Способ дуговой сварки плавлением сталей

Способ дуговой сварки плавлением сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (946842

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.09.79 (21) 2816693/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл, з

В 23 К 9/16

В 23 К 9/18

Гоеударстееииык комитет

Опубликовано 30.07.82. Бюллетень №28

Дата опубликования описания 05.08.82 (53) УДК 621.791..75 (088,8) ло делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. Н. Перфильев и А. Л. Белинский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДУГОВОЛ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к соединению металлов сваркой, в частности к способам сварки плавлением, обеспечивающим получение свойств сварных соединений на уровне свойств основного металла. Изобретение может быть использовано в различных отраслях машиностроения при сварке конструкций из однородных и разнородных металлов, использовании как однослойных, так и многослойных металлических материалов, создании технологии и отработке режимов ip механизированной сварки металлов, склонных к образованию горячих трещий.

Известен способ сварки узкими валиками на пониженной погонной энергии электродами малых диаметров с промежуточным естественным охлаждением сварного соединения до комнатной температуры после сварки каждого отдельного слоя сварного шва, обеспечивающий свойства сварных соединений, близкие свойствам основного металла (IJ.

Недостатком этого способа сварки являю ся высокая трудоемкость и малая эффективность механизации сварки, а также пониженные свойства внутренних корневых слоев шва.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому. результату является способ сварки, заключающийся в том, что термоупрочненные стали сваривают с повышенным тепловложением и сопутствующим принудительным охлаждением, которое начинают от температуры кристаллизации и заканчивают по достижении на участке перекристаллизации в зоне термического влияния средней температуры, соответствующей заданному температурному интервалу распада аустенита (2).

Недостатком известного способа сварки является ускоренное охлаждение в интервале подсолидусных температур, что способствует образованию в сварном соединении горячих макро- и микротрещин. Не представляется практически возможным применение этого способа сварки также для выполнения переходных (разделительных} слоев, например, в сварных соединениях двухслойных сталей. Технически сложным является осуществление сопутствующего принудительного охлаждения.

94

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений из толстолистовых однослойных и многослойных сталей путем исключения образования горячих трещин и повышения производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе луговой сварки плавлением сталей, склонных к образованию горячих кристаллизационных трещин, при котором сварку ведут плавящимся электродом, сварку веду за один проход электродом диаметром, равным 0,3 — 1,4 TQJIIllHHbl свариваемого металла.

При сварке коррозионностойких сталей в процессе сварки производят сопутствующее охлаждение в интервале температур 450—

850 С.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовленные в зависимости от типа соединения свариваемые кромки собирают с заданным зазором. Металлы толщиной до

12 мм сваривают обычно без дополнительного гранулированного присадочного металла. При толщине свариваемого металла более 12 мм зазор и разделку свариваемых кромок заполняют гранулированным присадочным металлом заданной грануляции по всей толщине свариваемого слоя. Сварку производят на повышенных токовых режимах, обеспечивающих устойчивое горение дуги, и пониженных скоростях. Увеличенное количество наплавляемого металла, получаемое при однопроходной сварке, позволяет отдалить момент смены напряжений на границе сплавления со сжимающих на растягивающие, а также снизить темп усадочных деформаций в процессе кристаллизации сварного соединения.

Ограничение минимального диаметра плавящегося электрода связано с необходимостью получения оптимальной формы сварного шва, например, отношения ширины шва к глубине провара. Применение дополнительного гранулированного присадочного металла, наряду с улучшением стабильности процесса сварки, уменьшает также долю участия основного металла. Последнее обстоятельство позволяет получить оптимальную форму шва при меньшем диаметре электрода. Использование электрода, имеющего диаметр менее 0,25 толщины свариваемого слоя металла, приводит к нарушению-процесса формирования сварочной ванны. В этих случаях не удается практически проварить заданную толщину металла за один проход без образования таких дефектов, как горячие трещины, непровары и шлаковые включения.

В общем случае охлаждение сварного соединения в предлагаемом спссобе сварки должно быть естественным. В случае сварки термоупрочненных металлических материалов, а также коррозионностойких сталей, не стабилизированных титаном или ниобием, 55

25 зэ

2

4 сварку следует осуществлять с сопутствующим принудительным охлаждением. Выбираемый температурный интервал и скорость охлаждения обуславливаются температурой отпуска или рекристаллизационного отжига и кинетикой фазовых превращений, а также допустимым уровнем остаточных напряжений металла в зоне термического влияния.

Температурный интервал охлаждения водяным душем лля указанных материалов в общем случае составляет 450 — 850 "С. В этом же температурном интервале обеспечивается стойкость металла против межкристаллитной коррозии.

Сужение температурного интервала принудительного охлаждения за счет снижения

его верхней границы способствует повышению стойкости сварного соединения против образования горячих трещин, что также объясняется запаздыванием момента возникновения усадочных деформаций в интервале подсолидусных температур к существенным уменьшением их интенсивности.

Пример 1. Сплав иа железноникелевой основе марки ОЗХН28МДТ толщиной 16 1М сваривают с двухсторонним симметричным скосом свариваемых кромок под у1лом 30 при величине притупления от 0 ло 2 мм.

Свариваемые кромки собирают с зазором от

2 до 4 мм; прихватывают ручной аргонодуговой сваркой усиленными пркхватками с шагом не более 500 мм. В качестве прксадки используют сварочную проволоку ь-:рки

Св — 01Х23Н28МЗДЗТ лкаметром 3 м м.

Корень шва выполняют ручным аргонолуговым способом с выводом начала и кош1а (усиленного) шва на прихватки. Сварю производят на минимальной скорости прк сварочном токе 180 А и напряжении на луге 11 В. Оставшуюся разделку кромок заполняю гранулированным присалочным материалом из проволоки той же марки диаметром 2 мм при длине гранул 1,5- — 2 мм.

Затем производят автоматическу ю двухстороннюю сварку пол флюсом марки

АН вЂ” 18 по режиму;сварочный ток первого прохода 440 А, второго прохода 480 А, напряжение на дуге 38 В, скорость сварки первого прохода 28 м ч, второго 24 м!ч.

Сварку второго шва производят после предварительной механической зачистки корня шва. С применением преллагаемого способа сварки изготовлено оборулование лля нескольких производств экстракционной фосфорной кислоты, в том числе изотермические реакторы емкостью 640 м .

Л ример 2. Двухстороннюю автом атическую сварку продольных и кольцевых стыкоBbIx швов сплава 06ХН28ХДТ тол циной

30 мм производят на полушке из граиулированной металлической присàäêè. Величина притупления двухсторонней симметричной разделки кромок составляет 4 мм. Прихватку кромок с зазором 4 мм производят

946842

Форзгг/ла изобретения

Составитель Г. Тютненкова

Редактор Л. Фролова Текред A. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 5422/22 Тираж 153 Г!одпнсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4г5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ручной дуговой сваркой электродами ОЗЛ17, усиленными швами с заваркой кратеров при расстоянии между прихватками до

500 мм. Разделку кромок и зазор заполняют гранулированным присадочным металлом диаметром 2 мм заподлицо с IIQBEpxHocTblo свариваемых листов. Автоматическую сварку проводят проволокой Св—

01Х23Н28МЗДЗТ диаметром 4 мм по режиму: сварочный ток первого. прохода 650 А, второго 700 А, напряжение на дуге 42 В, скорость сварки 20 м/ч. По этому способу была изготовлена партия дефлегматоров диаметром 3,5 м.

Пример г. Автоматическую сварку под флюсом продольных и кольцевых стыков двухслойной стали 20К+ОбХН28МДТ толщиной 36 мм производят на флюсовой подушке. Угол двухстороннего симметричного скоса кромок составляет 30 при величине притупления 6 мм. Для исключения попадания металла плакирующего слоя в сварной шов основного слоя производят подрубку плакирующего слоя на 3 мм от края разделки основного слоя. Прихватку кромок производят ручной дуговой сваркой электродами

АНΠ— 8 с зазором от 3 до 5 мм, автоматичекую двухстороннюю сварку основного слоя — — сварочной проволокой Св — 08 А диаметром 5 мм под флюсом АН вЂ” 348a по режиму: сварочный ток 850 А, напряжение на дуге 44 В, скорость сварки 19,5 мгч.

Автоматическую сварку плакирующего слоя производят по гранулированному присадочному металлу сварочной проволокой

Св — О! Х23Н28МЗДЗТ диаметром 4 мм под флюсом АН вЂ” 18 за один проход без переходного слоя. Гранулированный присадочный металл из проволоки Св-05ХЗОН40М6ТБ с размером гранул 1,5 — 2 мм засыпают переz сваркой в разделку плакирующего слоя заподлицо с поверхностью. Режим сварки плакирующего слоя: сварочный ток 580 А, скорость сварки 20м/ч, напряжение на дуге 40 В.

По этому способу была изготовлена серия 4в автоклавов емкостью 125 м .

При иер 4. Ручную аргонодуговую сварку неплавящимся электродом угловых швов конструкционной термически упрочняемой стали типа 12ХМ толщиной 20 мм с корро- 45 зионностойкой сталью типа 1ОХ17Н13МЗТ толщиной 6 мм производят с сопутствующим охлаждением за один проход угловым швом с катетом 6 мм без разделки кромок. В качестве присадочного металла для прихватки и сварки используют сварочную проволоку

Св — 1ОХ16НН24АМ6 диаметром 4 мм. Режим сварки: сварочный ток 180 А, скорость сварки 8 м/ч, напряжение на дуге 11 В.

Г!риггудительггое охлаждение металла в интервале температуры 850 — 450 C проводят водяным душем с обратной стороны сварного IIIBd. По этой технологии был прове,zeII восстановительный ремонт серии импортных автоклавов емкостью !2 мз.

B приведенных примерах отсутствие дефектов в сварных соединениях проверяют рентгеновским просвечиванием, ультразвуковым методом и цветной дефектоскопией

Проверка механических свойств, коррозионной стойкостью и металлографические иссле дования также подтвердили удовлетворительное качество сварных соединений. Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает повышение производительно«ти за счет возможности замены ручной дуговой или аргонодуговой сварки на автоматическую под флюсом для стабильноаустенитных сталей и сплавов, склонных к образованию горячих трещин (не свариваемых другими способами автоматической сварки) уменьшение стоимости сварочных материалов для автоматической сварки по сравнению с электродами; увеличение коэффициента перехода металла в шов: снижение расхода электроэнергии; снижение трудозатрат

IIo основной If дополнительной заработной

1гл ате.!. Способ дуговой сварки плавлением сталей, склонных и образованию горячих крис- ;;,глизационных трещин, при котором свари ведут плавягцимся электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем исключения образования горячих трещин, сварку ведут за один проход электродом диаметром, равным 0,3—

1,4 толщины свариваемого металла.

2. Способ по п. 1. отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к межкристаллитной коррозии сварных соединений из коррозионностойких сталей, в процессе сварки производят сопутствующее охлаждение в интервале температур 450—

850 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Справочник «Сварка в машиностроеггии» Под. рсд, Н. А. Ольшанского, Т. 1, М.

1978, с. 30.

2. Авторское свидетельство СССР

Мю 219027, кл. В 23 К 28/00, 1968 (прототип) .