Способ восстановления толстостенных конструкций

 

1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ . ТОЛСТОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, при кото-, ром удаляют образовавшуюся трещину, вьшолняют разделку, заваривают ее. устанавливают стяжные элементы, нагревают их и затягивают, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков ремонтно-восстановительных работ и исключения образевания трещин в металле сварного шва как в процессе заварки, так и в процессе эксплуатации, установку стяжных элементов, их нагрев и затяжку осуществляют до заварки разделки, а после ее заполнения стяжные элементы подвергают растяжению путем приложения заданной нагрузки, в процессе которого в стяжных элементах в направлении перпендикулярном направлению действия растягивающей нагрузки выполняют концентратор напрясл жений в виде сварочного валика, который располагают на участке действия нагрузки, равной

(1% (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

41 А

ЗШ 23P600

r г а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3423358/25-27 (22) 16.04.82 ,(46) 23. 11. 84. Бкп. № - 43 .(72) Е.С.Ерыпалов, В.И.Панов и П.А.Пылайкин (71.) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш" (53) 621.791.019:621.797(088.8) (56) 1. Metalock. Eisenbahningenieur.

1966, 17, № 9, с. 244-247.

2. Батманов В.А. Сварка чугуна.

М., Иашгиз, 1961, с. 26, фиг. 8.

3. Патент США № 3360845, кл. 29-40-1, 1968.

4. Патент Франции ¹ 2144476, кл. В 23 P 7/00, .1973.

5. Патент ФРГ № 2321946,. кл. В 23 К 31/02, 1980.

6. Вощанов К.П. Ремонт оборудоваFl ния сваркой. M., Машиностроение, 1967, с, 74-76, фиг. 32 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ТОЛСТОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, при кото-. ром удаляют образовавшуюся трещину, выполняют разделку, заваривают ее, устанавливают стяжные элементы, нагревают их и затягивают, о т л и— чающийся тем, что, с целью сокращения сроков ремонтно-восстановительных работ и исключения образования трещин в металле сварного шва как в процессе заварки, так и в процессе экСплуатации, установку стяжных элементов, их нагрев и затяжку осуществляют до заварки разделки, а после ее заполнения стяжные элементы подвергают растяжению путем приложения заданной нагрузки, в процессе которого в стяжных элементах в направлении перпендикулярном направлению действия растягивающей на- Я грузки выполняют концентратор напряжений в виде сварочного валика, который располагают ка участке действия нагрузки, равной (0,75-0,85) от заданной нагрузки.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что стяжные элементы. изготавливают из металла с более высокими пластическими свойствами, чем у металла толстостенной конструкЦии..1 10534

Изобретение относится к сварке металла большой толщины и может быть . использовано при ремонтно-восстановительных работах, разрушенных в процессе эксплуатации металлоконструк- 5 ций и узлов тяжелого машиностроения, :::например станин прокатных станов, станин и архитравов мощных прессов и др.

Известны различные способы восстановления работоспособности вышедших из строя иэделий. Среди них имеются способы, когда образовавшуюся трещийу не удаляют, а работоспособность конструкции обеспечивается за счет установки поперек трещины анкеров или ригелей 15, либо анкеры устанавливают под углом $2 ). Известно также применение для этих целей накладок (3) и (4 ).

Недостатком указанных способов является то, что они предназначены для сварки чугунных изделий небольшой толщины. Известен способ восстановления, когда усиливающие элементы в виде накладок, ребер жесткости устанавливаются после выполнения сварочных работ (5 7. Недостаток указанного способа заключается в создании жесткого контура, который в ряде

30 случаев вызывает образование новых трещин.

Наиболее близким к данному изобретению является известный способ восстановления толстостенных конструкций, при котором удаляют образовавшуюся трещину, выполняют разделку, заваривают ее, устанавливают стяжные элементы, нагревают их и затягивают (6).

К недостаткам этого способа относятся необходимость проведения демонтажа пресса; необходимость постройки специальной нагревательной печи одноразового использования; высокий общий предварительный подогрев (до температуры 400 С) и большие энергетические затраты на его осуществление; кроме того, излучаемое от изделия тепло резко снижает производительность труда сварщиков; необходи- 0 мость выполнения неоднократных термических обработок для снятия напряжений и восстановления пластичности металла сварного соединения.

Цель изобретения — сокращение сро->> ков ремонтно-восстановительных работ и исключение образования трещин в металле сварного шва как в процессе

19 заварки, так и в процессе эксплуатации»

Для достижения поставленной цели в способе восстановления толстостенных конструкций, при котором удаляют образовавшуюся трещину, выполняют разделку, заваривают ее, устанавливают стяжные элементы, нагревают их и затягивают, установку стяжных элементов, их нагрев и затяжку осуществляют до заварки разделки, а после ее заполнения стяжные элементы подвергают растяжению путем приложения заданной нагрузки, в процессе которого в стяжных элементах в направлении перпендикулярном направлению действия растягивающей нагрузки выполняют концентратор напряжений в виде сварочного валика, который располагают на участке действия нагрузки, равной (0,75-0,85) от заданной нагрузки. Кроме того, стяжные элементы изготавливают из металла с бо- . лее высокими пластическими свойствами, чем у металла толстостенной конструкции.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа; на фиг. 2 — утоненная часть стяжного элемента;. на фиг. 3 - графики зависимости деформации металла сварного соединения от полноты заполнения разделки для стяжных элементов с различными пластическими свойствами; на фиг. 4— графики изменения работоспособности сварного соединения и стяжного элемента в зависимости от величины сечения стяжнога элемента.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят удаление образовавшейся трещины, для чего выполняют ее разделку 1 газокислородным пламенем.

К нижней плоскости станины приваривают кронштейны 2, в которые устанав-. ливают стяжной элемент 3 (фиг. 1).

По эпюре определяют величину смещение от места приложения максимальной растягивающей нагрузки P до нагрузки, равной ?5-857 от максимальной.

В этом месте в стяжном элементе выполняют проточку 4 длиной 150200 ии и диаметрои, меныпим диаметра стяжного элемента на 10-15Х, это гарантирует местное перераспределение напряжений и их концентрацию именно, в этом месте. После установки стяжных элементов их нагревают до 110Э 10534

120 С и производят термическую затяжо ку с тем, чтобы после заполнения разделки в металле шва сохранились сжимающие напряжения.

Заполнение разделки осуществляют любым способом электродуговой многопроходной сварки: горкой, каскадом и т.п. Сварочные работы выполняют электродами диаметром 3-5 мм на режи- мах, приведенных в сертификатах на 10 электроды.

После заполнения разделки в процессе пробного нагружения изделия на стяжной элемент наносят уширенный валик 5 (фиг. 2) поперек растяну-15 тых волокон. Наплавку производят теми же электродами, что и сварку разделки, но на более. высокой силе тока, чтобы вызвать образование надрезов по линии 6 сплавления с 20 последующим возникновением в этих местах разгрузочных трещин.

На графиках (фиг. 3) кривые 7, 8 и 9 выполнены для стяжных элементов, изготовленных из металла, плас- 25 тические свойства которого выше пластических свойств. основного металла, равны им и ниже последних, а кривая

10 — для стяжного элемента, установленного после заполнения разделки.

На графиках (фиг. 4) кривая 11 показывает работоспособность стяжного элемента, а кривая 12 — металла сварного шва в зависимости от полноты сечения стяжного элемента. Пози35 ция 13 — область наивысшей работоспособности сварного соединения.

Пример. Восстанавливается станина мощного пресса, изготовлен19 4 ная из стали 35Л (6>>=270-300 MIIA, I

d--15X) . Стяжной элемент выполнен из стали аустенитного класса (например, Х18Н9Т, 6() =350 МПА, с "=25-ЗОЖ)

I диаметром 90 мм. По эпюре определяют место выполнения концентратора напряжений на стяжном элементе. Величина смещения - 150-180 мм, диаметр проточки 75 мм. После заполнения разделки пресс ставят под нагрузку.

10000 т.с. и в нагруженном состоянии наплавляют валик электродами К-5А, диаметром 5 мм, 3=220 А, 0 =,27 В.

Использование изобретения позволит исключить образование трещин в металле шва, так как разрушению подвергается стяжной элемент.

Для подсчета экономии за базовый объект принят способ восстановления пресса, взятый в качестве прототипа.

Согласно базовому способу для его осуществления требуется демонтаж пресса, строительство печи одноразового использования, выполнение сварочных работ с предварительным подо" гревом, термической обработкой, монтаж пресса. Если учесть, что весь комплекс указанных работ в зависимости от мощности пресса производят в среднем 5-8 мес °, а суточная производительность составляет в зависимости от номенклатуры в среднем

3-5 тыс.руб., то следует, что экономический эффект от внедрения настоящего изобретения при ежемесячной работе пресса в течение 22 сут. составит (3-5 тыс. руб)-22-8=528880 тыс. руб.

1053419

Лыююс зааояиеРО ОФperdu 4

-Ю

-10

>+K+ 9144 3

Oamsaa ШШ "Ватаат r. Укгород уа Проектза» 4

1

-f с

-Ю сь -ф

-5

-6 À0

4+

27О

I 4 В +4 Ю Ю 70 g0 N )Pg

Лолита сожа ия лжяжюя ,уксуакяы, %

púã, 4