Способ сварки и наплавки корпусных конструкций

 

Изобретение относится к сварке и наплавке закаливающихся и дисперсионнотвердеющих сталей перлитного класса и может быть использовано в теплоэнергетике. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем получения металла щва с заданными механическими свойствами . Сварку, или наплавку ведут послойно с чередованием слоев из углеродистого и легированного металла с полным переплавом каждого углеродистого слоя металла . Толщину слоя легированного металла выбирают из соответствующего соотношения. В качестве металла для наплавки легированного слоя выбирают металл, длительная прочность которого составляет 60-90% длительной прочности основного металла. Задаваясь определенной долей углеродистого металла, при полном его переплавлении, обеспечивают получение металла шва заданного химического состава с заданными механическими свойствами. I з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 23 К 9/04

Д Р Г . и 1П .".,1 6, j

", nl,-г:; " (:,": C) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ CHHT СССР (21) 4065853/24-27 (22) 12.05.86 (46) 23.03.89. Бюл. № 11 (71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им. Ф. Э. Дзержинского и Проектно-технологический институт «Энергомонтажпроект» (72) Ф. А. Хромченко, А. E. Анохов, И. Н. Ворновицкий, В. Г. Шмачков, И. В. Федина и А. Н. Телкова (53) 621.791.754 (088.8) (54) СПОСОБ СВАРКИ И НАПЛАВКИ

КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к сварке и наплавке закаливающихся и дисперсионнотвердеющих сталей перлитного класса и может быгь использовано в теплоэнергетике.

Изобретение относится к сварке закаливающихся и дисперсионно-твердеющих сталей перлитного класса и может быть использовано в теплоэнергетике и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем получения металла шва с заданными механическими свойствами.

Способ осуществляют путем послойной наплавки в разделку кромок с чередованием слоев из углеродистого и легированного металла и с полным переплавом каждого углеродистого слоя металла. В качестве металла для наплавки легированного металла выбирают металл, длительная прочность которого составляет от 60 до 90% длительной прочности основного металла. Это обеспечивает длительную прочность сварных соединений при высоких температурах.

Толщину легированного слоя металла выбирают из соотношения

ÄÄSUÄÄ 1466881 А 1

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем получения металла шва с заданными механическими свойствами. Сварку или наплавку ведут послойно с чередованием слоев из углеродистого и легированного металла с полным переплавом каждого углеродистого слоя металла. Толщину слоя легированного металла выбирают из соответствующего соотношения.

В качестве металла для наплавки легированного слоя выбирают металл, длительная прочность которого составляет 60 — 90% длительной прочности основного металла. Задаваясь определенной долей углеродистого металла, при полном его переплавлении, обеспечивают получение металла шва заданного химического состава с заданными меха н и чески м и свой ства м и. 1 з.ll.ô-лы.

2 где б„— толщина углеродистого слоя, мм; с,т,n — опытные коэффициенты для хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых стылей, c=238,48 кгс/мм, m=60,58 к c/мм и и=5,13 кгс/мм - ;

W — — скорость охлаждения легированного металла ниже точки перекристаллизации, С/мин;

HV — заданная твердость металла шва, > кгс/мм .

Прил ер 1. В корпусе турбины из стали

20ХМЛ обнаружены трещина глубиной 45 мм и длиной 480 мм. После удаления дефекта выборка имела размеры 500х65х50 мм. Толщина стенки корпуса в месте повреждения составила 80 мм. Из условий эксплуатации известно, что оптимальная трешиностойкость ремонтной заварки обеспечивается при твердости металла шва Н1 =

=240 кгс/мм .

Перед сваркой выборку и прилегающую к ней зону нагревают до 200 С. На поверхность выборки наплавляют первый облицовочный слой углеродистыми электродами

1466881

ТМУ-21, Я 3 мм. Толщина облицовочного слоя 2 мм. Сварку выполняют на следующих режимах. 1, =80 — 90 А, U=25 — 27 В, V =3--4 м/ч. В качестве легированных электродов используют электроды марки

ТМЛ-1 Я 4 мм, длительная прочность !

Ф. (6jo) которых при рабочей темнерату ре (1=540 С) составляет 0,68 6;ф " основного металла. Сварку легированного слоя производят таким образом, чтобы обеспечить полное переплавление предыдущего (углеродистого) слоя. Режим сварки легированного слоя следующий: 1 =160 — 180A, U== — 25 — 30 В; V- =4 — 5 м/ч. Толщину легированного слоя определяют из указанного соотношения, принимая К==5 С/мин, à HV==240 кгс/мм . Расчетная толщина легированного слоя составляет 5,64 мм.

Заполнение выборки после облицовки ее поверхности осугцествляют также последова. тельным чередованием углеродистого слоя

,.толщиной 2 мм и легированного слоя толщиной 5 — 6 мм с полным переплавлением

: углеродистого слоя.

Пример 2. В. корпусе стопорного клапана из стали 15ХМ1ФЛ обнаружена трещина глубиной 55 мм и длиной 380 мм. После удаления дефекта выборка имела размеры 400х58х65 мм. Толщина стенки корпуса в месте повреждения составила 120 мм. Из услоьий эксплуатации установлено, что оптимальной твердостью металла шва с позиции хрупкого разрушения HV==260.

Ремонтную сварку производят с предварительным и сопутствующим подогревом при

250 С. Г1ервый облицовочный слой выполняют электродами марки ТМУ-21, О 3 мм (углеродистый слой) с толщиной наплавляемого слоя 2,5 мм. Второй облицовочный слой наплавляют электродами марки ТМЛ-З, Я

4 мм, длительная прочность наплавленного металла которых при температуре эксплуатации 560ОС составляет 0,82 от длительной прочности основного металла. Сварку выполняют на следующих режимах: для углеродистого слоя 1„=90 — 100A, U=25 — -ЗОВ, V =3--4 м/ч; для легированного слоя

1, =170 — 190А, U=25 — ЗОВ, V =3—

3,5 м/ч с таким расчетом, чтобы каждый последующий легированный слой полностью переплавил предыдущий углеродистый слой.

Расчетная толщина легированного слоя составляет 10 мм. Заполнение разделки выборки осуществляют аналогично нанесению облицовочных слоев последовательным чередованием углеродистого слоя толщиной

2,5 мм и легированного слоя толщиной 10 мм.

Исследования химического состава наплавленного металла показали, что задаваясь определенной долей углеродистого металла, при полном его переплавлении, обеспечивается получение металла шва заданного химического состава с заданными механическими свойствами. Так, расчетно-эксФорл ула изобретения

1. Способ сварки и наплавки корпусных конструкций преимущественно из закаливающихся и дисперсионно-твердеющих сталей перлитного класса, при котором производят

25 наплавку чередующимися слоями с использованием углеродистого и легированного присадочного металла, отличающийся тем. что, с целью повышения качества сварных соединений путем получения металла шва с заданными механическими свойствами, на30 плавку легированного слоя ведут с полным переплавлением углеродистого слоя, а толщину слоя легированного наплавленного металла 6, выбирают из соотношения

35 где 6д — толщина углеродистого слоя, мм;

c,m,n — опытные коэффициенты для хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей, с=

= 238,48 кгс/мм -, m=60,58 кгс/мм- и n=5,13 кгс/мм- ;

W — скорость охлаждения легированного металла ниже точки перекристаллизации, С/мин;

H V — — заданная твердость металла LLj Bd, 45 кгс/и м-.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что с целью обеспечения длительной прочности сварных соединений при высокой температуре, металл для наплавки легированного слоя выбирают в зависимости от дли50 тельной прочности основного металла по соотношению

Ф е

0,96црп,jO61o<)0,66joL иь.! где 6jo—

oi)

6 I 0Lo w j длительная прочность легированного металла шва и ри рабочей температуре на базе 10 часов; длительная прочность основного металла при рабочей температуре на базе 10 часов. периментальным путем установлено, что выполнение ремонтной сварки корпуса цилиндра среднего давления (пример 1) с применением углеродистых электродов марки

ТМУ-21, Я 3 мм и легированных электродов ТМЛ-1, Я 4 мм (Cr=0,96%, Мо=

=0,65%) обеспечивает получение металла шва твердостью НV 240 и содержанием легирующих элементов промежуточного сос10 тава: Cr=0,77%, Мо=0,52%, Технико-экономический эффект достигается за счет исключения необходимости в разработке новых марок электродов для каждого конкретного случая ремонта корпусного оборудования с учетом условий его

)5 эксплуатации и напряженного состояния, а также за счет повышения надежности эксплуатации восстановленного оборудования.