Способ многослойной сварки конструкций из высокопрочных сталей

Способ многослойной сварки конструкций из высокопрочных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмх

Соцналмстмческмх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (il)791480 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 19.01.79 (21) 2716929/25-27 (51)М. Кл, с присоединением заявки ¹â€”

В 23 К 9 00

В 23 К 28/00

Государственный комнтет (23) П риорятет ао делам изобретений н открытнй

Опубликовано 30.12.80. Бюллетень № 48 (53 ) Уд К 621.791. .011 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.80

А. С. Рахманов, Н. П. Сбарская, О. И. Нейфельд, И. А. Дубов и И, И. Франтов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (71) Заявитель (54) СПОСОБ МНОГОСЛ011НОЙ СВАРКИ КОНСТРУКЦИИ

ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к области сварки, в частности, к способам многослойной сварки конструкций из высокопрочных сталей, и может быть применено при изготовлении труб, сосудов и других ответственных конструкций

5 в различных отраслях промышленности.

Известен способ сварки высокопрочных труб, при котором сварку производят непрерывным оплавлением на стыкосварочной машине (1).

Однако, при этом способе нс обеспечивается получение равнопрочного соединения из-за наличия зоны разупрочнения в основном металле, поэтому сварной шов и зону термического влияния непосредственно после сварки подвергают закалке. Закалка производится водо-воздушной смесью. Для повышения пластичности металла и снятия внутренних напряжений зону сварки подвергают местному отпуску токами высокой частоты. Все эти операции усложняют процесс изготовления и удорожают его.

Известен также способ многослойной сварки конструкций иэ высокопрочных сталей, наиболее близкий к изобретению по технической сущности, при котором корневой шов и заполняющие слои выполняют электродами из материалов с различными прочностными свойствами (2!.

При этом способе сварку корневого слоя шва производят электродами, обеспечивающими прочность металла шва 42 — 50 кгс/мм, что составляет 0,6-0,7 от прочности основного металла, а сварку заполняющих слоев — электродами с прочностью, равной прочности основного металла. При этом также невозможно получить равнопрочное сварное соединение, поэтому сварной шов и зону термического влияния упрочняют предварительной или последующей наплав кой кромок. При предварительной наплавке кромки наплавляют ленточным электродом, . а затем обрабатывают механически и сваривают.

Последующую наплавку производят после сварки кромок, ею перекрывают сварной шов и зону термического влияния на определенной ширине. Таким образом, известный способ сварки также трудоемок, требует введения дополнительной технологической операции наплавки кромок, которая кроме того, увеличивает возможность образования подваликовых

4 системой легирования с относительной прочностью 0,87 прочности основного металла и

Ьт = 4,8 — 5,2 с. Сварку производили по режимам, приведенным в табл, 2, По известному способу сварку к рыл шва

5 и наплавку кромок производили электродами фтористо-кальциевого типа с Mn -Si системой легирования, обеспечивающими относительную прочность металла шва 0,7 прочности основно10

ro металла и ht = 7 — 7,5 с. Перед наплавкой кромок производили предварительный подогрев на 200 — 250 С.

В таблице 3 приведены результаты испытания образцов, сваренных но данному способу (по примерам 1 и 2) и по известному спосо15 бу, Из фиг. 1 и табл. 3 видно, что для получения сварного соединения равнопрочного основному металлу, относительная прочность корневого слоя шва должна быть не менее

И

0,85 прочности основного металла при относительной прочности заполняющих слоев 1, 2 прочности. основного металла. Указанный верх-. ний предел прочности корневого слоя шва—

09, обусловлен тем, что с его увеличением повышается склонность к образованию холодных трещин.

В случае сварки корневого слоя шва на трубах из стали 16ГФР электродами с различной системой легирования (примеры 1 и 2 и сварка по известному способу) разность во времени пребывания в аустенитном состоянии металла шва и околошовной зоны колеблется or

4,8 до 7,5 с. При этом, как видно из фиг. 2, оптимальным является dt = 4,8 — 6 с. В этом

35 случае создаются условия для выравнивания структурных напряжений и более равномерного распределения водорода по сечению сварного соединения.

791480

Для этого корень шва выполняют электродами, обеспечивающими прочность металла шва (0,85 — 0,9) прочности основного металла, а заполняющие слои выполняют электродами, обес-: печивающими прочность металла шва (1,15-1,2 прочности основного металла, На фиг. 1 приведены данные о влиянии относительной прочности корневого и заполняияцих слоев шва на прочность сварных соединений; на фиг. 2 — о влиянии разности во времени пребывания в аустенитном состоянии основного и наплавленного металла, на коэффициент трещинообраэования.

По данному способу производили сварку труб из стали 16ГФР с пределом прочности "

70 — 71 кгс/мм в четыре слоя. Сварку производили с использованием для выполнения корня шва электродов целлюлозного (Пример 1) и фтористо-кальциевого (Пример 2) тына. Сварку заполняющих слоев в обоих примерах производили электродами фтористо-кальциевого типа.

Пример 1. Корень шва и первый слой выполняли целлюлозными электродами с

Мп — Si — Ni — Мо системой легирования, обеспечивающими относительную прочность металла шва 0,85 прочности основного металла и раз-, ность во времени пребывания основного и наплавленного металла в аустенитном состоянии (Ь|) 5 — 6 с, Сварку производили по режимам, приведенным в табл. 1., Сварку заполняющих слоев вели электродами основного типа с Mn. — Й вЂ” (— ) Мо системой легирования, обеспечивающими прочность шва

1,15 — 1,2 прочности основного металла.

Пример,2. Корень шва выполняли, электродами основного типа с Mn — Si — Мо

3 трещин и требует введения предварительного подогрева перед наплавкой кромок, что увеливает раэупрочненный участок в зоне термического влияния и снижает агрегатную прочность сварного соединения. Кроме того, сварные швы, полученные известным способом, склонны к водородному растрескиванию, Целью изобретения является упрощение технологии сварки, получения равнопрочного сварного соединения и исключение водородного растрескивания путем обеспечения разности во времени пребывания металла корня шва и основного металла в аустенитном состоянии

4.8 — б с.,@ При соблюдении оптимальной разности времени пребывания металла шва и металла околошовной зоны в аустенитном состоянии происходит перераспределение диффузионно подвижного водорода по сечению сварного соединения.

При этом за счет ограничения dÈ концентрация диффузионно-подвижного водорода в околошовнай зоне не достигает критических значений, в то время как в металле шва концентрация водорода становится меньше критической, в результате получается шов без трещин, 791480

Таблица 1

Режим сварки

Слой

Корневой

Целлюлозные электроды с Mn — Si Ni — Мо системой легировання

2-ой (" горячий" проход) 3-ий и 4-ый

Основного типа с . ВЬ-S i-Сг-И1-Мо системой легирования

Таблица 2

Режим сварки

Слой

Фтористо-кальциевые с Mn-Si-Мо системой легирования

Корневой

Фтористо-калщиевые с Mn — Si — Сг-Ni — Mo системой легирования

2-ойу 3-ий и 4-ый заполняющие

Таблица 3

Способ сварки прочн

/мм

Основной металл

Основной металл

Данный

Пример 1

Пример 2

Известный

Тип электродов, система легирования

Тип электродов, система легирования

70,5

71,0

67,0

З,А U,В Ч р/Ч м/ч кал/см

110- Q5 28-30 16-18 1300

120-135 28-30 18-20 .1300

140-160 22-24 4-8 2400-4000 3, А U, В Ч р)Ч м/ч кал/см

100-110 22-24 10-11 1450

140-160 22-24 4-8 2400-4000

Механические свойства

Зона термического влияния

791480

Формула изобретения

Способ многослойной сварки конструкций из высокопрочных сталей, при котором корневой шов и заполняющие слои выполняют электродами из материалов с различными прочностными свойствами, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью упрощения технологии сварки, получения равнопрочного сварного соединения и исключения водородного растрескивания путем обеспечения разности во времени пребывания металла корня шва и основного металла в аустенитном состоянии 4,8 — 6 секунд, а,а а,7 а,в а, Д,О

Оотноси т ельная прочность ссорнеооео слоя сиба еоо ао а о п аеc».

4му.g

ВНИИПИ Заказ 9350/11 Тираж 1160 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 е,а ь с

Ъь ь ъ ь с 0,99

43 щ ь

Ъ ь. с, 0,98 еъ корень шва выполняют электродами, обеспечиваюшими прочность металла шва 0,85-0,9 прочности основного металла, а заполняюшие слои выполняют электродами, обеспечивающими прочность металла шва 1,15 — 1,2 прочности основного металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

go 1, Авторское свидетельство СССР N 186587, кл. В 23 К 31/06, 20.05.63.

2. Авторское свидетельство СССР N 153761, кл. В 23 К 9/00, 30.10.61.