Способ термической обработки сварных соединений

 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении сварных труб для электростанций . Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обработки сварных соединеиий сложной конфигурации и в труднодоступных местах. Для этого сварное соединение нагревают по периметру трубы на ширину зоны нагрева h(0,6-2,0)D, где D - диаметр трубы, на расстоянии от ближайшего края сварного шва 1 3-10 Т . D-S, где Т - абсолютная температура нагрева, Б - толщина стенки трубы, до температуры на 50-100°С ниже начала -аустенитного превращения стали. 2 шт., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) с1 С 21 D 9/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4277800/23-02 (22) 04.06. 87 (46) 23,11.88. Бюл. М 43 (71) Всесоюзный теплотехнический.научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) Ф.А.Хромченко, В.Г.Гриненко и В.ГД1мачков (53) 621. 785 ° 79(088.8) (56) Николаев Е.Н., Короткин И.М,, Термическая обработка токами высокой частоты. — М.: Высшая школа, 1970, с, 65-77.

Там же, с, 120-124, рис. 44.

„Л0„„14 91 4 Ai (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении сварных труб для электростанций. Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обработки сварных соединений сложной конфигурации и в труднодоступных местах. Для этого сварное соединение нагревают по периметру трубы на ширину зоны нагрева Ь=(0,6-2,0)D, где D — диаметр трубы, на расстоянии от ближайшего края сварного шва 1=

4. C

=3 10 Т ° D S где Т вЂ” абсолютная Ж температура нагрева, S — толщина стен- у ки трубы, до температуры на 50-100 С МФ ниже начала аустенитного превращения стали. 2 нл., 1 табл.

1439134

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении сварных труб для электростанБ ций °

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обработки сварных соединений сложной конфигурации и в труднодоступных местах. 10

На фиг. 1 изображена схема проведе ния термообработки углового шва при1 варки доньппка к коллектору; на фиг,2схема распределения температур по

; длине парового коллектора. 15

Изделие (фиг. 1), подлежащее тер мообработке, например паровой коллектор, состоит из распределительной обечайки 1 с пароотводящими трубами

2 и доньппком 3, приваренным к обечай- 20

1 ке 1 угловым сварным швом 4.

Способ реализуют следующим обра". зом. Изделие подготавливают к термообработке (высокому отпуску) после у еварки для чего на основном метал- 25 ле донышка 3 устанавливают источник нагрева (не показан), обеспечивающий его нагрев на ширину h,. равную О,б2,0 диаметра D донышка 3. Конкретная ширина h определенная расчетно-экспериментальньпл путем, составляет 0,,60,8 D для доььппка диаметром до 400 мм, 0,8-1,2 В для труб донышек диаметром

400-250 мм и 1-2 Э для доньпнек диаметром 250-60 мм. Минимальные и максимальные значения ширины в приведенных соотношениях выбраны из условия обеспечения заданного распределения температур по длине донышка 3, которое определяют экспериментальным путем (фиг. 2).В качестве источника нагрева можно испольэовать индукторы индукционного нагрева, нагреватели сопротивления, кольцевые газовые горелки и т.д. Задаваясь определенной величиной 45 температуры Т, которая на 50-100 С ниже начала аустенитного превращения и составляет, например, для стали

15Х1М1Ф 910-950 С (1183" 1223 К), определяют расстояние 1 от края нагреваемой зоны до ближайшей линии сплавления сварного шва 4 по формуле

1=C T «rD Б где S - толщина стенки доньппка;

С вЂ” размерный коэффициент „равный

3 10 1/К для стали 15Х1МlФ;

Т вЂ” абсолютная температура нагрева.

Нагрев основного металла до температуры Т не должен вызвать перегрева основного металла на ширине h и должен обеспечить заданное распределение температуры по длине сварного соединения.

Затем закрепляют источник нагрева на заданном расстоянии от ближайшей линии сплавления сварного шва, включают его и нагревают основной металл донышка по периметру на ширине h.

В результате чего основной металл на указанной ширине нагревается до 910950 С, которая снижается на участке до 740-750 С, а в районе сварного о шва составляет 740-710 С, т.е. заданной температуры термообработки. График распределения температур в сварном соединении представлен на фиг.2.

Выдерживают сварное соединение при данной температуре в течение необходимого времени„ после чего его медленно охлаждают.

Перина h нагреваемого участка, на котором размещают нагреватель, составляет 0,6-2,0 диаметра трубы. Данная ширина нагрева должна обеспечивать необходимую тепловую инерционность для нагрева термообрабатываемого сварного шва до заданной температуры. С уменьшением диаметра трубы от 252 до 60 мм тепловая инерцион ность нагреваемого участка при постоянной ширине h снижается, поэтому его пырину увеличивают до 2 диаметров D.

С увеличением диаметра D нагреваемого участка (свьппе 400 мм) для уменьшения тепловой инерционности ширину h нагреваемого участка уменьшают до О,б диаметра D трубы.

Указанные значения ширины h зоны нагрева в зависимости от диаметра D трубопроводов из перлитых сталей устанавливают экспериментальным путем при термообработке большого числа сварных соединений в процессе монтажа и ремонта оборудования ТЭС.

Формулу для расчета расстояния Х от края нагреваемой зоны до ближайшей линии сплавления сварного соединения определяют на основании экспериментальных данных, полученных при термической: обработке оборудования на ТЭС.

Пример l. .Термообрабатывают (" отпусками" ) сварные соединения трубопроводов иэ стали 15Х1М1Ф трех типоразмеров ф 636 36, 325 45 и

14391

133 10 мм. На каждый из трубопроводов с одной стороны от сварного шва надевают нагреватели сопротивления.

Ширину нагреваемой зоны для каждого

5 типоразмера трубы выбирают как в предлагаемом интервале, так и за его пределами. Расстояние от края нагреваемой зоны до ближайшей зоны сплавления шва (мм) определяют по формуле

3 10-4Т Р Д

После термообработки (высокого отпуска) сварных соединений определяют твердость металла шва, по кото- 15 рой судят о качестве термообработки.

Полученные данные представлены в таблице.

Из таблицы видно, что сварные соединения, термообработанные согласно 20 предлагаемому способу, имеют твердость в пределах 180-230 НВ, что свидетельствует о хорошем качестве термообработки. На таком же уровне находится твердость сварных соединений, 25 термообработанных в электропечах на специализированном заводе. Термообработка, проведенная с отступлениями от предлагаемых в способе соотношений, приводит или к недоотпуску (НВ= 30

=260), или к разупрочнению (НВ=150).

Пример 2. При выбранных в приведенном примере 1 значениях h u

1 температуру нагрева основного металла выбирают равной 900 С, т.е. на

o100 С ниже начала аустенитного превращения для стали 15Х1М1Ф. Температура в районе сварного шва при этом сосо тавляет 710 С, т,е. в заданных преI делах, рекомендуемых для термообра- 4р ботки шва.

Пример 3. Температуру нагрева основного металла выбирают при тех же условиях равной 950 С, т,е. на 50 С ниже начала аустенитного пре- 4> вращения для той же стали. В этом случае температура в районе сварного

34 4 шва 740 С, т.е. также в заданных пределах. За пределами указанного диапазона температуры нагрева основного металла температура в районе сварного шва не соответствует рекомендуемым значениям, Способ позволяет обеспечИть проведение термообработки сварных соединений элементов энергооборудования, имеющего сложную конфигурацию, находящихся в трупнодоступных местах, беэ их предварительного демонтажа, за счет нагрева сварного шва теплопроводностью от основного металла.

Лабораторные исследования распределения температур по длине сварных соединений, нагреваемых по предлагаемому способу, показывают, что на всех типоразмерах труб в районе сварного шва достигается заданная температура.

11;чество термообработанных сварных соединений практически не уступает сварным соединениям, термообработанным в электропечах.

Формула изобретения

Способ термической обработки сварных соединений преимущественно в трубах из стали 15Х1М1Ф, включающий локальный нагрев до заданной температуры, выдержку при этой температуре, охлаждение, отличающийся. тем, что, с целью расширения технологических воэможностей путем обработки сварных соединений сложной конфигурации и в труднодоступных местах, нагрев осуществляют по периметру трубы на ширину зоны нагрева h--(0,62,0)D, где D — диаметр трубы, на расстоянии от ближайшего края сварного соединения 1=3 10 11 K) T DS, где

Т вЂ” абсолютная температура нагрева;

Я вЂ” толщина стенки трубы, до температуры на 50-100 С ниже начала аустенитного превращения стали.

1439134

Тн ердо сть, НВ

Расстояние, мм

636 38

260

42,0

h=095D=318

h=0,6D=381

h=0,7D=445

h=0,8D=508

230

210

180

Ь=0,93=5 72

150

325 45

h=0,7D=227

260

33,0

В=О,BD=260

230

h= 1D=325

210

h=1 2D-390

180

h--1,3D--442

150

h=0 9D= 120

260

133 10

10,0

230

h=1 D=1 33

h=1, 5D=200

210

180

h=2D=266

h=2,1D=280

150

Диаметр 1Пирина нагреваемой трубопрово- зоны мм да, мм!

439134 Я нолленыор

Составитель А. Кулемин

Редактор Н.Гунько Техред М,дидык Корректор М.Шароши

Заказ 6041/25 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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