluminiului conferind și o ușurință la
amors area arcului. [7]

2.3 Proiectarea tehnologi ei de sudare WIG pentru sudura țeavă -placă tubulară

Pentru ușurarea elaborării tehnologiilor de sudură am utilizat un program folosit de cei
de la SC UZUC SA. La pornirea pro gramului putem alege în meniul principal dacă vrem să
efectuăm o comandă nouă , să modificăm o comandă existent ă sau să vizualizăm respectiv să
tipărim o comandă existentă asa cum se observă și î n Figura 2.3.

Figura 2.3 Meniul principal al programului

În cazul de fată a m ales să lansăm o comandă nouă . Așa cum putem observa și în
Figura 2.4 , în această etapă putem alege tipul de sudură pentru care vrem să elaborăm
tehnologia de sudură necesară. Pentru a exemplifica î ntr-un mod mai detaliat am ales comanda
“Toate cordoanele” .

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

28

Figura 2.4 Meniul tipurilor de sudur ă

În Figura 2.5 si F igura 2.6 sunt exemplificate două tipuri de tehnologii de sudare
pentru sudura virolei respectiv sudura circulara a corpului.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

29

Figura 2.5 Tehnologia de sudare virolă -corp

Figura 2.6 Tehnologia de sudare circulară corp

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

30
Cazul pe care l -am tratat în mod special este sudura țeavă -placă tubulară ( Figura 2.7).

Figura 2.7 Tehnologia de sudare țeavă -placă tubulară

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

31
Pentru sudura de tip țeavă –placă tubulară am a les procedeul de sudare WIG î n două
straturi folosind ca material de adaos sârmă de tip ALTIG SG2 cu o preîncă lzire de 500C.
Înainte d e tratamentul termic am decis să efectuez un control nedistructiv cu lichide
penetr ante.

Figura 2.8 Controlul nedistructiv al cordonului de sudură

În zona de control a programului (Figura 2.8) putem selecta materialele cu care se
poate efectua c ontrolul cu lichide penetrante ș i controlul cu pulbere magnetice . Î n cazul de
fata pentru controlul nedistructiv cu lichide penetrante vo m folosi degresant , penetrant și
developant.

Figura 2.9 Modul de distribuție a țevilor în placa tubulară

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

32

Figura 2.10 Modelul țevilor pe fața placii tubulare

Pentru a reduce apariția defectelor la realizarea îmbinarilor sudate dintre țeavă și placa
tubulară se vor lua în considerare următoarele :

– în cazul oțelurilor cu conținut redus de carbon, micșorarea ariei secțiunii transversale a
îmbinării sudate nu influențează rezistența mecanică a îmbinării; în cazul solicitărilor
variabile, prezența defectelor influențează capacitatea portantă a îmbinării sudate;
– aria totală de răspândire a defectelor și zonarea lor, în secțiunea transversală, cauzează
diminuarea rezistenței la oboseală a acestor îmbinări. [6]

Supraîn ălțarea cusăturii reprezintă un concentrator principal, care poate reduce
rezistența la oboseală a acestor îmbinări cu până la 50%.
Îmbinarea dintre placa tubulară și țevi se realizează prin sudare în scopul asigurării
unor condiții suplimentare față de asigurarea etanșeității și rezistenței mecanice a îmbinării.
(Figura 2.11).

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

33

Fig.2.11. Îmbinare a prin sudură între țeavă și placa tubulară

Un defect specific la sudarea oțelurilor austenitice este apariția crăpăturilor la cald.
Măsurile de combatere a le acestui defect sunt:
– asigurarea unei structuri bifazice cu 2…3% ferită și cu o finetă sporită;
– limitarea adaosurilor nocive ce dau faze cu puncte de fuziune scăzute (în primul
rând S și Si precum și P; Pb; Sn; Sb; Bi; Al etc.);
– înlocuirea parțială a Ni cu Mn și alierea suplimentară cu Mo, W, Ta, N;
– folosirea de fluxuri bazice;
– pătrundere redusă prin participare a minimă a MB la CUS, utilizarea de electrozi
subtiri și energie liniară mică;
– materialul de adaos trebuie să fie de max imum ∅ 1.6 mm;
– la fiecare rând, strat, îmbinare sudată, temperatura de la îmbinarea precedentă
trebuie să fie sub 1000C;
– la sudarea WIG se recomandă polaritate inversă ce asigură, pătrundere redusă,
încălzire redusă a MB, îndepărtarea oxizilor și stabilitate bună a arcului. Viteza recomandată
de sudare WIG este de 10…30 cm/min. [3]
Polaritatea la sudare este o polaritate inversă pentru ca asigură o încălzire mai redusă a
MB și o pătrundere mai mică. Polaritat ea inversă asigură și o îmbinare sudată curată fără
oxizi.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

34
a)

b)

Figura 2.12 a)Sudare WIG țeavă -placă tubulară; b) modelul sudat complet;

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

35

CAPITOLUL III

INFLUENȚA REGIMULUI DE SUDARE ASUPRA COMPORTĂ RII LA
COROZIUNE

Materialele metalice aflate în contact cu un anumit mediu, suferă în timp un proces
continuu de distrugere ca urmare a interacțiunii reciproce. Interacțiunea poate fi de natură
chimică, electrochimică sau de fragilizare, iar continuarea desfășurării conduce la afectarea
siguranței în e xploatare.
Coroziunea se poate defini ca un proces de distrugere în timp a materialelor prin
acțiunile chimice sau/și electrochimice ale mediului în care se află, ca urmare a tendinței
metalelor de a reveni la starea stabilă de oxizi, sulfați, carbonați et c.
Coroziunea este un fenomen de interfață ce se desfășoară între material și mediu l
înconjurător. Orice modificare a proprietăților de la nivelul interfeței influențează direct
procesul de coroziune. Exemple în acest sens sunt multiple: circulația apei care aduce
permanent o nouă cantitate de oxigen, încălzirea care intensifică reacțiile chimice, tensionarea
mecanică a materialului care mărește energia liberă a metalului etc . [5]

3.1 Descrierea echipamentului ș i a epruvetelor folosite pentru realizarea
experimentului

Pentru determinarea caracteristicilor microgeometrice ale suprafețe lor s -a utilizat
profilometrul de tip SURTRONIC 3+ ( Figura 3.1), valorile obținute fiind prelucrate cu
ajutorul programului TalyProfile Lite 2.1. Parametrii sunt diferențiați prin prefix: P pentru
profilul asperităților, R pentru profilul rugozității și W pentru profilul ondulațiilor.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

36

Figura 3.1 Profilometrul de tip SURTRONIC 3+

Din materialul obținut de la uzina S.C. UZUC S.A., s -au confecționat 6 epruvete tip
placă tubulară din material SA 350 LF2 Cl.1, epruvete prelevate din tabla de la furnizor
(Tabelul 3.1). Epruvetele utilizate au fost pr elucrate ș i sud ate, sudura fiind una de tip țeavă-
placă tubulară .

Tabelul 3.1 Epruvetele obținute în urma prelucrării și sudării
A1 A2 A3

Z1 Z2 Z3

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

37
Am fol osit cele 6 epruvete obținute de la uzina S.C. UZUC S.A. Acestea au fost de trei
categorii, în dublu exemplar. Epruvetele A 2 si Z2 au fost sudate î n regim ul WIG recoma ndat
de cei de la S.C. UZUC S.A. ; parametrii de sudare ai epr uvetelor A1 si Z1 au fost reduși cu
12% față de regimul recomandat iar cei ai epruvetelor A3 si Z3 au fost cresc uți cu 12% față de
regim ul recomandat asa cum se observă în Tabelul 3.2. Epruvetele au fost menținute în poziție
verticală la temperatura de 220C, în pahare transparente de plastic în apă potabilă (H2O),
respectiv apă de zăcământ timp de 15 zile . Atât în urma utilizării programului cât și a
calculului (Relatia 2.2) au rezultat parametrii de sudare din Tabelul 3.2.

Tabelul 3.2 Parametrii de sudare
Epruveta Intensitate Tensiune Timp de
sudare Energia
liniara Viteza de
sudare Material
adaos
A1 90A 8V 1’58″ 7.3 kJ/cm 5.9 cm/min
Sarmă
EML5
(W2Si)
ᴓ1,6mm A2 115A 12V 1’10″ 12.7 kJ/cm 6.5 cm/min
A3 140A 14V 50″ 14.7 kJ/cm 8 cm/min
Z1 90A 8V 1’58″ 7.3 kJ/cm 5.9 cm/min
Z2 115A 12V 1’10″ 12.7 kJ/cm 6.5 cm/min
Z3 140A 14V 50″ 14.7 kJ/cm 8 cm/min

Pe toate epruvetele înainte de introducerea în soluții s -au determinat parametrii
microgeometriei suprafețelor atât în zo na apropiată sudurii cât și în interiorul țevii.

Figura 3.2 Testare în interiorul țevii Figura 3.3 Testare în zona apropiată sudurii

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

38
Parametrii inițiali de rugozitate Ra (deviația medie aritmetică a rugozității) , R t
(înălțimea totală a rugozității pe lungimea de evaluare) și Rz (înălțimea maximă a rugozi tății
pe lungimea de probă) , s-au determinat utilizând un filtru gausian și lungimea de referință
lc=0,8mm după cum se observă în Tabelul 3.3 .
Tabelul 3. 3 Parametrii inițiali de rugozitate
Parametrii
inițiali APĂ POTABILĂ APĂ DE ZĂCĂMÂ NT
A1p A1t A2p A2t A3p A3t Z1p Z1t Z2p Z2t Z3p Z3t
Ra(µm) 0.967 4.42 0.707 1.66 0.803 6.59 0.945 6.72 0.291 2.7 0.976 3.85
Rt(µm) 5.76 39.4 7.01 15.2 4.78 45.2 7.18 55.3 2.2 27.6 8.15 29.2
Rz(µm) 4.88 24.8 5.03 12.3 4.65 35.6 6.9 42.2 1.74 17 6.13 26

Profilogramele inițiale a le epruvetelor sunt prezentate î n Figurile 3.4 … 3.9 .

Figura 3.4 Profilogramă epruveta A1

Figura 3.5 Profilogramă epruveta A2
µm
-8-6-4-20246810
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 11.3 µm Scale = 20 µm
µm
-8-6-4-20246810
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 12.7 µm Scale = 20 µm

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

39

Figura 3.6 Profilogramă epruveta A3

Figura 3.7 Profilogramă epruveta Z1

Figura 3.8 Profilogramă epruveta Z2

µm
-6-4-2024681012
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 13.9 µm Scale = 20 µm
µm
-10-5051015
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 15.4 µm Scale = 30 µm
µm
-4-3-2-1012345
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 5.21 µm Scale = 10 µm

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

40

Figura 3.9 Profilogramă epruveta Z3

2.2 Rezultate obținute în urma experimentului

În urma introducerii acestor epruvete în apă potabilă respectiv apă de zăcământ s -a
observat faptul că punctele de coroziune au apărut prima oară pe suprafețele epruvetelor
introduse în apa de zăcămâ nt. (Tabelul 3.4)

Tabelul 3.4 Apariția primelor puncte de coroziune

Epruvete A1 A2 A3 Z1 Z2 Z3
Timpul de aparitie al
primelor puncte de
coroziune
42 ore
43 ore
45 ore
21 ore
23 ore
23 ore

Întotdeauna zăcă mintele de petrol sau gaze sunt însoț ite de ape cu o mineralizare
pronunțată cuno scute sub denumirea de ape de zăcămâ nt. Aceste ape sunt co nsiderate fie
primare, atunci când au luat naș tere concomitent cu formarea h idrocarburilor, fie secundare
când au suferit modificări ale chimismului iniț ial prin a mestec cu alte ape sau prin acțiunea
reducătoare a hidrocarburilor ș i a bacteriilor. [9]
µm
-8-6-4-20246810
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 11.6 µm Scale = 20 µm

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

41
•Proprietaț i fizice – sunt în legătură cu natura lor primară sau sec undară, fiind
influențate și de unele condiții de zăcămâ nt.
Culoarea apelor de zăcământ este variată , fiind d eterminată de natura m ineralelor
dizolvate, de prezenț a uno r compusi coloidali, de substanța organică î n suspensie sau de
amestecul cu alte e lemente. Culoarea caracteristică este brun roșcat cu diferite nuanțe, dată
fiind de acizii naftenici. Î n prezenta aci dului sulfurat este verzui, albă strui. Prin amestec cu
alte ape culoarea devine mai deschi să, brun galbui.
Gustul – datorită continutului ridicat în NaCl, apele au un gust pronunțat sărat care
poate deveni slab sărat î n cazul amestecului cu ape dulci. Pr ezenț a Na 2SO4 peste 0,03% s au a
MgSO 4 peste 0,15% determină gustul ă marui al apelor.
Miros – este condiț ionat de formarea emulsiilor cu petrol sau gaze, ș i de pr ezenta
acizilor naftenici, caz în care apele de zăcământ au un pronunțat miros de petrol. Î n prezenț a S
sau a H 2S au un miros neplă cut.
Temperatura – depinde de adâncimea la care se află zăcământul și este condiționată
de gradientul goetermic. Cunoscând valorile gradientului în condiții locale, măsurarea
temperaturii permit e stabilirea locului de afluenț ă în coloanele deteriorate ale sondei.
Densitatea – creste în raport direct cu concentr ația și se exprimă în grade Beaume sau
în g/cm3.
Conductibilitatea electric ă – pe mă sura creșterii concentrației, apele de zăcământ
opun o rezistentă tot mai mică trecerii curentu lui electric. Valoarea scazută a rezistivitații
apelor de zăcământ î n raport cu cea a petrolului face posibilă î n practica c arotajului electric
detectarea în sonde a stratelor acvifere ș i petroliere.
Radioactivitate – în contact cu rocile înconjuratoare î n special cu cele argiloase sau cu
petrolul (contine e lemente radioactive) apele de zăcământ pot deveni radioactive î n anumite
limite.

•Proprietaț i chimice – apele de zăcământ reprezintă soluții complexe de săruri dintre
care predomină clorurile, a că ror co ncentrație variază în funcț ie de caracterul primar sau
secundar al apei. Concentrația totală în săruri este î n med ie de 80 – 100g/l cu unele variații în
funcție de condiț iile geologice locale. [9]

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

42

În Figura 3.10 se prezintă aspectul e xterior al epruvetei introduse în apă potabilă ,
respectiv în apă de zăcământ î n figura 3.11 , după 5 zile de la introducerea lor.

Figura 3.10 Epruv etă în apă potabilă Figura 3.11 Epruvetă în apă de zăcămâ nt

După trecerea celor 15 zile epruve tele au fost scoase din soluții , curăț ate de ox izi,
uscate iar apoi au fo st măsurate din nou microgeometriile suprafeț elor î n urma că rora au
rezultat profilogramele din F igurile 3.11…3.16. Parametrii finali de rugozitate Ra(deviația
medie aritmetică a rugozității) , Rt(înălțimea totală a rugozității pe lungimea de evaluare) și Rz
(înălțimea maximă a rugozității pe lungimea de probă) s -au determinat utilizând un filtru
gausian și lungimea de referință lc=0,8mm după cum se observă în Tabelul 3.5.

Tabelul 3.5 Parametrii finali de rugozitate
Parametrii
finali APĂ POTABILĂ APĂ D E ZĂCĂMÂNT
A1p A1t A2p A2t A3p A3t Z1p Z1t Z2p Z2t Z3p Z3t
Ra(µm) 2.17 3.5 1.38 4.13 1.7 3.21 2.82 4.11 1.89 5.82 2.56 4.9
Rt(µm) 14.7 19.7 16.4 20 12.6 27.4 22.5 22.9 14.1 28.4 18 33.2
Rz(µm) 13.3 14.7 11.9 18.2 9.25 21.6 17.7 22.1 12.7 25.7 15.5 30.1

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

43

Figura 3.11 Profilograma finală a epruvetei A1

Figura 3.12 Profilograma finală a epruvetei A2

Figura 3.13 Profilograma finală a epruvetei A3

µm
-15-10-505101520
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 24.8 µm Scale = 40 µm
µm
-15-10-505101520
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 24.9 µm Scale = 40 µm
µm
-10-5051015
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 17.3 µm Scale = 30 µm

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

44

Figura 3.14 Profilograma finală a epruvet ei Z1

Figura 3.15 Profilograma finală a epruvetei Z2

Figura 3.16 Profilograma finală a epruvetei Z3
µm
-50-40-30-20-10010203040
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 54.4 µm Scale = 100 µm
µm
-10-5051015
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 19.3 µm Scale = 30 µm
µm
-50-40-30-20-10010203040
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 mmLength = 2.5 mm Pt = 47.6 µm Scale = 100 µm

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

45
Aspectul final al epruvetelor după scoaterea din soluții și curățarea lor se poate
observa în Tabelul 3.7. Diferen țele pozitive respectiv negative obținute între valorile
parametrilor de rugozitate înainte de introducerea în soluții și valorile parametrilor de
rugozitate după scoaterea și curățarea oxizilor au fost evidențiate în Tabelul 3.6.
Tabel ul 3.6 Variațiile parametrilor de rugozitate
Epruvetă Ra(µm) Rt(µm) Rz(µm)
A1p +1.203 +8.94 +8.42
A1t -0.92 -19.7 -10.1
A2p +0.673 +9.39 +6.87
A2t +2.47 +4.8 +5.9
A3p +0.897 +7.82 +4.6
A3t -3.38 -17.8 -14
Z1p +1.875 +15.32 +10.8
Z1t -2.61 -32.4 -20.1
Z2p +1.671 +11.9 +10.96
Z2t +3.12 +0.8 +8.7
Z3p +1.584 +9.85 +9.37
Z3t +1.05 +4 +4.1

Tabelul 3.7 Aspectul epruvetelor după scoaterea din soluții si curățarea lor de oxizi
A1 A2 A3

Z1 Z2 Z3

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

46
După trecerea celor 15 zile în care cele 6 epruvete au fost introduse în apă potabilă
respectiv apă de zăcământ și după determinarea parametrilor microgeomet riilor suprafețelor
putem afirma faptul că în primul rand mediul care a condus la apariția primelor puncte de
coroziune, după 21 -23 ore, a fost reprezentat de a pa de zăcământ ceea ce ne indică faptul că
acest mediu duce la o viteză de coroziune mai mare decât apa potabilă.
În al doilea râ nd, conform Tabelului 3.6, se constat ă faptul c ă regimul care a produs
cele mai mici variații ale parametrilor de rugozitate este cel în care au fost sudate epruvetele
A3 și Z3 și anumite regimul în care parametrii de sudare folosiți au fost cu 12% mai mari
decat cei ai regimului recomandat de S.C UZUC S.A unde energia liniară de sudare a fost cea
mai crescută . Regimul de sudare recomandat de S.C UZUC S.A. a obținut variații medii ale
parametrilor de rugozitate (epruvetele A2 și Z2) în timp ce regimul de sudare al epruvetelor
A1 și Z1 se clasează pe ulti mul loc fiind un regim de sudare cu energie liniară de sudare cea
mai scazută . Din punct de vedere al timpul de apariție al primelor puncte de coroziune am
obsevat faptul că cele mai bune rezultate sunt reprezentate de asemenea de regimul de sudare
al epru vetelor A3 și Z3.
Valorile regimului de sudare al epruvetelor A3 și Z3 au fost cele mai ridicate din punct
de vedere al energiei liniare având în ac elasi timp avantajul unui durate mai scurt e de sudare.
În concluzie, în cazul de față, din punct de vedere al timpul de apariție al coroziunii și
al parametriilor rugoz ității suprafețelor se recomandă ca energia liniară de sudare să fie cât
mai mar e pentru obținerea unor rezultate cât mai bune.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

47
Capitolul IV
CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII ORIGINALE

4.1. Concluzii

În prim ul capitol al proiectului de dis ertație este realizată o prezentare a noțiunilor de
bază și o clasificare a celor mai întâlnite schimbătoare de căldură din industria chimică și
petrochimică. Ca s tudiu în prezenta lucrare de dis ertație a fost aleas ă bateria format ă din dou ă
schimb ătoare de c ăldură legate în serie.

În capitolul doi al proiectului de disertație s -au prezentat informațiile legate de
procedeele de sudare a utilajului petroli er de tip bate rie formată din două schimb ătoare de
căldură legate în serie, tratând în mod special procedeul de sudare WIG , întocmindu -se astfel
o teh nologie de sudar e pentru sudura WIG de tip țeavă -placă tubulară folosind programul
utilizat de uzina S.C. UZUC S.A.

În capitolul trei al proiectu lui de disertație, punctul de mare importanță și intere s a fost
reprezentat de influenț a reg imului de sudare asupra comportă rii la coroziun e. Au fost
prezentate rezultatele cercetărilor experimentale asupra comportării la coroziune a celor șase
epruvete (sudate în regim de tip WIG două cate două folosind parametrii de sudură diferiț i). În
urma cercetarilor după 15 zile î n care epruvetele au fost scufundate în apă potabilă respectiv
apă de zăcământ s -au obț inut v alori mult mai mari ale rugozităț ii suprafetelor epruvetelor, în
același timp observându -se faptul că mediu mai coroziv a fost repreze ntat de apa de zăcămâ nt.
Epruvetele scufundate în apa de zăcămâ nt au fost depistate cu puncte de coroziune dup ă 21-23
ore, în timp ce pe suprafetele epruve telor scufundate în ap ă au aparut primele puncte de
coroziune dup ă 42…45ore . Regimul de sudare recomandat, care a adus cele mai bune rezultate
atât din punct de vedere al timpului de apariție a coroziunii cât și din punct de vedere al
variațiilor paramet rilor de rugozitate a fost cel î n care s -a folosit energia liniară cea mai
ridicată si anume 14.7 kJ/cm.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

48

4.2. Contribuții originale

Contribuțiile originale aduse de această lucrare, constau în:

– cercetarea experimentală a comportării la coroziune a celor 6 epruvete (utilizând
profilometrul de tip SURTRONIC 3+ )
– realizarea tehnologiei de sudare pentru sudarea de tip WIG țeavă-placă tubular ă utiliz ând
programul folosit de uzina S.C. UZUC S.A.

UPG/IME/ISTDH – Proiect de diser tație Mihai -Florin Diaconu

49

BIBLIOGRAFIE

1. Rașeev D., Zecheru Gh., Tehnologia fabricației aparaturii -instalatiilor statice –
petrochimice și de rafinări i, Editura Tehnica, București 1983

2. Bazil Popa, Hemlmuth Theill , Schimbătoare de căldură industriale , Editura Tehnică,
București 1977

3. Rîpeanu, R.G., Tudor, I. , Contract 8/2011, Consultanță privind coroziunea tancului
SLE3S conform Comanda F7P -4501663969 -DNJ, Beneficiar S.C. Detergenti S.A. –
Procter&Gamble, 2011

4. Berinde V. , Agenda sudorului , Editura Tehnica, București 1984

5. Tudor, I., Rîpeanu, R.G. ,Ingineria coroziuniiVol.I si II , Editura Universității din Ploiești,
351 pg., Ploiești, 2002

6. Vasile Palade, Ioan I. Stefănescu, Recipiente și aparate tubulare , Editura Semne,
București 2000

7. ***http://iweldindustrial.ro/pdf/articole/wigtig.pdf (accesat 13.11.2015)

8. ***http://informatiitehnice.com/author/informatiitehnice/page/8/ (accesat 20.01.2016)

9. ***http://www.ondrill.ro/blog/geologie/apele -de-zacamant/ (accesat 12.01.2016)

10. Materiale tehnice preluate de la uzina S.C. UZUC S.A.