Способ сварки стыков труб

Способ сварки стыков труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Рвсвублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТВЛЬСТВУ

<п>893475 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 22.05.80 (21) 2929638/25-27 (51)М. Кп.З с присоединением заявки М

В 23 К 31/06

Государстиенимй комитет

СССР

Ао делам изобретеиий и открмтий (23) Приоритет

Опубликовано 301281.Бюллетень 49 48 (53) УДК 621 ° 791. .85(088.8) Дата опубликования описаиия 30. 12. 81 ков и Л. Н. По (54) СПОСОБ СВАРКИ СТЫКОВ ТРУБ

Изобретение относится к технологии сварки, в частности к способам сварки стыков труб, и может быть применено в различных отраслях промышленности при изготовлении элементов трубопроводов.

Известен способ дуговой сварки конструкций, при котором замеряют сварочные напряжения и прикладывают внешние силы, причем точки приложения сил перемещают в процессе сварки. Указанный способ уменьшает остаточные деформации и напряжения при сварке 1j.

Однако этот способ вызывает необходимость непрерывного замера в процессе сварки возникающих в иэделии сварочных напряжений, сравнения их с заданным уровнем допустимых напряжений и затем перемещения точек приложения сил по сигналу рассогласования между текущими значениями сварочных напряжений и заданным их уровнем.,Для этого требуются специализированное оборудование и приборы, фиксирующие временные напряжения, а также создание таких временных деформаций детали, которые изменяют форму детали. Поэтому сварка выполняется либо по шаблону, либо на станке с программным управлением для копирования значительного изгиба детали.

Для трубчатых конструкций преимущественно применяют крутящие моменте: взамен растягивающих или изгибающих сил, вызывающих изгиб. Крутящий момент не вызывает изменения формы трубы и тем самым не требует сварки по специальному шаблону или станка с программным управлением.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является т5 способ сварки стыков труб, при котором в процессе сварки осуществляют вращение свариваемого стыка путем закручивания одного из концов трубы вокруг продольной ее оси в пределах

Ю упругой деформации $2).

Однако известный способ не позволяет сваривать продольные стыки труб. Кроме того, по мере раскручивания трубы уровень напряжений в трубе падает. В результате взаимодействия постоянных сварочных напряжений и меняющихся начальных напряжений от момента в трубе сум1марные напряжения по длине шва

30 оказываются разными по величине, 893475

Чтобы сварочная ванна не отклонялась от вертикальной диаметральной плоскости стыка, крутящие моменты с разных концов трубы изменяют свою величину. Причем, если с одного конца трубы величина крутящего момента изменяется от нуля до максимума, то на другом конце трубы величина момен та изменяется от максимума до нуля.

От величины суммарного момента М зависит удлинение свариваемых кромок, которое при .постоянном суммарном моменте является величиной постоянной.

Процесс сварки может быть осуществлен и прерывисто для снижения энергозатрат. В этом случае сварочный ток включают только при наложении длинных валиков, при наложении коротких валиков горит лишь дежурная дуга.

20 Пример. Трубу иэ нержавеющей стали диаметром 100 мм, длиной

1 м с толщиной стенки 1 мм сваривают автоматической аргонодуговой прерывистой сваркой на весу по режиму:

М св = A, "сЕ = 12 В; св= м/ч

6-7 мм (амйлитуда колебания) и частота 50-60 колебаний в минуту.

Колебания сварочного электрода производят в плоскости под углом

ЗО 45 к диаметральной вертикальной плоскости трубы.

Усилие эакручивающего момента подсчитывают по формулам:

2 1+ Т где J - угол относительного сдвига, J = 0 004;

G — модуль сдвига;

Š— модуль упругости, Е

2,0 10 кг/см

lA — коэффициент Пуассона, 0,25 - 0,33;

3 — момент инерции.

Е

О, 1 (10 -9, 6 ) =80 см

М = М + М

I u

Известно также, что для уменьшения напряжений в сварном соединении и остаточных сварочных деформаций сварку производят по растянутым волок м. Растянутые волокна при 55

Закручивании трубы расположены под углом 45 к образующей.

При осуществлении сварки колеблющимся электродом образуется сварной шов 3 с длинными валиками (3 и короткими валиками Д учитывая ска- 60 занное выше, предлагается производить сварку так, чтобы длинные валики 5 располагались в плоскости под углом 45 к диаметральной вертикальной плоскости трубы 2. 65 следовательно, это приводит к неравномерному качеству соединения по длине стыка.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения при сварке продольных стыков труб.

Указанная цель достигается тем, что в способе сварки стыков труб, при котором в процессе сварки осу-. ществляют вращение свариваемого стыка путем закручивания одного иэ концов трубы вокруг продольной ее оси в .пределах упругой деформации, дополнительно закручивают второй конец трубы в противоположном первому направлении, закручивание выполняют с изменяющимися по линейному закону моментами, сохраняя суммарный момент постоянным, а сварку осуществляют с колебаниями сварочного электрода, располагая сварочные валики под углом 45О к продольной оси трубы.

Кроме того, с целью снижения энергозатрат выполняют прерывистую сварку длинными валиками.

На фиг. 1 представлена схема процесса сварки с колебаниями электро- да; на фиг. 2 — схема процесса свар- ки при прерывистом энерговложении; на фиг. 3 — график изменения моментов М с одного конца трубы и М с и другого конца трубы.

Известно, что напряжения, возникающие в трубе, и угловые перемеще-. ния зависят от величины суммарного внешнего момента. При этом поперечное сечение трубы остается плоским и поворачивается как жесткое целое.

В поперечных сечениях возникают только касательные напряжения. Главные растягивающие и сжимающие напряжения направлены под углом 45О к образующим.

Если в процессе сварки продольного стыка закручивать концы 1 трубы 2 относительно продольной оси

00, то в любой точке трубы действуют по двум ортогональным направлениям напряжения растяжения Д А 1 и сжатия t Д М2 ) от крутящего момента М. (R - r ) = 0,1(D -d )= г 0.16

2.

0,004 770000 80 = 4930 кг.

10. 5

Данная нагрузка создает крутящий момент, прикладываемый к торцам трубы, которые помещены и зафиксированы в двух планшайбах на установленных соосно вращателях типа MAC-1.

Включают сварочный автомат и выполняют непрерывную сварку стыка.

По базовому варианту параметры режима следующие: face = 60 А;

0сВ = 12 В; .= 4-5 мм (амплитуда колебания) Uc> = 15 м/ч; f = 1

1,2 Гц (частота колебаний).

893475

При сварке по базовому варианту прогиб трубы составляет 5-6 мм на погонный метр трубы, в то время как при сварке по данному способу наличия прогиба трубы не наблюдается.

Кроме того, сварку по предлагаемому способу ведут прерывисто на укаэанном ранее режиме, включая сварочный ток прерывисто tH>„ =

1 — 1,5. В этом случае снижение энергозатрат составляет 25-30Ъ.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет за счет снижения на 70-80% остаточных напряжений в сварной трубе умень шить местные коробления, а следовательно, повысить качество сварного шва.

Предотвращение образования сварочных деформаций упрощает также произВодство и монтаж трубопроводов (не требуется последующая правка). повыаает их работоспособность,эксплуатационную прочность и не портит внешний вид.

Формула изобретения

1. Способ сварки стыков труб, при котором в процессе сварки осущестЪляют вращение свариваемого стыка путем закручивания одного из концов трубы вокруг ее продольной оси в пределах упругой деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения при сварке продольных стыков труб, дополнительно закручивают второй конец трубы в противоположном первому направлении, закручивание выполняют с изменяющимися по линейному закону моментами, сохраняя суммарный момент постоянньм, а сварку осуществляют с колебанйями сварочного электрода, располагая сварочные валики под углом 45 к

15 продольной оси трубы.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, выполняют прерывистую сварку длинными валиками.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 539713, кл. В 23 К 28/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 340495, кл. В 23 К 31/06, 1971 (прототип).

893475

Составитель В. Томбулатов

Техред T. Маточка Корректор Л. Иеньо

Редактор A. Лежнина

Тираж 1151 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Заказ 11337/17