Способ сварки плавлением

 

Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки плавлением конструкции из применяемых в химическом машиностроении высококремнистых хромоникелевых коррозионностойких сталей аустенитного класса. Целью изобретения является повьшение качества сварных соединений путем обеспечения высокой пластичности металла шва и околошовной зоны за счет применения контролируемой скорости нагрева, равной не менее 60 С/с, в диапазоне температур 600-900 Сна ветви нагрева термического цикла сварки . Возможность обеспечения высокой пластичности у соединений высококремнистых хромоникелевых аустенитных сталей обеспечивается за счет структурных превращений и предотвращения выделения в структуре металла ответственных за его охрупчивание силицидных фаз. 1 табл. с

СОЮЗ СОВЕТСКИ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5I)4 В 23 К 9/16 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4006382/25-27 (22) 02.01.86 (46) 30. 08. 87. Бюл. Р 32 (72) А.А.Коляда (53) 621 791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1063557, кл. В 23 К 9/16, 1981 °

Авторское свидетельство СССР

Р 12!2735, кл. В 23 К 9/!б, !984. (54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки плавлением конструкции из применяемых в химическом машиностроении высококремнистых хромоникелевых коррозионностойких сталей аустенитного класса.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений путем обеспечения высокой пластичности металла шва и околошовной зоны за счет применения контролируемой скорости о нагрева, равной не менее 60 С/с, в диапазоне температур 600-900 Сна ветви нагрева термического цикла сварки. Возможность обеспечения высокой пластичности у соединений высококремнистых хромоникелевых аустенитных сталей обеспечивается за счет структурных превращений и предотвращения выделения в структуре металла ответственных за его охрупчивание силицидных фаз. 1 табл.

1333502

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам сварки плавлением конструкций из применяемых в химическом машиностроении корроэионностойких высококремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса.

Целью изобретения является повышение механических свойств сварных сое- 1 динений путем повышения пластичности.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Для количественной оценки воздействия скорости нагрева на ветви нагрева и диапазона температур термического цикла сварки (ТЦС) на механические свойства (пластичность) соединений испытывали образцы иэ стали марок ЭП-794 и ЭИ-654 которые подвергали сварке со следующими регулируемыми тепловыми условиями. Одну партию образцов (партия Ф 1) сваривали без учета скорости нагрева на ветви нагрева ТЦС и дополнительного принудительного охлаждения на ветви падения температур ТЦС. Другую партию образцов (партия Р 2) сваривали с принудительным охлаждением шва и околошовной зоны соединений со скоростью не менее 200 С/с путем подачи хладагента (воды) в процессе сварки в специально подготовленные в образцах пазы. Последнюю партию образцов (партия 1й 3) сваривали по предлагаемому способу, т.е. процесс сварки вели с учетом скорости нагрева в диапазоне температур 1000-500 С на ветви нагрева температур ТЦС и последующим принудительным охлаждением (со скоростью не менее 200 C/ñ) на ветви падения температур ТЦС. При этом скорость нагрева на ветви нагрева ТЦС при сварке образцов обеспечивали примерно равной 10;20; 30; 40;

60; 70 и 80 С/с за счет варьирования значений погонной энергии процесса,. относительной величины валиков и с помощью предварительного нагрева.

В процессе испытаний определяли среднюю скорость нагрева характерных зон сварных соединений, которую находили как частное от деления интервала температур на продолжительность пребывания в нем металла.

Во всех случаях температуру контролируемых зон регистрировали с помощью стандартного оборудования (тонкие 1ермопары, потенциометр ЭП-600). Продолжительность пребывания металла в заданом интервале температур устанавливали экспериментально и с помощью известных аналитических зависимостей.

Все сварные образцы подвергали механическим испытаниям на разрыв и угол загиба, что позволяло оценить влияние способа сварки на пластические

0,свойства.

В таблице представлены результаты испытаний сварных образцов.

При осуществлении сварки образцов партии У 1 резко снижаются пластичес15 кие свойства металла сварных соединений. Так, угол их изгиба не превышает 10 град., а относительное удлинение шва и околошовной зоны — 57.

Угол загиба у сварных соединений

20 партии Р 2 не превышает 70 град., а значения относительного удлинения в . участках околошовного металла и швов составляют не более 15 и 1О соответственно, т.е. такие свойства соединений значительно уступают пластичности основного металла, вследствие чего требуют последукпцей термической обработки.

Применение контролируемых скорос30 тей нагрева на ветви нагрева ТЦС при сварке образцов обеспечивает высокую ( практически на уровне основного металла) исходную пластичность соедине" ний высококремнистых хромоникелевых

35 аустенитных сталей,что связано со структурными превращениями в укаэанных сталях и объясняется предотвращением выделений в структуре металла ответственных за его охрупчивание

40 силицидных фаз. Скорость нагрева на ветви нагрева ТЦС,должна быть не менее 60 С/с. Более низкие скорости нагрева, увеличивая продолжительность пребывания сварного соединения н cno4r„ собствующем выделению силицидной фазы интервале температур, равном 600900 С, предотвращают охрупчивание в меньшей степени.

Пример 2. При разработке б0 технологического процесса сварки особо ответственных конструкций из коррозионностойких высококремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса анализу подвергали конструктивное б5 оформление узла — толщину свариваемого металла, тип сварного соединения, а также теплофиэические свойства стали. С помощью известных аналитических зависимостей (а в отдельных слуУслов ного соединен дарная вявсть шва, МДк/и носительное длннение, Й

Скорой нагрев на вет нагрев

ТЦС, С тервал мператур грева на тви на ева ТЦС с

Околояюв ая зона

3-5

2-5 О, 00-0, O l

3-4 О;00-0,02

5-15 0,!-0,3

l-3

-10

2-10

Соли-. 20-70 дус-20

200

2-10

5-15 0,2-0,3

То ве 30-70.

250

«и»

8-15 0,2-0,3

30-70 4-10

300

40-90

45-100

1000"500 200

7-10 0,3-0,4

9-12 0,3-0,4

10-15 0,4-0,8 5-10

8-10

ЗО

То ве

То ке

50-110 10-15

l0-l5 l1-16 0,6-0,8

70-150

80-180,20-25

70

18-22 0,7-0,8

20-25 0,6-0,9

20-25 0,7-0,9

900-600

90-110

40

20-25!

120-160, 20-25

3 13 чаях экспериментально) рассчитывали (устанавливают экспериментально) термический цикл (скорость нагрева в интервале 600-900 С на ветви нагрева о

ТЦС), характерный для, предлагаемого способа сварки, т.е. его тепловых условий. Аналогично оценивали и скорость охлаждения на ветви падения

ТЦС. Если расчетные (экспериментально установленные) скорости нагрева (и охлаждения) составляли 60 С/с, то процесс сварки вели без применения каких-либо специальных мер, учитывая, что в этом случае гарантирована заданная пластичность сварных соединений - на уровне основного металла.

Если определяемая скорость нагрева

1,и охлаждения) ниже, применяли специальные методы для ее повьппения— производили сварку узкими валиками малого объема, увеличивали энергию процесса, использовали предварительный подогрев и т.д.

Изобретение может быть использовано во всех отраслях машиностроения, специализирующихся в области сварки конструкций из коррозионностойких

33502

4 высококремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса. Особенно перспективно его применение в хими5 ческом машиностроении при производстве ответственной реакционной аппаратуры, оно может быть использовано также в энергетическом и атомном машиностроении при изготовлении узлов и деталей из указанных сталей.

Формула изобретения

Способ сварки плавлением преимущественно коррозионностойких высококремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса, включающий принудительное охлаждение шва околошовной зоны на ветви падения температур тер20 мического цикла со скоростью не менее 200 С/с, о т л и ч а ю щ и и " . с я тем, что, с целью повышения механических свойств сварных соединений путем повышения пластичности, 25 сварку ведут при нагреве околошовной о зоньг и шва в диапазоне 600-900 С температур нагрева термического цикла со скоростью не менее 60 С/с.

1333502

Продолжение таблицыУсловия сварки

Свойства сварного соединения

Относительное удлинение, Х

Околошов ая эона ов

180-180 30-40

30-40 1,4-1,6

1&0"I80 30-40 35-40 1,4-1,6

60

800-700

То ие!

«н»

70

Ц р и м е ч а н и е. Опыты I и 2 аналоги; опыты 3-5 прототип. Свойства сталей ЭП-794 н ЭИ-654 в исходном состоянии: относительное удлинение - 30-402; ударная вяэкость " 1,2-1,6 ИДк/м и угол эагиба 180 град. - приняты эа покааатель (критерий) качества сварных соединений. л

Составитель Л. Назарова

Техред В. Кадар Корректор Л. Бескид

Редактор А.Лежнина

Заказ 3908/13 Тираж 974 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Скорость нагрева на ветви нагрева

ТЦС, С/с

Интервал температур нагрева на ветви нагрева THC о

Скорость охлаждения температур

ТЦС, С/с

Интервал температур на ветви падения

ТЦС, С

Угол эагиба, град.

120-150 20-25 !

40-170 20-25

Ударная вяэкость шва, ИЦкlм

20-25 0,9-1,2

20-25 1,0-1,2