Установка для получения биметаллических труб диффузионной сваркой

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКОЙ по авт. св. № 694325, отличающаяся тем, что, с целью расширения номенклатуры свариваемых труб, снижения расхода металла и повышения производительности , в герметичной камере соосно ей установлен трубчатый нагреватель для свариваемых заготовок, концы которого соединены с подвижным и неподвижным контактами токоподводов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ,РЕСПУБЛИК

3 (51) В 23 К 20/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (6!) 694325 (21) 3375561/25-27 (22) 07.01.82. (46) 23.03.83. Бюл. № 11 (72) Е. А. Резников, P. Г. Хейфец, Ю. И. Розенгарт,-М. В. Губинский, В. Ю. Унтилов, А. В. Чуб, В. P. Атанасов, А. И. Иртлач и П. Л. Миропольский (71) Днепропетровский металлургический институт и Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности. (53) 621.791.66,03 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 694325, кл. В 23 К 20/00, 09.01.76 (прототип) .

„„Я0„„1006136 A (54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ДИФФУЗИОННОЙ

СВАРКОЙ по авт. св. № 694325, отличающаяся тем, что, с целью расширения номенклатуры свари ваемых труб, снижения расхода металл а и повышения п роиз водительности, в герметичной камере соосно ей установлен трубчатый нагреватель для свариваемых заготовок, концы которого соединены с подвижным и неподвижным контактами токоподводов.

1006136

Нагрев под сварку в данной установке производится прямым пропусканием тока через двухслойную трубную заготовку, установленную в неподвижном и подвижном контактах. Поэтому, когда хотя бы один из слоев имеет малое электросопротивление (например, выполнен из медной трубы), нагрев до температур диффузионной сварки прямым пропусканием тока практичес,,ки неосуществим, так как джоулево тепло, "выделяемое в трубе, препорционально ее сопротивлению. Кроме того, для сварки не25

30 обходимы двухслойные трубные заготовки

35 вполне определенной длины, а именно, их длина должна быть равна расстоянию между контактами с учетом участков, необходимых для захвата заготовки контактами.

Поэтому, если трубные заготовки поступа- 4

40 ют на сварку меньшеи длины, чем указанная, то они не могут быть зажаты в контакты и, естественно, не могут быть подвергнуты нагреву и сварке. Если же трубные заготовки поступают на сварку длиной, больше указанной и не кратной ей, то при по- 45 резке получаются остатки, непригодные для сварки.

Таким образом, сортамент труб, свариваемых на установке, ограничен как по свариваемым сочетаниям материалов слоев, так и по длине труб. Последнее приводит к повышенному расходу дефицитных холоднокатаных прецизионных труб, используемых в ка честве за гото вк и под с в а рк у.

Недостатком является и то, что каждому циклу .сварки предшествуют трудоемкие технологические операции закрепления двухслойной трубной заготовки в контакты, снижающие производительность установки.

Изобретение относится к трубной промышленности, в частности к устройствам для получения биметаллических труб высокой точности, в том числе из тугоплавких и труднодеформируемых сплавов, диффузионной сваркой.

По основному авт. св. № 694325 известна установка для получения биметаллических труб диффузионной сваркой, содержащая герметичную камеру, в которой на диэлектрических опорах расположены два 1О жестких токоподвода, контакт одного из которых установлен с возможностью пере мещения, натяжное устройство, систему вакуумирования и подачи инертного газа, источник электроконтактного нагрева, причем герметичная камера снабжена двумя вертикальными колоннами, контакт второго токоподвода установлен неподвижно, подвижный контакт снабжен изолирующими упорами, в диэлектрической опоре выполнен паз, подвижный контакт установлен в этом пазу и гибко связан с соответствующим токоподводом, причем контакты выполнены в виде вертикальных цилиндров с разъемом, лежащим в одной плоскости с осями вертикальных колонн (1).

Целью изобретения является расширение номенклатуры свариваемых труб, уменьшение расхода металла и повышение производительности установки.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения биметаллических труб диффузионной сваркой в герметичной камере, соосно ей установлен трубчатый нагреватель для свариваемых заготовок, концы которого соединены с подвижным и неподвиж ны м конта кта ми то коподводов.

На фиг. изображена установка для получения биметаллических труб; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1.

Установка содержит горизонтальную герметичную камеру 1 (фиг. 1) с кожухом 2 водяного охл аждения, вертикальные цилиндрические колонны 3 и 4, расположенные по ее концам. В вертикальной колонне

3 расположен токоподвод 5 с неподвижным контактом 6, а в колонне 4 — токоподвод 7 с гибкой шиной 8 и подвижным контактом 9. Оба токоподвода выходят из колонн через уплотнения 10, размещенные во фланцах 11 и регулируемые втулками 12.

На одном конце горизонтальной камеры установлен уплотняемый лючок 13 для подачи в контакты 6 и 9 однослойного трубчатого нагревателя 14 для свариваемых заготовок, изготовленного из металла с выоким удельным электросопротивлением и устанавливаемого соосно герметичной камере, а также загрузки двухслойных заготовок и выгрузки сваренных биметаллических труб. На другом конце горизонтальной камеры размещен уплотняемый лючок 15 для обслуживания пружинного натяжного устройства. В лючке 13 смонтирована термопара 16 с уплотнением

17, соединенная с вторичным прибором 18 для замера температуры трубчатого нагревателя и двухслойной трубной заготовки.

Оба сборных контакта 6 и 9 установлены на основании 19, выполненном из диэлектрика.

На подвижном контакте 9 в местах его возможного касания с вертикальной колонной 4 при перемещении в процессе удлинения трубчатого нагревателя закреплены диэлектрические упоры 20. На стенках вертикальной колонны 4 в зоне расположения гибкой шины 8 размещены диэлектрические экраны 21.

Узел вакуумирования установки служит для откачки воздуха и состоит из вакуумного насоса 22 с электродвигателем 23, отводящего трубопровода 24 и запорного вентиля 25.

Узел подачи инертного газа обеспечивает защиту трубчатого нагревателя и свариваемых труб от окисления при нагреве и состоит из емкости 26 с инертным газом, компрессора 27 высокого давления, вентиля 28, подводящего трубопровода 29, манометра

30 и вентиля 31 сброса давления.

1006 1

1О

2О

4 3 — Электропитание установки осуществляется с помощью регулируемого трансформатора 32.

Болты 33 и гайки 34 (фиг. 2) служат для зажима трубчатого нагревателя между половинками сборных медных контактов и разведения контактов при извлечении трубчатого нагревателя, если это понадобиться, а уплотняемые крышки 35 — для доступа к болта м ЗЗ и га йка м 34.

Разъем сборного контакта совпадает с осью вертикальных колонн, а ось паза под установку трубчатого нагревателя, выполнен. ного в каждой половинке контакта, совпадает с осью горизонтальной камеры, что гарантирует определенное положение контактов при нагреве трубчатого нагревателя и трубных заготовок, находяшихся в ее полости, создает условия для симметричного теплоотвода от стенок горизонтальной камеры и отсутствие тепловых перекосов установки.

В диэлектрическом основании 19 под подвижным контактом 9 выполнен паз, по которому контакт движется в процессе нагрева и связанного с этим удлинения трубчатого нагревателя. Паз предотвращает возможность случайного смешения контакта 9 в сторону

Контакты 6 и 9 занимают почти все поперечное сечение вертикальных колонн (контакт 9 с учетом перемещения при нагреве трубчатого нагревателя), они достаточно массивны, что позволяет отказаться от водяного охлаждения контактов.

Натяжное устройство (фиг. 3) обеспечивает перемешение подвижного контакта 9 по мере нагрева и удлинения трубчатого нагревателя 14, не давая последнему провисать.

Контакт 9 и трубчатый нагреватель 14 резьбовым стержнем 36 связаны с натяжной пружиной 37. Электроизоляция обеспечивается диэлектрическими втулками 38 — 40.

Втулка 30 является упором для пружины и фиксирована от смещений винтом 41, ввернутым в корпус 42 натяжного устройства через герметичный лючок 43.

Установка работает следующим образом.

Загрузку трубной заготовки осуществляютт при обесточенной установке и снятом лючке 13.

Герметизированную по торцам (например, сваркой или специальным высокотемпературным герметиком) двухслойную трубную заготовку вводят в горизонтальную камеру 1 через отверстие, закрываемое лючком 13, и помещают в полость трубчатого нагревателя 14. Устанавливают на место лючок ГЗ и монтируют в нем термопару 16 так, чтобы ее спай вошел в трубную заготовку и обеспечил измерение температуры внутренней поверхности.

С помощью узла вакуумирования (22—

25) производят откачку воздуха из полости установки, а затем внутрь камеры при помощи узла подачи инертного газа (26 — 29) 25

3О

36 подают инертный газ под давлением 30--!

00 кг/см в зависимости от свариваемых материалов.. Необходимо учитывать, что в йроцессе обработки трубы при разогреве давление газа увеличивается в 1,5 — 2,0 раза. Очистку от воздуха, хотя и менее качественную, чем вакуумирование, можно осуществить продувкой инертным газом, выпуская его через вентиль 31.

По достижении в камере заданного давления прямым пропусканием тока нагревают смонтированный в контактах 6 и 9 однослойный трубчатый нагреватель 14 из материала с высоким электросопротивлением.

Удлинение трубчатого нагревателя 14 при нагреве компенсируется натяжным устройством, которое с помощью предварительно сжатой натяжной пружины 3? через резьбовой стержень 36 перемещает подвижный контакт 9.

Излучением от трубчатого нагревателя, а также благодаря конвекции инертного газа двухслойная трубная заготовка, размешенная внутри трубчатого нагревателя, нагревается до температуры диффузионной сварки. В процессе нагрева газ высокого давления, находящийся в камере и в полости однослойного трубчатого нагревателя, воздействует на наружную поверхность внешней трубной заготовки и на внутреннюю поверхность -внутренней трубной заготовки, сдавливает их, в результате чего осуществляется диффузионная сварка.

Конкретные параметры технологического процесса зависят от размеров и материала свариваемых заготовок.

По завершении процесса сварки источник тока — регулируемый трансформатор

32 отключают, давление в установке доводят до атмосферного перекачкой газа в емкость 26 или выпуском его через вентиль

31 в атмосферу (в зависимости от степени загрязнения), открывают лючок 13 и извлекают сваренную биметаллическую трубу из однослойного трубчатого нагревателя 14 и из установки.

На предложенной установке производили диффузионную сварку двухслойных труб следуюшего сочетания: наружный слой— холоднокатаная труба из стали

01Х18Н40М5ГБ диаметром 14, 5 мм с толшиной степнки 1,0 мм; внутренний слой— холоднокатаная труба из стали ОХ15Н15МЗ диаметром 12,5 мм с толщиной стенки 0,5 мм.

В связи с дефицитностью труб из указанных марок стали, а также сложностью изготовления из этих сталей холоднокатаных труб, длина полученных для диффузионной сварки двухслойных трубных заготовок не превышала 1100 мм. Длина некоторых заготовок составляла 300 мм.

Расстояние между осями контактов в установке равно 2000 мм, и поэтому нагрев прямым пропускаяием тока двухслойных трубных заготовок указанной выше

1006136

/Ф

dPadama аеиая агру/а

Фи2 Р длины осуществить не представлялось возможным.

Сварку проводили с нагревом двухслойных трубных заготовок в однослойном трубчатом нагревателе из стали 08Х18Н10Т длиной 2100 мм, диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,5 мм.

Параметры сварки: температуры нагрева и выдержки 1000 С, пропускаемый через трубчатый нагреватель ток 1220 А, давление газа при сварке 100 кг/см, длительность нагрева 10 мин, длительность выдержки 10 мин.

В результате обработки была достигнута прочная диффузионная сварка между слоями по всей длине как более коротких (ЗОО мм), так и более длинных (до 1100 мм) двухслойных труб, Благодаря использованию трубчатого нагревателя для размещения свариваемых заготовок, концы которого соединены с подвижным и неподвижным контактами токоподводов нагревающегося при пропуска- 20 нии по нему тока, свариваемые трубные заготовки, размещенные в нем, нагреваются до температуры сварки как за счет излучения, так и конвекции.

Таким образом, нагрев двухслойной трубной заготовки до температуры диффузион25 ной сварки не зависит от величины электрического сопротивления слоев, из которых они составлены. При таком косвенном нагреве регламентируется лишь максимальная длина свариваемых двухслойных трубных заготовок — они должны быть не больше, чем расстояние между контактами. Минимальный же размер заготовок не ограничивается, что позволяет сваривать корот-. кие трубы, полученные при порезке длинномерных двухслойных труб, и обеспечить ведение процесса практически без потерь дефицитных материалов в обрезь.

Значительно упрощаются операции по загрузке заготовок в установку. Операции установки трубы в контакты и регулирование натяжного устройства, предшествующие сварке каждой трубы, заменяются операцией загрузки трубной заготовки (или трубных заготовок) в полость трубчатого ,нагревателя.

Таким образом, установка позволяет расширить сортамент свариваемых биметаллических труб, уменьшить расход металла и повысить производительность.

Использование изобретения по сравнению с известной установкой позволит расширить номенклатуру свариваемых труб, снизить на 50% расход металла и повысить на 18% производительность.

1006136

Редактор С. Лыжова

Заказ 2007/24

Составитель В. Петросян

Техредю И. Верее Корректор Ю. Макаренко

Тираж l04 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4