Способ автоматической приварки труб к трубным доскам

Способ автоматической приварки труб к трубным доскам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Соцналистнческик

Раслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<и> 893474 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 05. 05. 80 (21) 2921121/25-27 (51) М. К,1.З с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

В 23 К 31/06

Государствемнмй коммтет

СССР оо делам мзобретеннй н отнрытмй

Опубликовано 301281 Бюллетень М 48 (5З) НЖ б21. 791. 75 (088.&) Датаопубликованияописания 30.12 81 (72) Авторы изобретения

В.A. Букаров, В.И. Демичев, В.А. Хаванов, В.П. Игумнов и Е.В. Абрамов (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПРИВАРКИ ТРУБ

К ТРУБНЫИ ДОСКАМ

Изобретение относится к сварке, в частности к спо обу автоматической приварки труб к трубным доскам, и может быть использовано-во всех отраслях народного хозяйства при изготов5 ленин теплообменных аппаратов, трубных конструкций преимущественно малых (менее 10 мм) диаметров и толщин (менее 1 мм), к качеству которых предьявляются высокие требования.

Известен способ вварки труб в трубные доски, при котором концы труб, выступающие из трубной доски на расстояние, равное толщине стенки трубы, развальцовывают, а затем зава- 15 ривают по периметру трубы, при этом избыток свариваемого материала внутри трубы удаляют (11.

Недостатком этого способа является трудность обеспечения введения 20 электрода по периметру трубы. Кроме того, перенастройка на каждую. трубу снижает производительность процесса сварки.

Известен способ автоматической при варки труб к трубной доске, при котором оплавляют наружную поверхность трубной доски вместе с торцами труб путем перемещения источника тепла по принципу строчечной развертки 2). 30

Однако этот способ нельзя применять для приварки тонкостенных труб, так как очень велика вероятность прожогов труб. Кроме того, для автоматизации этого способа требуется сложное оборудование.

Известен способ, при котором при вварке ряда труб в трубные доски сварочный металл наплавляют по извилистом зубчатой траектории сначала с одной стороны ряда труб, а затем с другой.

Получившийся шов представляет собой полукольцевые валики на соединении каждой трубы с доской с перекрытием на концах и по центральной линии между трубами (31.

Однако этот способ сложно автоматизировать, в частности, для вварки тонкостенных труб в трубную доску.

Кроме того, при перекрытиях валиков по центральной линии между трубами возможны несплавления, что недопустиMO

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ автоматической приварки труб к трубным доскам, при котором трубы устанавливают в отверстия трубной доски с превышением над ее наружной поверх893474 ностью и сваривают путем перемещения дуги вдоль ряда труб Г4).

Однако этот способ сложно осуществить при вварке тонкостенных труб малого (менее 10 мм) диаметра в трубную доску, особенно из титанового сплава. Кроме того, сложно автомати- зировать вварку труб в доску, имеющую в центре выступающую технологическую трубу.

Цель изобретения — повышение произ- 0 водительности процесса и качества соединения при вварке тонкостенных труб малого диаметра в трубную доску. при расположении в центре доски технологической трубы.

Указанная цель достигается тем, 15 что в способе автоматической приварки труб к трубным доскам, при котором трубы устанавливают в отверстиях трубной доски с превышением над ее наружной поверхностью и сваривают путем перемещения дуги вдоль ряда труб, сварку осуществляют рассредоточенной в направлении, перпендикулярном направлению сварки, дугой, размеры анодного пятна которой в этом на- 25 правлении выбирают из соотношения

D> > dTp+ (2 4) Д тр, а в направлении сварки — д „- (0,5-0,7) д, где 0О диаметр анодного пятна в направлении, перпендикулярном направлению сварки, см; 4 р — диаметр трубы, см; 0 толи(ина стенки трубы, см; d — диа- метр анодного пятна в направлении сварки, см;при этом катодное пятно дуги смещают относительно оси трубы в направлении, перпендикулярном направлению сварки, на величину

g x dTð /2+(1 2) dòð и сварку веду с погонной энергией дуги = 1700

2000 Дж/см, где q — эффективная мощность дуги, Дж/с; Чсй — скорость 40 сварки, см/с.

Кроме того, при вварке труб, концентрически расположенных в трубной доске, катодное пятно дуги перемещают при концентрическим окружно- 45 стям радиусом К = 8 где й, радиус окружности, проходящей через оси соответствующего кольцевого ряда отверстий труб в трубной доске, На фиг. 1 показано взаимное рас положение катодного и анодного пятен дуги при перемещении ее над отверстием в доске; на фиг. 2 — схема вварки труб в трубную доску с кон° центрично расположенными отверстиями и технологической трубой в центре.

На фиг. 1 и 2 обозначены: электрод 1; сварочная дуга 2; катодное и анодное пятна 3,4 дуги 2 соответственно, сварной шов 5; сва- ц) рочная ванна б; трубная доска 7; труба 8; отверстие 9 в доске; технологическая труба 10; развальцованный конец 11 трубы 8; сварной шов 12 вваренной трубы 8; скорость сварки +>,ðàäèóñ R окружности, проходящей через осй отверстий 9 в доске 7,радиус R окружности,по которой перемещают катодное пятно 3; диаметр d > и толщина Q>p ввариваемых труб 8 соответственно; размер D> анодного пятна 4 в направлении, перпендикулярном направлению сварки; размер dä анодного пятна 4 дуги 2 в направлении сварки;величина смещения катодного пятна

3; глубина h проплавления;расстояние Bg электрода 1 от доски 7; угол заточки g электрода 1; ширина Ь электрода 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно устанавливают электрод 1 над трубой 8, выступающей над поверхностью доски 7 таким образом, чтобы катодное пятно 3 дуги

2 было смещено относительно оси трубы 8 на величину Е + д (2 + .+(1,0-2,0) д. р Ток и длину I?9 дуги

2 выбирают йз условия, чтобы размер

Оо анодного пятна 4 в направлении, перпендикулярном направлению сварки, превышал диаметр d>>- трубы 8 на (2-4) Д Дополнительно дугу 2 рассредотачивают в направлении, перпендикулярном направлению перемещения, например, путем обеспечения угла заточки. & электрода 1 в пределах

60-70 . Затем зажигают между электродом 1 и доской 7 дугу 2. При этом ее катодное пятно 3 смещается относительно оси трубы 8 на dTP(2+(1,0-2,0) Д - р а размер анодного пятна превышает d>P на (2-4) Дтр.

Дуга 2, рассредоточенная в направлении, перпендикулярном направлению перемещения, имеет значительно меньший разме d с, в направлении сварки. При перемещении дуги 2 со скоростью Чс осуществляют поверхностное проплавление металла доски

7. глубина проплавления и и объем ванны недостаточны для замыкания отверстия 9, так как силы адгезии (смачивание жидкого и твердого металлов) превышают силы поверхностного натяжения, обусловленные рад:.— 2О усом кривизны отверстия трубы (--:-) т

Кроме того, форма ванны 6 имеет вытянутую часть в направлении, перпендикулярном направлению перемещения дуги, и сплюснута в направлении сварки, что дополнительно уменьшает действие сил поверхностного натяжения (из-за частичного действия их по периметру отверстия трубы),Поэтому при расположении дуги 2 над трубой 8 и отверстием 9 оплавляют выступающие концы труб и края отверстия доски 7, образуя сварной шов 12 о плавным и равномерным сечением провара.

893474

1. Способ автоматической приварки мм.,труб к трубным доскам, при котором

45 трубы устанавливают в отверстиях трубной доски с превышением над ее наружной поверхностью и сваривают путем перемещения дуги вдоль ряда труб, отличающийся тем, что, 50 с целью повышения производительности процесса и качества соединения при вварке тонкостенных труб малого диаметра при расположении в центре доски технологической трубы, сварку осуществляют рассредоточенной в направлении, перпендикулярном направлению сварки, дугой, размеры анодного пятна которой в этом направлении выбирают из соотношения % „ т Д р +(g-4)g а в направлении сварки — d< (0,5

60 0,7) о > где 0 — диаметр анодногс пятна в направлении, перпендикул рТР И

R ном направлению сварки, см; 4. - диаметр трубы, см; g — толщина стенки трубы, см; d< — диаметр анодного пят65 на в направлении сварки, см, при

Если величина смещении g< а /2+

+1,0 .то в процессе сварки воэт можен прожог тонкостенной трубы 8 со стороны катодного пятна 3. При

g 7 d /2+2 о возможно несплавление кромок трубы 8 на перифернйной части анодного пятна 4.

Если размер анодного пятна 4 меньше d + 2 d7 то возникает вероятность несплавления трубы 8 с кромками отверстий 9. При Ъо 7д +4КГ создаются условия нестабильного провара и ухудшается пространственная устойчивость дуги 2.

Обеспечить поверхностное проплавление металла возможно только на режимах, выбираемых из условия

q/× = 1700 — 2000 Дж/см. При значенйях q/Нсэ меньших 1700 Дж/см, невозможно получить стабильного сплавления кромок труб 8 по всему периметру отверстия 9. При q/ больших 2000 Дж/см, возникают прожоги и отверстия 9 смыкаются при нахождении дуги над ними.

При выборе оптимального режима первоначально ток дуги 2 выбирают из условия обеспечения размера анодного пятна 4 дуги D, а заданное значение q/Í вЂ” регулированием скорости сварки.

При сварке труб, концентрически расположенных в трубной доске (фиг.2), катодное пятно 3 перемещают по концентоическим окружностям радиусом R = R Это необходимо

О из-за причин, описанных ранее при обосновании значения

При вварке труб в трубную доску предлагаемым способом необходимо обеспечивать плотную посадку труб 8 в отверстия 9. В противном случае возможны прожоги тонкостенных труб.

Пример. Способ осуществляют при вварке дроссельных труб диаметром 3,8 х 0,5 мм в трубную доску из титанового сплава диаметром 170

Дроссельные трубы развальцовывают с одного конца на диаметр 3,9-4,0 мм

Длина развальцованного конца составляет 4-5 мм. Трубная доска имеет четыре ряда концентрично расположенных отверстий диаметром 3,8 мм и технологическую трубу диаметром 27 мм.

Край технологической трубы выступает над поверхностью доски на 18 мм.

Предварительно дроссельные трубы плотно устанавливают развальцованным концом в отверстиях трубной доски. Причем величина выступающих над поверхностью доски концов труб составляет (1-1,5)6T> где 67р = 0,5 мм.

Сварку выполняют на специальной установке автоматически неплавящимся электродом без присадочной проволоки в среде аргона.

Предварительно неплавящийся электрод затачивают (фиг.1) на угол заточки В = 60 . Толщина рабочей части электрода 1,0 мм. Затем конец электрода (катодное пятно дуги) смешают относительно оси трубы на величину = 1,5 0,5 = 2,1 + 0,75

4,2

2,85 мм. Ток дуги выбирают из условия 0 d + 3 т.е. 0 4,2 +

+ 3 0,5 = 5,7 мм.

Экспериментально устанавливают, что при 3= 75 А, угле заточки электрода Ю= 60 и длине дуги 2,0 мм саблю о .дается условие 0 = 4,4 + 3 0,5

=5,7 мм. Из условия q/Í = 1860 Дж/см скорость сварки составляет 0,28 см/с.

При сварке электрод неподвижен, а трубная доска вращается. Сварку про" 5 водят, поочередно выставляя конец электрода по радиуСу R4 17,15;

Rg = 27 35; R 37 75; Е =48 15 (й

R = 51 мм).

2О Применение данного способа позвооъ ляет осуществить автоматическую вварку дроссельных труб в.трубную доску с технологической трубой в центре.

При этом время на сварку составляет

20 мин, при вварке труб известными способами (перемещением дуги по периметру каждой трубы) время - 63 мин.

Таким образом, производительность при сварке предлагаемым способом в

3,1 раза выше. Качество швов хорошее и соответствует требованиям правил контроля и техническим условиям на изделие.

Сокращение времени сварки позволяет также значительно уменьшить расход защитного газа.

Применение предлагаемого способа позволяет разработать простую установку для автоматической вварки труб в трубную доску с технологической тру40 бой в центре.

Формула изобретения

893474

В У

Фиг. 1

Фиг.2

Составитель Л. Назарова

Редактор A. Лежнина Техред Т. Маточка Корректор Л. Шеньо

Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11337/17

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 этом катодное пятно дуги смещают относительно оси трубы в направлении, перпендикулярном направлению сварки, на величину 7i д„Р (2+(1-2) РтР и сварку ведут с погонной энергией дуги - - - "1700 — 2000 Дж/cM,где q cs эффективная мощность дуги, Дж/с;

Чсв- скорость сварки, см/с.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю- .шийся тем, что, с целью повышения качества соединения, при вварке труб, концентрически расположенных в трубной доске, катодное пятно дуги перемещают по концентрическим окружностям радиусом R R C E где R радиус окружности, проходящей через оси соответствующего кольцевого ряда отверстий труб в трубной доске.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtdA У 3928166, кл. 29-157,5, 1955.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 148174, кл. В 23 К 9/00р 1961.

3. Патент США Р 3291962, кл. 219-137, 1966.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 414063, кл. В 23 К 9/00, 1971 (прототип).