Способ электродуговой многослойной сварки

Способ электродуговой многослойной сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

874290 циях. Образование в многослойном шве зон с пониженными пластическими и вязкими свойствами ограничивает применение сварных соединений микролегированных сталей без последу.ющей термообработки.

Термообработка сварных конструкций далеко не-всегда возможна или представляет определенные трудности. При сварке термически упрочненных сталей в околошовной зоне возникает участок разупрочнения. Посредством принудительного охлаждения можно сократить протяженность этого участка, а также получить структуру распада аустеннта, которая обеспечи- вает приемлимый комплекс свойств и компенсирует разупрочнение от сварочного нагрева.

Однако при многослойной сварке вследствие нагрева и охлаждения отдельных зон в сварном соединении возникает неоднородность структуры. В сварном соединении отмечается ряд зон разупрочнения, располагающихся на разных уровнях по толщине свариваемой стали.

Цель изобретения — улучшение механических свойств сварных соединений микролегированных сталей и сталей термически.упрочненных, выполненных многослойной сваркой с сопутствувщйм сварке принудительным охлаждением сварного соединения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу электродуговой многослойной сварки стали повышенной толщины с сопутствующим сварке принудительным охлаждением сварного соединения сварку последнего слоя ведут на режимах, обеспечивающих нагрев обратной сто.роны шва до 0,85 Ас 3 — 1200 С.

Нагрев наплавленной части шва выполняют . с использованием тепла, выделяющегося при сварке последнего слоя шва. Для стали опреде,ленной толщины при заданной погонной энергии сварки последнего слоя ursa этого тепла оказывается достаточно для нагрева шва до укаэанных температур. В других случаях можно использовать также и дополнительные источники тепла, например индукционный нагрев. При использовании для нагрева только тепла сварки последнего слоя шва тепловые параметры сварки этого слоя можно получить расчетным путем либо подобрать экспериментально.

На чертеже представлена схема трехдуговой автоматической сварки нод флюсом последнего слоя шва при многослойной сварке стали повышенной толщины.

Схема включает наплавленные ранее слои 1 шва, электроды 2 при сварке последнего слоя шва, последний слой 3 многослойного шва, пи- рометрическое устройство 4 для контроля температуры, устройство 5 для принудительного охлаждения, устройство 6, для нагрева шва (пунктиром указано рабочее положение устройства).

При условии нагрева многослойного шва до температуры, превышающей 0,85 критической точки Ас3 слоя шва на обратной стороне соединения, за счет тепла сварки последнего слоя

5 обеспечивается нагрев промежуточных слоев шва до более высоких температур.

Нагрев многослойного шва до укаэанных температур обеспечивает повышение пластических и вязких свойств во всех слоях ursa, подвергавшихся ранее при сварке нагреву в интервале

1О

5OO — 700 С. Улучшение свойств связано с тем, что при нагреве сварного шва до температур межкритического интервала Ас — Ас и выше ф выделения дисперсных частиц теряют когерентную связь с матрицей и укрупняются.

Дополнительный эффект оказывает ускоренное охлаждение в интервале 800 — 400 С. При ( о скорости охлаждения выше 4 С/с распад аустенита протекает по бейнитному типу с увеличением количества нижнего бейнита. го

При выполнении условий нагрева шва нагреву до указанных температур подвергается и определенный участок околошовной эоны сварного соединения. Нагрев в зоне также, как и г5 в шве, охватывает всю толщину свариваемого металла. Последующее принудительное охлаждение с заданной скоростью обеспечивает получение в околошовной зоне однородной структуры.

Пример. Согласно способу трехслойной зо автоматической сварки под флюсом спиральношовных газопроводных труб ф 1420 мм с толщиной стенки 21 мм из листовой микролегированной (V, Nb) стали 09Г2ФБ контролируемой прокатки.

На трубосварочном стане "2520" стальные листы шириной 2500 мм и длиной 12 м соединяют сваркой в непрерывную полосу, форму.ют и сваривают спиральным швом. Сварку спиральношовной трубы выполняют в три слоя.

- 40 Первый слой (технологический) выполняется газоэлектрической сваркой (в СО ) с применением сварочной проволоки С — 08ГА ф 3 мм. л1ов выполняется внутри трубы в месте смыкания кромок полосы при формовке. Второй

45 слой (первый Рабочий) ыполняе с снаружи трубы на расстоянии 1/2 витка после первого шва. Шов выполняется двухдуговой сваркой под флюсом е применением сварочной проволоки СВ-08 — ГИ ф4 мм и флюса АН-бО. Третий слой (второй рабочий) выполняется внутри трубы на расстоянии 1/2 витка после второго шва.

Шов выполняется трехдуговой сваркой под флюсом с применением сварочных нроволок СВ-08—

ГНМ Ф4 мм (две дуги) и С — 10НМА ф 3 мм (первая дуга).

Сварка последнего слоя шва выполняется на, электрическом режиме с погонной энергией

10 ккал/см. Температура слоя шва на обрвтной стороне соединения контролируется пиро5 ., ..;:„87429 метрическим устройством. Температура шва на поверхности наружного слоя шва под зоной сварки третьего слоя составляет 800-900 С (0,98 — 1,10 точки Ac> ). .Точка Аса наружного слоя шва (нроволока Св — 08ГМ, разбавление основным металлом 70%) составляет 815820 С.

Принудительное охлаждение ведут водо-воздушной смесью, которую подают на поверхность шва снаружи трубы на расстоянии 150 — 200 мм от зоны последнего слоя шва.

Полученные таким образом трубы и их сварные соединения обладают удовлетворительным комплексом положительных свойств. Нагрев при сварке последнего слоя всего сечения шва до температуры, превышающей 0,85 точки Ас> наружного слоя, способствует устранению в металле шва эон повышенной твердости, обуслов- жнных дисперсионным твердением шва в результате нагрева при сварке очередного слоя. Твердость в различных зонах сварного шва полученных труб составляет 225 — 235 Н

Принудительное охлаждение обеспечивает умеиыпение в структуре шва и околошовной зоне доли дозвтектоидного феррита и образование структур распада аустенита по 6efaanному типу {нижний бейнит).

Ударная вязкость иа всех уровнях на высоте шва лри 60 С составляет 7 — 11 кгм/смз

0 б (поперечные образцы с круглым надрезом по центру шва). Ударная вязкость в околошовной зоне (надрез на расстоянии 1 мм от линии сплавления) составляет 9 — 16 кгм/ем .

Применение изобретения позволяет существенно повысить пластические и вязкие свойства сварных соединений, выполняемых многослойной электродуговой сваркой на микролегированных сталях и сталях термически упрочненных. Это, в свою очередь, способствует повышению прочности сварньгх труб при эксплуатации.

Формула изобретения

Способ электродуговой многослойной сварки стали повышенной толщины, преимущественно толстостенных газопроводных труб большого диаметра, с сопутствующим сварке нринуднтельмым охлаждением -сварного соединения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения свойств сварного соединения сварку последнего слоя ведут на режимах, обеспечивающих нагрев обратной стороны шва до температур

0,85 Ас® — l200 С

Источники информации принятые во внимание прн экспертизе

1. Кузьмак E. М. и др. Труды ВНИИПТХимнефтеаппаратура. Волгоград, 1970, вып. 2, с. 10 — 13 (прототип).

874290

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

Составитель Г. Тютченкова

Редактор С. Родикова Техред А.Бабинец

Заказ 9138/20 Тираж 1151

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Корректор А, Ференц

Подписное