Способ контактной стыковой сварки оплавлением разнотолщинных деталей
1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ РАЗНОТОЛЩИННЫХ ДЕТАЛЕЙ, при котором детали уставав-. ливают в зажимах сварочной машины с заданным общим припуском, оплавляют и осаживают,, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения собранного с допустимым превышением в зоне сварки кромки свариваемого торца тонкостенной детали над кромкой свариваемого торца толстостенной детали, перед сваркой на поверхности тонкостенной детали, над которой имеется превьш1ение кромки толстостенной дета.ли, параллельно свариваемой кромке образуют технологическое утолщение, имеющее электрический контакт с поверхностью детали, при этом высоту технологического утолщения детали определяют из зависимости ,тц Ь4Со„,, где О-сд - OTH толщина соответственло толстой и тонкой деталей; Л, величина допустимого превьш евия кромки тонкой детали над кромкой толстой детали; h высота техвологического утолщения детали; .Опл коэффициент, учиты вающий степень оп (Л лавления смещенных кромок, расстояние между кромкой технологического утолщения, ближней к свариваемЬму торцу, и этим свариваемьм торцом устанавливают не больше высоты технологического утолщения, a ширину технологического утолщения определяют i со равной 1,0-1,5 половины общего припус4 ка на оплавление. 05 2.Способ ПОП.1, отличающ и и с я тем, что технологическое СО утолщение образуют путем наплавки ва лика. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что технологическое утолщение образуют путем установки планки. 4.Способ по П.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сварки разнотолщинных труб, технологическое утолщение образуют путем установки кольца.
COOS СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ае аи з< В 23 К 11/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3553704/25-27 (22) 21.02.83 (46) 30.05.84. Бюл. N - 20 (72) С.И.Кучук-Яценко, Б.И.Казымов, А.С.Никитин, О.M.Ñåðàôèè, А.Г.Мазель, В.И.Хоменко, Г.Н.Петров, В.Ф.Загадарчук и И.Н.Мосендз (71) Ордена Ленина и ордена Трудового
Красного Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона и Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (53) 621.791.762(088.8) (56) 1. Кабанов Н.С., Слепак Э.Ш.Технология стыковой контактной сварки.
Машгиз, 1961, с. 52-70.
2. Кучук-Яценко С.И., Лебедев В.К.
Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением. К., "Наукова думка", 1976, с, 130-139, 161-171 (прототип) . (54)(57) 1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТ1 КОВОЙ
СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ РАЗНОТОЛЩИННЫХ
ДЕТАЛЕЙ, при котором детали устанав-. ливают в зажимах сварочной машины с заданным общим припуском, оплавляют и осаживают, о т л и ч а ю .шийся тем, что, с целью повышения качества соединения собранного с допустимым превышением в зоне сварки кромки свариваемого торца тонкостенной детали над кромкой свариваемого торца толстостенной детали, перед сваркой на поверхности тонкостенной детали, над которой имеется превышение кромки толстостенной детали, параллельно свариваемой кромке образуют технологическое утолщение, имеющее электрический контакт с поверхностью детали, при этом высоту технологического утолщения детали определяют из зависимости т + h+ о0л > где 0 «В р — толщина соответственно толстой и тонкой деталей;
Ь, - величина допустимого превышения кромки тонкой детали над кромкой толстой детали; — высота технологи.ческого утолщения детали, gag - коэффициент, учиты g вающий степень оплавления смещенных кромок, расстояние между кромкой технологического утолщения ближней к свариваемо- а
1.
C му торцу, и этим свариваемым торцом устанавливают не больше высоты техно- логического утолщения, а ширину технологического утолщения определяют равной 1 0-1 5 половины общего припуска на оплавление.
2. Способ по п.1, отличающийся тем,. что технологическое утолщение образуют путем наплавки валика.
3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что технологическое утолщение образуют путем установки планки.
4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения возможности сварки разнотолщинньм труб, технологическое утолщение образуют путем установки кольца.
1094697
Изобретение оТносится к контактной стыковой сварке оплавлением деталей, имеющих различную толщину. При сварке оплавлением установленные в зажимах машины свариваемые детали первоначаль-5 но оплавляют с заданным общим припуском на оплавление, а затем осаживают.
Известны способы контактной стыковой сварки оллавлением деталей одинаковой толщины с одинаковой конфигура" 10 цией свариваемого сечения, согласно которым свариваемые детали устанавливают в зажимах сварочной машины, за" тем центрируют и после этого сваривают. Центровка деталей производится с 15 тем нли иным допуском, На таких деталях как контейнерные трубы (трубопроводы контейнерных систем) и железнодорожные рельсы превышение в зоне сварки кромки одной свариваемой детали 20 над кромкой другой свариваемой детали, т.е. смещение свариваемых кромок, допускают не более 0,5 мм с последующей сошлифовкой образовавшегося выступа на значительной длине выступающей 25 детали.
При контактной стыковой сварке оплавлением газопроводных труб большого диаметра 620-1420 мм, с .толщиной стенок 10-25 мм, их центровку производят зо с допуском на смещение свариваемых кромок до 2-4 мм после осадки, т.е. в готовом соединении j1) .
При сварке деталей, имеющих оди35 листов с допустимыми смещениями кромок, способы контактной стыковой сварки оплавлением обеспечивают получение качественньа< соединений, при сварке .разнотолщинных деталей, имеющих с од-4б ной стороны допустимые смещения кромок, а с другой стороны - недопустимые, эти способы не обеспечивают получение качественных соединений.
Известен также способ контактной 45 стыковой сварки непрерывным оплавле нием с программным регулированием напряжения и скорости оплавления для деталей отличающихся по толщине до ,5юв (2.
Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает качественных соединений при сварке раз- . иотолщннных деталей со смещенными несимметрично кромками. Суть недостатка заключается в том, что при допустимом превышении кромки тонкой детали над толстой Ь, с противоположной стороны свариваемых деталей кромка толстой детали выступает над кромкой тонкой детали на величину h, превышающую допустимую Д» на разность толщин свариваемых деталей, т.е.
Ь2= Й,»Фтл- Üòн). По технологическим соображениям на некоторых сварных изделиях допускается, например, смещение внутренних кромок при сварке разнотолщннных газопроводных труб большого диаметра при допустимом смещении наружных кромок. Однако при этом в некоторых случаях не удается получить качественного соединения.
Вышесказанное хорошо проиллюстрировать следующим примером.
При сварке труб ф 1420 мм с толщиной стенок 19 и 16 мм в сварном соединении допускают смещение кромок на наружной поверхности Ь» до 4 мм.
Следовательно, по внутренней стороне труб смещение кромок Ь д составит
Ь»=Ь» (S „S» „) =4+(19 16) =4+3=7мм.
1Проведенными исследованиями установлено существование определенного предела C0„„, характеризующего величину смещейия кромок, превышение которого нарушает равномерность оплавления свариваемых торцов труб, т.е. части торцов, а именно кромок co "Мещением, превышающим предел С ц, .
В этом случае выступающая кромка более толстой детали не будет оплавляться. В результате эти участки торцов образуют так называемую "крышу", что влечет эа собой нарушение стабильности процесса оплавления и появление в зоне соединения (в сварном шве) у "крышки" различного рода дефектов: непроваров, окнсных пленок, которые снижают прочность соединения, по сравнению с прочностными характеристиками основного металла.
В»»»есте с тем контактная стыковая сварка оплавлением разнотолщинных деталей, таких как трубы, листы, зна чительно расширяет объем использования предлагаемого способа соединенйя деталей в промышленности. В ряде слу- чаев, например при строительстве мощных магистральных трубопроводов в районах Северо-Западной Сибири с использованием контактной стыковой сварки соединение разнотолщинных труб является необходимым. Это объясняется тем, что отдельные участки газопровода имеют различную категорию, предусматривающую применение труб с различ697 4 ленной высоты на поверхность одной из деталей, над которой имеется превышение кромки другой детали, или установки кольца, тем самым изменяют условия оплавления, главной особенностью которого является то, что выступающая кромка находится в тех же условиях, в которых будут находиться все другие кромки свариваемых торцов. В результа" те этого выступающая кромка не будет образовывать "крышу", что, в свою очередь, .повышает качество соединений.
Коэффициент С „„ имеет физический смысл, связанный с возможностями процесса оплавления. Действительно, в процессе оплавления выступающая кромка может разогреваться только за счет притока тепла от близлежащих участков свариваемых торцов, которые нагреваются в результате непосредственного контактирования двух деталей и за счет расплавленного металла, часть которого попадает на выступающую кромку. А одной из наиболее естественных причин оплавления выступающей кромки является ее бомбардирование частицами расплавленного металла, вылетающими со скоростью 60 м/с. При столь высоких скоростях. вылета небольшие частиЗ0 . цы приобретают достаточное усилие, необходимое для разрушения выступающей кромки, нагретой до температуры, близкой средней температуре металла на поверхности свариваемых торцов.
Для большого диапазона свариваемых толщин 22-25 мм коэффициент Со =3-4.
Для толщин менее 12 мм С „„=2-3. Для толщин свыше 25 мм Со,ц 4-5 мм.
Некоторое увеличение коэффициента
С и„ с увеличением толщины свариваемых деталей объясняется тем, что по мере увеличения толщины деталей увеличивается количество оплавившегося в еди;ницу времени металла, воздействующего на выступающую кромку.
3 1094 ной толщиной стенок. Например, на участке протяженностью 50 км может быть около 100 стыков, выполненных из разнотолщинных труб с толщиной стенок
18,7 и 15,7 мм (проект трубопровода диаметром 1420 мм Уренгой-Петровск).
Цель изобретения — повышение качества соединения собранного с допустимым превышением в зоне сварки кромки свариваемого торца тонкостенной детали над кромкой свариваемого торца толстостенной детали.
Цель достигается тем, что согласно способу контактной стыковой сварки 15 оплавлением разнотолщинных деталей, при котором детали устанавливают в зажимах сварочной машины, оплавляют с заданным общим припуском на оплав" ление и осаживают, перед сваркой на поверхности тонкостенной детали, над которой имеется превышение:кромки толстостенной детали, параллельно свариваемой кромке образуют технологическое утолщение, имеющее злектричес-р5 кий контакт с поверхностью детали, при этом высоту технологического утолщения детали определяют из зависимости а соответственно толстой и тонкой деталей;
h — величина допустимо35 го превышения кромки тонкой детали над кромкой толстой детали; — высота технологи40 ческого утолщения детали;
Саги коэффициент учиты вающий степень оплавления смещенных 4 кромок, расстояние между кромкой технологического утолщения, ближней к свариваемому торцу, и этим свариваемым торцом устанавливают не больше высоты техно50 логического утолщения, а ширину технологического утолщения определяют равной 1,0-1,5 половины общего ари.— пуска на оплавление.
Физическая сущность изобретения 55 заключается в том, что, произведя одностороннее утолщение детали, например, путем наплавки валика опреде> ать+ 1 тн + ото р
rpe th " тН
Предлагаемый способ сварки позволяет не только получить качественные соединения при сварке разнотолщинных труб, но и увеличить площадь шва за счет выступающей кромки и наплавленного валика, если технологическое утолщение произвести за счет наплавки валика. Для того, чтобы создать. благоприятные условия для формирования шва в месте выступающей кромки и валика, расстояние между кромкой самого валика (планки или кольца), ближней к свариваемому торцу, и этим торцом не
1094697
Составитель К.Быковец
Редактор А.Козориз Техред А.Бабинец
Корректор Н.Бобкова
Заказ 3490/6 Тираж 1037 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 должно превышать высоты технологического утолщения. При этом ширину валика (планки или кольца) устанавливают равной 1,0-1,5 половины общего припуска на оплавление. 5
Примером конкретного выполнения изобретения может служить сварка газопроводных труб диаметром 1420 мм с толщиной стенок 18 7 и 15,7 им. При сварке таких труб конечное смещение >0 кромок свариваемых торцов может быть до 4 мм. Общий припуск на оплавление
Зб ми.
Ширину валика устанавливают равным 15 — — — — ° 1 3= — ° 1 3=24 им. one оьщ 36
2 2
Кромку валика, которая находится у свариваемого торца, располагают от этого торца в 24 мм. Ю
Высоту валика h определяют т тн+ + сопл °
При сварке указанных труб С, =3 5 мм, поэтому т + 51 тн Сопд =
=18, 7+ -15, 7-,5=3,5 мм.
Аналогичным способом производят определение высоты или толщины и ши- 30 рины планки или кольца.
В качестве следующего примера может служить сварка газопроводных труб с толщиной стенок 15,7 и 12,7 ми. " 35
Принимая во внимание вышеуказанные условия на сборку и сварку труб большого диаметра, устанавливают ширину валика: пою. овм 36 — -- — --.1 0= — ° 1 0= 18 мм.
2 2
Кромку валика, которая находится у свариваемого торца, располагают в
24 мм от этого торца, Высоту валика h определяют: т 1 = тн "+ - опт р
Соп =2 мм, поэтому h =6тл d тн-Сопь
h = 15,7+4-12,7-2=5 мм.
Аналогичным способом проводят определение высоты и ширины планки или кольца.
Тогда при сварке труб с толщиной стенки 25,4 и 22 им ширину валика устанавливают исходя из следующего вы-. ражения:
dîàë. оы, 36 — — — — -1 5 — ° 1 5=27 мм.
2 2
Высоту валика и определяем: т 1- тп+ Соп . усть Соп =5 "м тогда " = те+о опт отн Ъц:
g =25,4+4-22-5-"2,4 мм.
Предлагаемый способ позволяет получать высококачественные соединения при сварке разнотолщинных труб.
Высокое качество соединений, выпол" няемых предлагаемым способом, подтверждается металлографическими исследованияии.
Применение предлагаемого способа сварки значительно повысит эффективность строительных работ.
