Способ дуговой сварки нахлесточного эллипсного соединения труб

Способ дуговой сварки нахлесточного эллипсного соединения труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НАХЛЕСТОЧНОГО ЭЛЛИПСНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ с технологическим отверстием вблизи нахлестки, оплавляемого за два прохода в нижнем положении при движении собранных под сварку труб по эллипсной траектории относительно неподвижного неплавящегося электрода , при котором сварку первого прохода без подачи присадочной проволоки начинают на большой оси эллипса и дугу располагают по торцу наружной трубы сварку второго прохода с подачей присадочной проволоки в переднюю часть сварочной ванны начинают с противоположной стороны большой оси эллипса, а дугу смещают на внешнюю поверхность трубы, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения путем исключения оплавления отверстия и улучшения формирования шва, при сварке первого прохода электрод первоначально располагают относительно поверхности внутренней трубы под углом 60-70 к горизонтали и к торцу наружной трубы на расстоянии 60-80% толшины стенки наружной трубы, а положение активного пятна дуги постепен. но изменяют в зависимости от положе (Л ния электрода на участках эллипса, при сварке второго прохода присадочную проволоку подают со смещением относительно оси электрода в сторону от наружной трубы к технологическому отверстию, постепенно изменяющимся в зависимости от положения дуги на участках эллипса.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) g g В 23 К 31/06; В 23 К 9/16

p .

) t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3567499/25-27 (22) 28.03.83 (46) 07,08.84. Бюл. И 29 (72) В.А. Букаров, В.П. Игумнов, В.А. Хаванов, Ю.Н. Корнеев и И.В. Демченко (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 596395, кл . В 23 К 9/16, 1976.

2. Авторское свидетельство .СССР

)) 903039, кл. В 23 К 31/06, 1980 (прототип), (54)(57) 1. СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ

НАХЛЕСТОЧНОГО ЭЛЛИПСНОГО СОЕДИНЕНИЯ

ТРУБ с технологическим отверстием вблизи нахлестки, оплавляемого за два прохода в нижнем положении при движении собранных под сварку труб по эллипсной траектории относительно неподвижного неплавящегося электрода, при котором сварку первого прохода без подачи присадочной проволоки начинают на большой оси эллипса и дугу располагают по торцу наружной трубы, сварку второго прохода с подачей присадочной проволоки в переднюю часть сварочной ванны начинают с противоположной стороны большой оси эллипса, а дугу смещают на внешнюю поверхность трубы, о т" л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества соединения путем исключения оплавления отверстия и улучшения формирования шва, при сварке первого прохода электрод первоначально располагают относительно поверхности внутренней трубы под углом 60-70 к горизонтали и к торцу наружной трубы на расстоянии 60-80Х толщины стенки наружной трубы, а положение активного пятна дуги постелен но изменяют в зависимости от положения электрода на участках эллипса, при сварке второго прохода присадочную проволоку подают со смещением относительно оси электрода в сторону от наружной трубы к технологическому отверстию, постепенно изменяющимся в зависимости от положения дуги на участках эллипса.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при сварке первого прохода при перемещении дуги на участке эллипса с большим радиусом кривизны положение активного пятна дуги изменяют путем уменьшения угла наклона электрода до 30-40.

3. Способ по п. I о т л и ч а юшийся тем, что при сварке перного прохода при перемещении дуги на участке эллипса с большим радиусом кривизны положение активного пятна дуги изменяют путем уменьшения длины дуги на 50-60Х от первоначальной длины.

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем,что при сварке перво1106619

ro прохода при перемещении дуги на участке эллипса с большим радиусом кривизны положение активного пятна дуги изменяют путем смещения электрода на внешнюю поверхность наружной трубы, 5. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при сварке второ го прохода при перемещении дуги на участке эллипса с малым радиусом кривизны присадочную проволоку смещают на 10-207. ширины сварочной ванны с постепенным увеличением смещения до 25-35Х ширины сварочной ванны при перемещении дуги на участке эллипса с большим радиусом кривизны.

Изобретение относится к способам дуговой сварки неплавящимся электродом. труб, образующих нахлесточные соединения, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

Известен способ сварки труб из ти. тана, при котором одну трубу устанавливают в другую, образуя нахлесточное соединение, на трубной детали большего диаметра и большей толщины выполняют ступенчатую площадкообразную проточку, а оплавление производят при двух оборотах трубы, р4споsIaraH ee вертикально, причем на первом обороте электрод устанавливают

"углом назад", а на втором — "углом вперед" с одновременным изменением угла наклона электрода в вертикаль« ной плоскости Ц .

Этот способ труднобсуществим при сварке швов сложной конфигурации из-за выполнения ступенчатой площадкообразной проточкй, которую невозможно выполнить при сварке тонкостенных элементов, а также значительно повышает затраты на подготовку под сварку.

НаибОлее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ дуговой сварки труб, устанавливаемых одна в другую с образованием нахлесточно5

2 го эллипсного соединения, оплавляемого за два прохода, при котором сварку первого прохода начинают на большой оси эллипса и дугу располагают по торцу наружной трубы и сварку второго прохода начинают с противоположной стороны большой оси, эллипса, дугу смешают на внешнюю поверхность трубы и подают присаДОЧНУЮ ПРОВОЛОК (2) .

Недостаток этого способа заключается в том, что при его осуществлении возможно оплавление технологического отверстия и образование неравномерного сечения шва из-за меняющегося угла подачи присадочной проволоки относительно сварочной ванны в процессе сварки. Кроме того, сжатие дуги в различных плоскостях изменяет условия взаимодействия ее со сварочной ванной.

Цель изобретения - повышение качества соединения путем исключения оплавления отверстия и улучшения формирования шва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки нахлесточного эллипсного соединения труб с технологическим отверстием вблизи нахлестки, оплавляемого за два прохода в нижнем положении при движении собранных под сварку труб по эллипсной траектории относи1106619

25

ЗЬ

45

55 тельно неподвижного неплавящегося электрода, при котором сварку первого прохода без подачи присадочной проволоки начинают на большой оси эллипса и дугу располагают по торцу наружной трубы, сварку второго прохода с подачей присадочной проволоки в переднюю часть сварочной ванны начинают с противоположной стороны большой оси эллипса, а дугу смещают на внешнюю поверхность трубы,при сварке первого прохода электрод первоначально располагают относительно поверхности внутренней трубы под углом 60-70 к горизонтали и к торцу наружной трубы на расстоянии 60-80% толщины стенки наружной трубы, а положение активного пятна дуги постепенно изменяют в зависимости от положения электрода на участках эллипса, при сварке второго прохода присадочную проволоку подают со смещением относительно оси электрода в сторону от наружной трубы к технологическому отверстию, постепенно изменяющимся в зависимости от положения дуги на участках эллипса.

При сварке первого прохода при перемещении дуги на участке эллипса с большим радиусом кривизны положение активного пятна дуги изменяют путем уменьшения угла наклона электрода до 30-40, либо путем уменьшения длины дуги на 50-60% от первоначальной длины, либо путем смещения электрода на внешнюю поверхность наружной трубы, а при сварке второго прохода при перемещении дуги на участке эллипса с малым радиусом кривизны присадочную проволоку смещают на 10-20% ширины сварочной ванны с постепенным увеличением смещения до 25-35% ширины сварочной ванны при перемещении дуги на участке эллипса с большим радиусом кривизны.

Предлагаемый способ сварки обеспечивает перераспр еделения тепловложения в наружную и внутреннюю трубы, что позволяет избежать оплавления технологического отверстия и повы-. сить качество сварного соединения.

На фиг.1 показано расположение активного пятна дуги и электрода при сварке первого прохода на участках с малым радиусом кривизны; на фиг.2 — то же,на участках с большим радиусом кривизны; на фиг. 3 — положение присадочной проволоки относительно сварочной ванны при сварке второго прохода.

Способ осуществляют следующим образом. Ф .При сварке нахлесточных эллипсных соединений труб при наличии технологического отверстия вблизи нахлестки расстояние между краями отверстия

10 и кромками соединения различно.

Участки эллипса с большим радиусом кривизны расположены на минимальном

1 расстоянии от краев отверстия, а участки с малым радиусом кривизны- на мак" симальном расстоянии. Поэтому сварка всех участков эллипсного соединения на неизменных параметрах режима при достижении нормального формирования шва на участках эллипса с малым радиусом кривизны, на участках с большим радиусом вызывает оплавление отверстия, что является недопустимым для данных соединений. Предлагаемый способ позволяет избежать этого и получить требуемые размеры шва.

При сварке первого прохода электрод 1 первоначального располагают относительно поверхности внутренней трубы 2 под углом c(= 60-70 к гоо ризонтали и к торцу 3 наружной трубы

4 на расстоянии = (0,6-0,8) 3, где 6 — толщина стенки наружной трубы 4 (фиг.1). Сварку начинают на большой оси эллипса, т.е..на участке с малым радиусом кривизны. Такое положение электрода 1 обусловлено наилучшими условиями теплоотвода на этом участке и позволяет получить гарантированное опланление наружной трубы 4 с внутренней трубой 2.

Расстояние ь электрода 1 до торца

3 наружной трубы 4, равное (0,60,8) о обусловлено условиями формирования шва. При расстоянии 1 менее 0,6 б возможно неполное оплавление торца 3 наружной трубы 4, что создает условия для некачественного формирования шва при втором проходе сварки, а также возможны несплавления наружной трубы 4 с внутренней трубой

2. При расстоянии Е более 0,8 8 возможны также неполное оплавление торца 3 наружной трубы 4 и несплавления. Только при расположении электрода на расстоянии 1 = (0,60,8) S обеспечивается полное on-лавление торца 3 и сплавление труб

4 и 2. Длину о дуги устанавли1106619 вают таким образом, чтобы образующаяся сварочная ванна 5 имела размеры, не превышающие требуемых размеров сварного шва, а активное пятно

6 дуги 7 располагалось равными площадями на внутренней 2 и наружной

4 поверхностях труб.

В процессе сварки первого прохода изменяют положение активного пятна

6 дуги 7 относительно наружной трубы и внутренней трубы 2, перераспределяя таким образом тепловложение в них. На участках эллипса с больI шим радиусом кривизны, наиболее приближенных к технологическому от" 15 верстию 8 (фиг.3), снижают тепловложение в трубу 2 и избегают оплавления краев технологического отверстия 8. Для этого уменьшают угол ф наклона электрода 1 до 30- 20 о

40 (фиг.2), Такое изменение угла у наклона уменьшает тепловложение в участок сварочной ванны 5, приб лиженный к краю отверстия 8. Увеличение тепловложения в наружную трубу 25

4 и уменьшение во внутреннюю трубу

2 позволяет избежать оплавления отверстия 8 и поддержать размеры шва в требуемых пределах. При угле М1 о наклона электрода 1 менее 30 оплавляется отверстие 8, а при угле нак о лона М1 больше 40 возможны несплавления наружной трубы 4 с внутренней трубой 2. Снижение тепловложения во внутреннюю трубу 2 при сварке на участках эллипса с большим радиусом кривизны возможно также за счет смещения электрода 1 на внешнюю поверхность трубы 4, либо за счет уменьшения длины дуги 7 до 50-60% от 40 длины дуги 7 первоначальной (фиг,2), т.е. (0,5-0,6) Р о, Уменьшение длины дуги 7 меньше 50 от длины первоначальной дуги 7 также не позволя— ет. избежать оплавления отверстий

8, а при увеличении более 60 резко возрастает вероятность замыкания электрода 1 с изделием и возможно неравномерное формирование сварного, шва. На остальных участках эллипсно О го соединения сварку первого прохода осуществляют аналогичным образом, т.е. на участке эллипса с малым радиусом кривизны снова увеличивают угол Ж наклона электрода 1 до 605$

70, смещают электрод 1 на кромку наружной трубы 2, либо увеличивают длину дуги 7 до первоначального значения и так далее.

Сварку второго прохода осуществляит с подачей присадочной проволоки 9 в переднюю часть ванны 5 со смещением относительно оси электрода в сторону от наружной трубы 4, постепенно изменяющимся в зависимости от положения дуги 7 на участках эллипса, Смещение присадочной проволоки 9 позволяет также избежать оплавления отверстия 8 и получить равномерное формирование усиления.шва при сварке второго прохода. Причем, величину смещения на участках эллипса с малым радиусом кривизны устанавливают равной (О, 1-0,2) B= Е„„ „ с постепенным увеличением смещения до (О, 25-0, 35) В = Я „„„при движении дуги 7 на участках эллипса с большим радиусом кривизны, где — ширина ванны 5 (фиг.3). Изменение величины смещения проволоки 9 от оси электрода 1 (оси ванны 5) изменяет распределение тепла в сварочной ванне 5 за счет изменения места ввода относительно холодного металла присадки и позволяет получать качественное сварное соединение. При смещении менее 0,1 l3 на участках эллипса с малым радиусом кривизны возможно оплавление отверстия 8, а при смещении более 0,2 8 — нарушение формирования сварного шва. При смещении менее 0,25 6 на участках эллипса с больший радиусом кривизны также возможно оплавление отверстия

8, а при смещении более 0,35 S проволока 9 может выходить из сварочной ванны 5, либо "примерзать" к шву, что в обоих случаях ведет к нарушению процесса сварки и возникновению неисправных дефектов сварного соединения.

Пример. Способ дуговой сварки труб осуществляют при сварке нахлесточных соединений дросселя ф 10 мм с трубой ф 13 1,5 мм из титанового сплава по эллипсному

t „ периметру. Дроссель имеет технологическое отверстие, которое расположено вблизи нахлестки. Сварку осуществляют на установке СА-358 с применением специального приспособления, позволяющего выполнить указанные операции. Сборку соединений осуществляют на прихватках и закрепляют в цанге на установке. Цангу приводят в движение по эллипсной траектории относительно неподвижного вольфра11066

7 мового электрода. Электрод имеет ко-, ническую заточку и воэможность разворота относительно изделия с помощью кулачкового механизма.

Первый проход выполняют без присадочной проволоки, располагая первоначально конец электрода на расстоянии 1 мм от торца наружной трубы, Угол наклона электрода к поверхности внутреннего элемента-дросселя сос- 111 тавляет 65 . Начало сварки располао гают на большой оси эллипса, направление сварки — против часовой стрелки. Режим сварки первого прохода следующий: ток в импульсе (прямая полярность) I> = 60 А; ток в паузе 1 „ = 4 А; длительность импульса йц = О, 1 с, длительность паузы

t = 0,3 с, скорость сварки Чс — по программе на 12-ти участках эллипса в пределах 2-6 об/мин. В процессе сварки изменяют угол наклона электрода в зависимости от положения дуги на участках эллипса от 60 о при сварке на участках с малым ра- 25 диусом кривизны до 40 на участках с большим радиусом кривизны. Соответственно по программе изменяют длину дуги от 1 мм до 0,6 мм.

При сварке второго прохода в переднюю часть ванны подают присадоч1

19 8 ную проволоку Р 1,2 мм, начало сварки располагают на большой оси эллипса, сварку производят в направлении против часовой стрелки. Режим сварки аналогичен режиму сварки первого прохода, скорость подачи при" садочной проволоки 4,6 м/ч. Проволоку подают со смещением относительно оси электрода в сторону технологического отверстия, причем величину смещения плавно изменяют от

1 мм при сварке на участках эллипса с малым радиусом кривизны до 2 мм на участках с большим радиусом кривизны. Ширина шва составляет 6-7 мм.

Применение способа позволяет полностью избежать оплавления кромок технологического отверстия и получить качественное формирование шва с заданными геометрическими размерами. Контроль качества показал отсутствие дефектов сварного соединения.

Предлагаемый способ дуговой сварки труб по сравнению с известным позволяет повысить качество соединений за счет исключения оплавления технологического отверстия и улучшения формирования шва, что сокращает расходы на изготовление изделия и повышает эксплуатационную надежность сварных соединений.

1106619

Составитель А. Пастухов

Техред М,Тепер Корректор С.Черни

Редактор Н. Яцола

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 5705/9 Тираж 1037 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5