Способ подготовки под сварку деталей с алюминиевым покрытием

 

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОД СБАРКУ ДЕТАЛЕЙ С АЛЮМИНИЕВЫМ ПОКРЫТИЕМ , включающий разделку кромок и диффузионный отжиг, отличающийся .тем, что, с целью улучшения качества сварного соединение и сохранения защитных свойств покрытия в околошовной зоне, отжиг производят до образования диффузионного завштного слоя глубиной 8-20% толщины свариваемых кромок. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (!ц

3(59 В 23 К 9 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ., К ABTOPCHOMV СРЧДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3506359/25-27 (22) 29.10.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) М.Б.Гутман, Ч.К.Казиев, В.N.Ïûëàåâ, В.С.Строев.и Ю.П.Шкретов (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электро-термического оборудования (53) 621.791.75(088.8) (56) 1, Бакалюк Я.В., Проскуркин Е.В.

Производство труб с металлическими покрытиямИ. М., Металлургия, 1975, с.185.

2. Слуцкая Т.М.Сварка оцинкованной и армированной стали. — Автоматическая сварка, 1979, 9 7 с.37-39.

3. Минкевич A.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М., Машиностроение, 1965, с.162 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОД

СВАРКУ ДЕТАЛЕЙ С АЛЮМИНИЕВЫМ ПОКРЫТИЕМ, включающий разделку кромок и диФФузионный отжиг, о т л и ч а юшийся .тем, что, с целью улучшения качества сварного соединения и сохранения защитных свойств покрытия в околошовной э>не, отжиг производят до образования диффузионного защитного слоя глубиной

8-20% толщины свариваемых кромок.

1082580

Изобретение относится к технологии сварки металлов с алюминиевым покрытием и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения качества сварного соединения за счет сохранения защитных свойств алюминиевого покрытия в околошовной зоне в процессе сварки °

Известен способ предварительной обработки деталей с алюминиевым покрытием, заключающийся в том, что в местах наложения сварного шва на трубах, фланцах, кольцах и отростках покрытие полностью удаляют, эачищая эти участки наждачным кругом, обточкой на токарном станке или другим механическим способом на глубину 0,1-0,2 мм (l) .

В этом случае эффект покрытия сводится практически к нулю, так как из-за удаления покрытия защищаемая от коррозии конструкция выходит из строя .в этой зоне.

Известен также способ предварительной обработки деталей с алюминиевым покрытием перед сваркой, при котором разделывают свариваемые кромки, не удаляя покрытие в околошовной зоне (2) .

Основной недостаток этого способа заключается в повышенном содержании алюминия в металле шва, что снижает его ударную вязкость и сдвигает порог хладоломкости в область положительных температур. Наличие на поверхности свариваемого металла алюминия приводит к образованию пор и трещин в сварных швах.

Кроме того, как показали эксперименты, после сварки наблюдается нарушение алюминиевого покрытия в околошовной зоне, и, следовательно, в этом случае эффект от применения покрытия также сводится практически к нулю.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки деталей с алюминиевым покрытием, заключающийся в проведении предварительного диффузионного отжига (3) .

Отжиг в известном способе обработки деталей с алюминиевым покрытием проводят для повышения жаро» и коррозионной стойкости покрытия за счет создания алитированного (диффузионного) слоя на поверхности детали.

Однако при этом не обращают внимание на влияние алитированного слоя на свариваемость металла, а также процесса сварки на сохранность защитных свойств покрытия в околошовной зоне. Как показали эксперименты, при сварке деталей с алитированным слоем, существует определенная зависимость качества сварного шва и способности алитированного слоя сохранять защитные свойст-, ва в околошовной зоне после сварки от глубины алитированного слоя.

Найдено, что существует оптимальная глубина алитированного слоя, которая обеспечивает как удовлетворительное качество сварного шва, так и сохранность защитных свойств в околошовной зоне после сварки.

Таким образом, диффузионный отжиг, проповодиьый по известному способу, не может полностью обеспечить получения качественного сварного шва и <. охранения защитных свойств покрытия в околошовной зоне, так как он проводится не в связи с последующей сваркой деталей с покрытием, а лишь с целью повышения жаро- и коррозионной стойкости °

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения и сохранение защитных свойств покрытия в околошовной зоне после сварки.

Поставленная цель достигается тем,-что согласно способу подготовки под сварку деталей с алюминиевым покрытием, включающему разделку кромок и диффузионный отжиг, отжиг производят до образования диффузионного защитного слоя глубиной 8-.20% толщины свариваемых кромок.

Способ осуществляют следующим образом (на примере изготовления оболочек радиационных электронагревателей цементационных печей).

На трубы ф 120 б и диски толщиной б мм из стали марки 20Х23Н18 наносят алюминиевое покрытие толщиной 0,2"0,5 мм методом газотермического напыления (или путем погружения в расплав алюминия). Затем детали в зоне свариваемых кромок подвергают диффузионному отжигу, осуществляемому например, в индукторе ТВ (или печи сопротивления) причем путем подбора соответствующего режима отжига получают алитированный слой глубиной 8-20Ъ толщины свариваемых кромок. Контроль глубины диффузионного слоя осуществляют металлографическим методом на шлифах, вырезанных иэ натурных . деталей или образцов-свидетелей.

При достижении диффузионного слоя

8-2С4 толщины кромок отжиг прекращают. Подготовленные детали сваривают между собой электродуговой сваркой штучными электродами, например марки ГС-1 и ОЗЛ-31. Контроль качества сварного шва и сохранности покрытия в околошовной зоне осуществляют металлографическим методом и подвергают испытаниям согласно требованию, предъявляемому к изделию, 1082580 например, проверке на герметичность, жаро- и корроэионную стойкость и др.

С 4елью получения сравнительных данных были изготовлены образцы из стали марки 20Х23Н18 с алюминиевым покрытием, нанесенным способом газотермического напыления.

Образцы перед сваркой были подвергнуты диффузионному отжигу по известному и предлагаемому способам. Контроль глубины диффузионного слоя в обоих случаях осуществляли металлографическим методом на шлифах, вырезанных из образцов. Результаты .представлены в таблице.

Образцы были сварены электродуговой сваркой штучными электродами марки ГС-1 и ОЭЛ-31.

После сварки осуществляли металлографический контроль сварного шва и околошовной зоны на шлифах, изготовленных из сваренных образцов ° Результаты представлены в таблице.

Затем все образцы испытывали в цементационной среде при 930-950 С ! и углеродном потенциале 0,9-. 1,1% .С в течение 900-1000 ч, т.е. в условиях, при которых наиболее наглядно и убедительно проявляется способность алитированного слоя защищать металл от газовой коррозии науглероживания.

После испытаний иэ образцов были изготовлены шлифы сварного шва и околошовной зоны. Результаты металло:графического контроля представлены в таблице.

Анализ результатов, приведенных О в таблице, показывает, что применение предлагаемого способа предварительной обработки деталей с алюминиевым покрытием перед их сваркой .;позволяет повысить качество сварно>> ro шва и сохранить защитные свойст ва покрытия в околошовиой зоне после сварки деталей. Как видно из таблицы, этого можно доотичь при получении на свариваеьых кромках диффузионного алитированного слоя глубиной 8-20% толщины свариваеьых кромок. При меньшей глубине наблюдаются трещины поры в сварных швах, а в околошовной зоне происходит науглероживание металла, что является призйаком отсутствия защитных свойств покрытия, при большей глуби не наблюдается науглероживание околошовной зоны.

1082580 S

Результаты металлографического анализа

Способ обработки перед сваркой

Образец

Глубина диффузионного слоя

После испытаний

После сварки

После отжига мм - Ъ толщины

1,7-6,7

Известный способ

0,1-0,4

Диффузионные слои в удовлетворительном состоянии

Науглеро-. Предлаживание гаемый околошов- способ ной зоны

Более 20 То же

Предлагаемый способ

Науглероживание околошовной зоны, швы в удовлетворительном состоянии

Более

1,2

Составитель В.Кулик

Редактор Е.Папп Техред М.Гергель Корректор Г.Огар

Заказ 1б34/12 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

2 ° 0,5-,1,1 8,3-18,3 То же

В сварных швах на=блюдали поры, трещины, в околошовной эоне— сколы, отсутствие покрытия

Структура швов и околошовной зоны удовлетворительны.

Пор, трещин не обнаружено

Структура шва удовлетвори.тельна,пор, трещин не обнаружено.

В околошовной зоне наблюдали отсутствие покрытия

Науглероживание околошовной зоны, трещины в сварных швах