Способ автоматической сварки углового соединения трубы с фланцем

Способ автоматической сварки углового соединения трубы с фланцем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области автоматической электродуговой сварки в среде защитных газов неповоротных угловых стыков горизонтально расположенных труб с фланцем преимущественно плавящимся электродом и может быть использовано для сварки технологических трубопроводов. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет обеспечения равномерного заполнения сечения шва по всему периметру сварного соединения при катете (К) шва 4-10 мм. При сварке с поперечными колебаниями электродной проволоки последнюю задерживают на трубе на время 0,1-0,15 с и на время 0,15-0,2 с при толщине трубы соответственно 2-6 мм и 6- 8 мм. На фланце проволоку задерживают на время 0,15-0,2 с и 0,2--0,25 с при толщине фланца 10-15 мм и 16-25 мм соответственно. При этом амплитуду колебаний изменяют по закону (fi+siny ), где А - амплитуда поперечных колебаний проволоки (мм), ф - гол положения электродной проволоки относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы (град ), k - катет сварного шва (мм), р - коэффициент, равный 3 при первом проходе и I при втором проходе при заварке шва. Способ позволяет добиться гарантированного сплавления металла проволоки с основными металлами трубы и фланца по всему периметру шва. табл. Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1627354 A 1 (51)5 В 23 К 9 !73 В 23 К 101:06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ного соединения радиально по отношению к трубе и фланцу (угол между осью сварочнои горелки и касательной, проведенной к поверхности трубы, составляет 90 ). Сварку производят на установке для сварки трубы и фланца и равномерного заполнения сечения шва по всему периметру сварного соединения автоматическим с»особом плавящимся электродом в смеси защитных газов (80%Ar+20%CO ).

После установки сварочной горелки в исходное положение включают источник сварочного тока и механизм подачи электродной проволоки. После зажигания электрической дуги и наведения сварочной ванны включают механизм поперечных колебаний сварочной горелки, обеспечивающий колеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4497696/27 (22 ) 25. 10.88 (46) 15.02.91 Бюл. № 6 (72) А. Г. Христенко, А. П. Дроздов и Л. В. Дедов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Патент США № 3268707, кл. В 23 К 9/02, 1963.

Заявка Японии № 51 †337, кл. В 23 К 9/06, 1976. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ УГЛОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ С

ФЛАНЦЕМ (57) Изобретение относится к области автоматической электродуговой сварки в среде защитных газов неповоротных угловых стыков горизонтально расположенных труб с фланцем преимущественно плавящимся электродом и может быть использовано для сварки технологических трубопроводов. Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет обеспечения равноИзобретение относится к автоматической электродуговой сварке в среде защитных газов неповоротных угловых стыков горизонтально расположенных труб с фланцами, преимущественно, плавящимся электродом и может быть использовано для сварки технологических трубопроводов.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет обеспечения равномерного заполнения сечения шва по всему периметру сварного соединения при катете шва 4 — 10 мм.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед сваркой углового соединения горизонтально расположенной неповоротной трубы с плоским фланцем сварочную горелку устанавливают в верхней точке свар2 мерного заполнения сечения шва по всему периметру сварного соединения при катете (К) шва 4 — 10 мм. При сварке с поперечнымии колебаниям и электродной проволоки последнюю задерживают на трубе на время

0,1 — 0,15 с и на время 0.15 — 0,2 с при та1щине трубы соответственно 2 — 6 мм и 6-8 мм. На фланце проволоку задерживают на время 015 — 02 с и 02- — 025 с при тачщине фланца 10 — 15 мм и 16 — 25 мм соответственно. При этом амплитуду колебаний изменяют по закону A=i — ()+sing ), где А — амплитуда поперечных колебаний проволоки (мм ), rp — угол положения электродной проволоки относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы (град.), lг — катет сварного шва (мм), P —— коэффициент, равный 3 при первом проходе и 1 при втором проходе при заварке шва. Способ позволяет добиться гарантированного сплавления металла проволоки с основными металлами трубы и фланца по всему периметру шва. табл.

1627354

A = k — (P+ simony), бания конца электродной проволоки по заданному закону где А -- амплитуда поперечных колебаний электродной проволоки (мм);

k — катет сварного шва (мм); — угол положения сварочной горелки относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы, град; — — коэффициент, равный 3 при первом проходе и 1 при втором проходе, и задержки его при смене направления колебания на поверхности трубы на время

0,10 — 0,20 с и на поверхности фланца на время 0,15 — 0,25 с.

Время задержки электродной проволоки на поверхности трубы назначается следующим образом: при 5 2 — 6 мм, T>, — — 0,1—

0,15 с; при S, 6 — 8 мм, Т>, =0,15 — 0,2 с, где

S — толщина стенки трубы, мм; 7>> величйна задержки, с на поверхности трубы.

Время задержки электродной проволоки на поверхности фланца определяется следующим образом: при S от 10 до 15 мм, 7 ф =0,15 0,2 с; при S+ от 16 до 25 мм, 7 ф =0,2 0,25 с, где S@ толщина фланца, мм; 7 q, время задержки на поверхности фланца, с.

Время задержки электродной проволоки определено опытным путем: при времени задержки ниже нижних пределов (менее 0,10 с на трубе и 0,15 с на фланце) возможно несплавление, при времени задержки выше верхних пределов возможны подрезы основного металла и стекание расплавленного металла сварочной ванны.

Одновременно включают привод перемещения сварочной горелки с механизмом колебания вокруг трубы. При этом движение горелки начинается от верхнего положения. Отсчет угла перемещения сварочной горелки производят от вертикальной оси в плоскости поперечного сечения трубы (сварного соединения) по направлению движения горелки.

Форма сварного шва при сварке неповоротного соединения зависит от положения поверхности расплавленного металла сварочной ванны, величин и направления сил, действующих на нее (сила тяжести, газодинамическая сила электрической дуги. электромагнитная объемная сила, силы поверхностного натяжения, реакции твердых стенок).

В различных пространственных положениях направление и величина этих сил меняются, при этом металл ванны в каждый момент сварки стремится занять положение динамического равновесия.

Гlри сварке в нижнем положении, когда сварочная горелка находится вверху (V=0 ), сварочная ванна находится в наиболее бла5

55 гоприятном положении. В этом случае твердые стенки удерживают ванну от вытекания, а силы тяжести и газодинамическая сила электрической дуги придают ей оптимальную форму. По мере перемещения сварочной ванны на вертикальный участок от =0 до =90 газодинамические силы электрической дуги изменяют направление и при =90 действуют перпендикулярно силе тяжести. При этом расплавленный металл подтекает под дугу и ширина сварочной ванны увеличивается. Чтобы это компенсировать, величину амплитуды поперечных колебаний плавно уменьшают до 1 мм при ср=90 .

При сварке на участке от Г=90 до rp=180 направление газ динамической силы электрической дуги продолжает изменяться и при q.= 180 противодействует силе тяжести.

При этом ширина сварочной ванны уменьшается, шов становится узким и высоким.

Для того чтобы ширина шва и его катет соответствовали заданному, величину амплитуды колебаний плавно увеличивают. При сварке на подъем от ran=180" до =270 газодинамические силы электрической дуги вытесняют жидкий металл в нижнюю хвостовую часть ванны и под действием силы тяжести шов принимает резко выраженную форму узкого валика с увеличенной высотой. Чтобы растянуть сварочную ванну поперек шва и уменьшить ее высоту, величина амплитуды поперечных колебаний электродной проволоки плавно увеличивается при р= 180 и при юг=270 .

На участке сварного шва от =270 до Г=360 ширина сварочной ванны по мере перемещения ее в положение y=360 увеличивается за счет сил реакции твердых стенок и изменения направления действия газодииамической силы электрической дуги.

При этом величина поперечных колебаний конца электрода плавно снижается при rp=

=270 и при р=360

Пример. Осуществляли сварку неповоротной горизонтально расположенной трубы из стали 10 с плоским фланцем из стали

СТЗсп в смеси защитных газов (80ЯАг+

+20 СО ) сварочной проволокой диаметром 1,0 мм марки Св-08Г2С на следующих режимах:

Ток сварки, А 125

Напряжение на дуге, В 18

Скорость сварки, мм/с 2,7

Частота поперечных колебаний конца электрода, мин 90

Амплитуду колебаний изменяли по заданному закону.

Результаты осмотра полученного шва в зависимости от толщины стенки трубы и времени задержки электродной проволоки на фланце и трубе приведены в таблице.

Использование данного способа позволяет повысить качество сварного соединения за счет гарантированного сплавления метал1627354

Формула изобретения

А= k — (+ siny), Требуемый размер

Время задерж ки, с

Толщи на

Размер катета, Положение сварочной

Примечание

Пример мм стен- катета, м на трубе на флан це ки трубы мм горелки,град по по трубе фланцу

1 0,1 0,0 3

4,2

4,1

Несплавление по трубе от 3 до 5

4,3

4,1

4,1

4,4

180

270

4,3

4,1

4,1

4,7

202013 от 3 до 5

Качество шва удовлетворительное

5,0

4,5

4,6

5,0

4,5

4,4

3 0,3

Прожог на трубе

5,1

5,0

5,2

5,0

Подрез íа Аланце

Качество шва удовлетворительное

6,8

6,7

7,0

6,6

6,5

6,5

7,0

6,7

6,4

6,3

180

270

Качество шва удовлетворительное

270

6,7

h,5

6,6

9,5

6,8

6,4

6,3

9,6

Качество шва удовлетворительное

27л

10,0

9,7

9,5

9,9

9,7

9,4 ла шва с основными металлами трубы и фланца.

Способ автоматической сварки углового соединения трубы с фланцем, при котором сварку начинают при вертикальном положении электрода и перемещают электрод по периметру стыка, при этом сварку ведут с поперечными колебаниями электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения при сварке швов с катетом 4 — 10 мм путем обеспечения равномерного заполнения металлом электродной проволоки сечений шва по всему периметру соединения, электродную проволоку задерживают на поверхности трубы на 0,1 — 0,15 с при толщине стенки трубы

0,25 3 от 3 до 5

4 3,2 0,15 5 от 3 до 7

5 0,25 0,15 5 от 3 до 7

6 0,25 0,15 8 от 6 до 10

2 — 6 мм на 0,15 — 0,2 с при толщине стенки

6 — 8 мм и на поверхности фланца на 0,15—

0,2 с при толщине фланца IO — 15 мм и на

0,2 — 0,25 с при толщине фланца 16 — 25 мм, а амплитуду поперечных колебаний электродной проволоки изменяют по закону

10 где А — амплитуда поперечных колебаний электродной проволоки, мм;

k — катет сварного шва, мм; — коэффициент, равный 3 при выполнении первого прохода и равный I при выполнении второго прохода;

15 р — угол положения электродной проволоки относительно вертикальной оси плоскости поперечного сечения трубы, град.

180

270

180

270