Способ сварки плавлением стыковых соединений труб

 

Изобретение относится к технологии сварки неплавящимся электродом с предварительно укладываемым присадочным элементом и может быть использовано в химическом, энергетическом строительстве и других отраслях народного хозяйства, особенно при сварке труб. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений и производительности при сварке рафинированных сталей с малым содержанием серы и других активных элементов. На предварительно выполненную на соединяемых кромках со стороны дуги проточку укладывают выступающий над кромками присадочный элемент (ПЭ), который расплавляют в процессе сварки. ПЭ выбирают с повышенным содержанием серы. Ширину ПЭ берут равной 0,8...1,0 толщины свариваемого металла, величину заглубления ПЭ в проточку устанавливают по расчетной формуле. Высоту выступания ПЭ устанавливают равной 0,3...0,5 толщины свариваемого металла. Количество проходов, необходимых для получения сварного шва, устанавливают в зависимости от ширины ПЭ. Если она составляет менее 3 мм сварку ведут за один проход, 3...6 мм - за два прохода, свыше 6 мм - за три прохода. При сварке сталей различного химического состава ПЭ выполняют комбинированным из частей по химическому составу, близкому к химическому составу свариваемых материалов. Эти части располагают в проточке противоположно кромкам, имеющим другой химический состав. При двухпроходной сварке сталей различного химического состава первый проход осуществляют со стороны части ПЭ, содержащего в своем составе химические элементы, которые увеличивают проплавляющую способность дуги. При трехпроходной сварке первых проход выполняют по центру ПЭ со сквозным проплавлением, а затем осуществляют поочередную его сварку по краям с неполным проплавлением, при этом возможно применение сварки с использованием трех дуг. Способ обеспечивает возможность сварки сталей одного структурного класса, но различных по химическому составу и свариваемости, а также рафинированных сталей и разнородных металлов. 7 з.п. ф-лы, 14 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ПЛАНТ СССР (21) 4370648/24-27 (22) 27 ° 01.88 (46) 23.08.90. Бюл. N - 31 (71) Проектно-технологический институт "Знергомонтажпроектв (72) С.А. Белкин, А.В. Ротштейн, Ю.M. Фролов и Б.M. Буренов (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 524641, кл. B 23 К 9/16, 1974.

{54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ (57) Изобретение относится к технологии сварки неплавящимся электродом с предварительно укладываемым присадочным элементом и может .быть использовано в химическом, энергетическом строительстве и других отраслях народного хозяйства, .особенно при сварке труб. Цель изобретения — повышение качества сварных соединений и производительности при сварке рафинированных сталей с малым содержанием серы и других активных элементов, На предварительно выполненную на соединяемых кромках со стороны дуги проточку укладывают выступающий над кромками присадочный элемент (ПЭ), который расплавляют в процессе сварки. ПЭ выбирают с повышенным содержанием серы. Ширину ПЗ берут равной 0,8...1,0 толщины свариваемого металла, величину заглубления ПЭ .в проточку .устанавливают по расчет„„SU„„1586874 А 1 (51)5 В 23 К 9/16 ной формуле. Высоту выступания ПЗ устанавливают равной 0,3 до 0,5 толщины свариваемого металла, Количество проходов, необходимых для получения сварного шва, устанавливают в зависимости от ширины ПЭ. Если она составляет менее 3 мм, сварку ведут за

1 один проход 3 до 6 мм — за два прохода, свыше 6 мм — за три прохода. При сварке сталей различного химического состава ПЭ выполняют комбинированным из частей по химическому составу, близкому к химическому составу свариваемых материалов. Эти части располагают в проточке противоположнс кромкам, имеющим другой химический состав . При двухпроводной сварке сталей различного химического состава первый проход осуществляют со стороны части ПЭ, содержащего в своем составе химические элементы, которые увеличивают проплавляющую способность дуги. При трехпроходной сварке первый проход выполняют по центру ПЭ со сквозным проплавлением, а затем осуществляют поочередную его сварку по краям с неполным проплавлением, при этом возможно применение сварки с использованием трех дуг. Способ обеспечивает,возможность сварки сталей одного структурного класса, но различных по химическому составу и свариваемости, а также рафинированных сталей и разнородных металлов. 7 з.п . ф-лы, 14 ил., 1 табл.

1586874

Изобретение относится к сварке, в частности к способу сварки стыковых соединений неплавящимся электродом с предварительно укладываемым присадочным элементом, и может быть использовано в химическом и энергети-. ческом строительстве и в других отраслях народного хозяйства при сварке ответственных конструкций из ста- 10 .лей одного структурного класса,, различающихся по химическому составу и свариваемости, а также при сварке рафинированных сталей и разнородных материалов. t5

Целью изобретения является повыше ние качества сварных соединений и производительности при сварке рафинированных сталей с малым содержанием серы и других активных элементов.

На фиг.1-6 представлены основные типы присадочного элемента соответственно целое прямоугольное кольцо, то же скосом одной грани; составное (no высоте заглубления); целое коль- 25

" цо с заглублением в одну свариваемую кромку для сварки рафинированной стали с нерафинированной; составное (вдоль оси трубы) кольцо из частей с различным химическим составом для сварки рафинированной стали с нерафинированной; целое круглое кольцо (из проволоки); на фиг. 7-9 — схема сварки с целым кольцом прямоугольного сечения за два прохода; на фиг. 10-12 — схема сварки с целым кольцом прямоугольного сечения за три прохода; на фиг.13 и 14 — схема . сварки с целым кольцом прямоугольноГО сечения за один проход. 40

Способ осуществляют следующим Образом.

В зависимости от толщины и химического состава свариваемого металла 45 по табл.! выбирают тип присадочного элемента.

Ширину присадочного элемента берут равной 0,8...1,0 толщины свари « ваемого металла, величину его за- 50 глубления h в проточку устанавливают по формуле ол(1- 7 )К (1)

ЭТ

55 где 0 — толщина свариваемого металла, мм;

S — содержание серы в основном

М металле, %;

S — содержание серы в присадсчи — ном элементе, Ж;

S — содержание серы в присадочном элементе, принятое за эталон, %;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние других активных элементов в основном металле и присадочном элементе, а высоту выступания присадочного элемента над кромками устанавливают равной 0,3 ° ..0,5 толщины свариваемого материала, Коэффициент пропорциональности К учитывает влияние других активных элементов в основном металле и присадочном элементе, которые следует учитывать только при значительной разнице в их содержании. При небольшой разнице в содержании активных элементов коэффициент К принимается равным 1, в других случаях устанавливается по формуле

«+

n. фь 8,« эт где КО,КА - коэффициенты эквив ентности действия кислорода и других активных элементов по отношению к содержанию серы, коэффициент эквивалентности. которой принят за 1; О), Я вЂ” содержание кислорода и м других активных элементов в свариваемом металле,%;

$0/|,(Aj — содержание кислорода и других активных элементов в присадочном элементе, %; 0,(AJ - — содержание кислорода, серы и других активных элементов, принятое за эта- лон для присадочного элемента, нли содержание по ГОСТУ.

Для применения присадочного элемента других сечений (фиг.2,4 и 6) или состоящего из составных частей по высоте заглубления (фиг.3), отличных от прямоугольного (фиг.1), принятые размеры корректируют, исходя иэ условий обеспечения неизменной площади сечения и постоянной доли участия присадочного элемента в образовании сварного шва.

Размеры частей присадочного элемента с различным химическим составом выполненных швов.

Выбранные размеры присадочного элемента обеспечивают размеры сварного шва в соответствии с заданными по. технической документации.

Результаты химического анализа основноro ме-.àëëà по линии сплавленияи металла шва при сварке отечественнои

tt II стали со сталью фирмы Сандвик и

"Кобе Стел" приведены в табл.3.

Благодаря выбранным величинам заглубления присадочного элемента,в основной металл все стыковые соедииеа ния одной толщины из разных материалов свариваются на одном и том же режиме.

Способ обеспечивает возможность сварки сталей одного структурного класса, но различных по химическому составу и отличающихся по свариваемости, возможность сварки указанных сталей на одном и том же режиме при применении расчетйой величины заглубления, облегчение процесса сварки за счет изменения размеров лрисадочного элемента, возможность сварки рафинированных сталей и разнородных металлов.

Формула изобретения

1. Способ сварки пяавлением стыковых соединений труб, при котором на предварительно выполненную на соединяемых кромках со стороны дуги проточку укладывают выступающии над кромками присадочный элемент, ширину и высоту которого выбирают в зависимости от.толщины свариваемого металла, а сварку производят путем расплавления присадочного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений и производительности при сварке рафинированных сталей с малым содержанием серы и других активных

S 158687 выбираются опытным путем с четом обеспечения химической однородности металла шва по выбранным элементам, а также получения шва с требуемым

5 химическим составом.

Присадочный элемент обычно изготавливают из труб отечественного производства большего типоразмера, обеспечивающего требуемые размеры при- 1ð садочного элемента, с большим содержанием серы, чем у свариваемого металла, При равном или меньшем со держании серы.в присадочном элементе заглубления его в основной металл не требуется. Содержание серы в приса- . дочном элементе не должно превышать допустимого значения по требованиям

ГОСТа (например, для стали 08Х18Н10Т

0,027). Присадочный элемент может. .. 20 быть изготовлен из сварочной проволоки с теми же требованиями по содержанию серы.

Сборка сварного соединения с заглублением предварительно выбранного 25 присадочного .элемента осуществляется по возможности без боковых и вертикальных зазоров. Зазоры не должны превышать 0,3 мм.

Сварка соединения с предваритель- 30 но уложенным присадочным элементом осуществляется за два прохода. Во время первого прохода проплавляют основнои металл с частичным расплавле- ° нием йрисадочного элемента путем установки горелки под углом 60-70 к сваринаемой поверхности, а при втором проходе расплавляют оставшуюся часть присадочного элемента, располагая горелку над ними или также 40 под углом .60-70 О (фиг. 7-9) .

При достаточно большой ширине при. садочного элемента 6 мм сварку осуществляют за три прохода, сначала выполняя сквозное проплавление по цент-. 45 ру, а затем сварку ведут поочередно по краям присадочного элемента или одновременно двумя или тремя горелками, расплавляя оставшуюся часть присадочного элемента (фиг.10-12). При достаТочно малой ширине присадочного . элемента (3 мм ) сварку ведут за один проход, выполняя сквозное проплавление,с одновременным расплавлением всего присадочного элемента (фиг.13 . и !4).

Производят импульсно-дуговую свар- ку с шаговым перемещением неплавящегося электрода стыковых соединений

4 6 труб Р57r3,5 ми иа стали 08Х1810т отечественных поставок и поставок зарубежных фирм (".Кобе Стел", "Сумитомо", "Сандвик" ), )57w1II25 фирмы

"Валлоурес", ф 121> 5 мм иэ стали

10ХСНД (электрошлакового переплава), а также труб отечественного производства с трубами фирм "Кобе Стел", и "Сандвик".

Типы и размеры присадочного элемента, применяемого при сварке, приведены в табл.1, в табл.2 — размеры

1586874

К > и КА

И„Ыэлементов, присадочный элемент берут с повышенным содержанием серы шириной,равной.0,8;..1,0 толщины свариваемого металла, а величину заглубления h 1трисадочного элемента в проточку устанавливают по формуле ь-0.56(l — " -" )- K, 8эт где Π— толщина свариваемого металла, мм, S — содержание. серы в свариваеМ мом металле, ;

S — содержание серы в присадочи ном металле, %;

S. " содержание серы в присадочном металле, принятое за эталон, ;

К вЂ . коэффициент пропорциональнос— ти, учитывающий влияние других активных элементов, определяемый по формуле коэффициенты эквивалентности действия кислорода и других активных .элементов по отношению к содержанию серы„ коэффициент эквивалентности которой принят за 1; содержание кислорода и других активных элементов в свариваемом металле, %; содержание кислорода и других активных элементов в присадочном металле, ; содержание кислорода и других активных элементов в присадочном металле, принятое за эталон, X. при этом высоту выступания присадочного элемента устанавливают равной

0,3-0,5 толщины свариваемого металла, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при ширине присадочного,элемента менее 3 мм сварку ведут за один проход, 3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при ширине присадочного элемента 3. до 6 мм сварку ведут за два прохода.

4. Способ bio п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что при ширине. вставки более 6 мм сварку ведут за три прохода.

5, Способ по пп, 1-4, о т л н ч а ю щ и Й с я тем, что при сварке сталей различного химического состава присадочный элемент выполняют комбинированным из частей, по химическому составу близких к химическому составу свариваемых металлов, причем эти части в проточке располагают противоположно кромкам, имеющим другой химический состав.

6. Способ по пп. 1,3,4 и 5, о т— л и ч а ю шийся тем, что первый проход ведут со стороны части элемента, содержащего в своем составе химические элементы, которые увеличивают проплавляюшую способность дуги.

7. Способ по пп. 1,4 и 5, о т— л и ч а ю.шийся тем, что сначала выполняют сквозное проплавление по центру присадочного элемента, а затем ведут сварку по его краям с неполным проплавлением.

8. Способ по пп. 1,4,5 и 7, о тл и ч а ю шийся тем, что сварку ведут тремя электродами.

an

°

ОЪ о

СО

Ctl Cta

СЧ Л

СЧ

an

С4

МЪ л

В

ttl

««0l

A Ф

СЧ СЧ

1 1

° Ф СО

СЧ

СЧ

С0

С4

СЧ ь

С4 ! сО

С !

ОЪ

СЧ чС

Ф м\

ССЪ

С

Ф

ССЪ л

Ф

СЪ

С Ъ

СЧ о й

С Ъ

СО

СЧ

26

l5 tt!

О 1

С С

° Ч

С! и Ъ л

ОЪ о

ln л

ltl о

ОЪ л

an

СЧ

ОЪ

Ю а °

6! %

« I I

ОЪ

СС о

Ю

1 I ! ь .

Ю ь а !

tC

СО

О I

ы

41 о а — Ъ

Х СЪ

СО al

СС

al

40 I о о

I и

4 V ов

I !

О v

СО 41 р х at

40 I о о и

Сч а1 Ю Ф

1 1 и С.

С 1 сч л иЪ Ъ о о. 1 х !

ОЪ М п1

ОЪ

an

С \

ССЪ

С Ъ

Ю.Ф

Ф

С Ъ

СЪ.Ф о

Ю о

t ь

tn

С!Ю ос о о

Ь 1

Ф

Ф

Ф

6й

I. I

ОЪ

Ю ь ь

40 ооо оо

СС

Ю

D о

С" Ъ

Ю

Cl

СО о

Cl о

Ф

Ю

Ю

Ю

С Ъ ь а о

Ю

Ю о

Н и СЪ

u x х е

I щ н а о а

О

CO 4l

Х al

СО I ь о й

Н al о в

Х v

СО 41

_#_

44 4l tC

СО I СО

oox н 6

gR

:-(a0 и

НО

О ЪС й

h f

СО ОО е83

4l 1

ОЮО

yl

О ю и

1 !

1

1

I и и

40 4l

» «t0

Х О

СО Х

СО

4l о

tC О

tI Х

О О

Х 4

40 И

D- =О=

atl

СЧ

О

1 л

О Ъ

Ъ м\ л

ОЪ

С Ъ

Ъ

С

ОЪ

ОЪ м л

ССЪ

С \ л

ОЪ

ltl

СЪ

С

ОЪ

l/Ú м х

С

ОЪ

an

СЧ

1 41 — Ч!

t ! 1 t

I

СС а1

Л! и о

М ООО О

1 ха Ф Ct ta

1 I !.СС 1

*,! о

VI ОО

О

81õù(1!caC!

14 "..

CC 1

О 1

2 I 1v v 1 а, 1-" — — 4

1 I

1 са

1 I 4I о Х

1 C Ol..

1 и

l 1-с а ©1586874

1586874

1

I о

Ol

О, О.1

Э 1 счЖ I

I

I

1 лО I

1 (4 .Ф оо

-г-м. мъсчгъсч ооооооооо

I I 1 I мъ о

A 1 ф

0I о а

Х с"Ъ

4I (Ч

-о с ъ 0 сч м сч сч м м сч о о с ч с ъ Ф (ъ сч nl с ъ о с ъ

С 1

3O !

1 б I

1 1

I $ I

I ф 1 00

Х 1

Х I — -Ч

O 1

Д 1 и 1

I I

1 е I

О СЧ мЪ м

an л о о о о о оо

1 оооооооо

1 1

z о х х о с о

3 о

ы

2 !

СЪ ООЛ0 ОО

cn w мъ О t с 3 .0 О

1 а 1

1 Id 1

1 Ж 1

t coìò ((3 Л О мЪ сч мъ

Ф (ОсЧ

М М -0

СЧ МЪ 3 сО п1 Π— 4 — — и

1 -ъ 1

Х 1 cd V I

I !

1 !

I

I

1

1 !

1 I + I

an мъ мъс\фмфммъл

0 (О оа (ч (О ос с \ an oa

СЧ СЧ С 3 Са! СЧ СЧ С \ СЧ СЧ сч

I мЪ мЪ Л ф»МЪфо -0 (4(3(3(\СЧМ мЪ сч мъ лмс

С 4 С 4 о о— с(Ъ

an МЪ Л

О 0 С вЂ” 00 СЧ

-т л мЪ ло о— с с 4 CO С 3 IO оф оо

Л«ОО О ооо-I

Π— — 1

-Омъ О о о о с 3 (Ъ оо (4 с \ оо

an м мъ м оооо

+ + 1 о о

«: (I х

Е» Э о ф

= v

CO Э

Х Ol (О f о о

I х

1-4 Ol

О Itl

v (О Э

Х 0

CO f о о х

Э

l0

v

OI х

Э IC

f ф о х

1- о (О х (О ь

+! +I .Ф Ф

nt сЧ оо

+1 +1 мъ an оо

Ч со о

+1 +1

an an

aCI мЪ (4

С 3

3(ВС

t л мъ мЪ и

OI о а

» ж о (О

- с х ф

CO tO о= ч м

Е»

О ж

Ю х (О о! о

Ю X о

Х 1(О

z х X

«o u

ЮО (.3 ф мЪ

СЧ

-Ф

3 с

an с/\

Ъ

34

an с Ъ

Г

I(\

1

1

I

1 Х

I 4I

1 е

I и

1 ФБ

I .о

I Х

1 Р о

1 3

I (О

I Х

I O

I

1

1 !

I

I

1

1

I

1

I

I ф

1 1

I Э

1 X

1 Ф о

I t0 о

I Х

v о

1

I

I

1

I

I !

Ъ

1

I ! !

Ы 1 1 ° I

Х I 001

Х1 ф

I Х 1 1 ф oI 1 "I со 1 Ol I о ф ! 1 VXI !

1 Х ° и 1

I CO td 1

1 1 ! Г

1 1 1 " 1

1 2 1 Х ф I а f a

1 Ol I X td X I

-=3 х

1 Ol l I

1 ф I 1

1 Оа 1 1 1

1 1 И Э Х 1

1 1 ф Х Е I

1 I Ol X I а е но х о 1 а 1

1 х Э0«0 1

1-- —

1 I 1

1 И Ol 1

1 ф Х0чм 1

0l Х 1 а э 1 (С ф О

1 !

Ol I! а ф 1

I X 1

td I х I

1 Х Ф I

I Х» С X I

xxxz х

1 1 I! 4l и 1 о хс 1

v - xx I

OI e

I С I ххо

1 (-4 03 с 1

1 I

1 Х 1

1 l

I 1- I

I u l

1 I

1 03 I

1 3« 1 а 1

I (0 1

1 Z: I

1 .1

1 I

1 I

1 Я 1

1 Х I

1 430

1 с! I

1 О. 1

О (О 1

I X I

x a

1 f-c I- мъ мъ an an мcocnco1 (Ч С4 (Ъ С \ (Ъ (4

1 мЪМ ОВМф О

03

3(» х а х f х си ее

»а

l » х f хвя и ф офс

Х -cd ххэ х u ехо

М OI «I о ф сох осх сох (0

X f

o zx

Х Э Ol эхо х о ф

43 (Х

Xf-o арф

O Cf V о е

Х OI Х ахх сох а е

tC X и ф о эфх

Й и и сс ф 03 С о с. и ао е э и н z

» в

u oI о аф х фха охе

x x

43 K IO

» cO ааа

IO ф

o=е

ы ф х х хcag ф Е а э ф cd и м.("! е 5868". i

I I

СЧ Се1 N ооо е ооо

c 1 1

cd 1!

1 !

Х I и о .

Q,Ñ× СЧ

îоо о л л °

CA СЧ N

O0OOO

OOO

1 и

I ооооо ф

СЧ Л

О С3 ве

О л

О О

Се1 СЧ

-o л °

0 О

СеЪ Се)

C ««O «« л в л л

ОООО

СЧ

О

1 л }

Ф ССе СЧ ве 01

1 СЧ Ссе Л с 1 О .е

° е.! I ° ° в л

И 1 О О ОООО

Се) О СГ\

° л

OOO

I

I

1 О 1 е — — -

1 1

,3

333

};3 1

I С3 1 ! }

1 Х 1

1 а 1

1 43 I

I 3 1 к

3С

Х 1

Ю

Р< Х

U О

Ой 1

3С

Х

333

Cf

Х ае ф О

О О ..О

Ф

3tt Ю

О 0

ОМ

ОХ

dl

lO

О

И

1 ф

Х 3i 333 I

Лбй }

3-4

О

43 CO

Ж

IO РС аФ

H О

1 }o!

I I 1, 1 1 1

I . 1! 1

} }

1 I

1 1 — -4

I 1 1

I Се 1 1

1 I 1

0 !

1 ф 1 1

I Х I 33t I

1 I !

° 3 !

cct I 1

O 1 1

} л

Ф 1 1-4

О 4

3С 1 1

1 г4 1

Х 1

Х 1 — — — 1

cd 1

Х I а 1

I dl t I

1 С3 1 34 1

1 0 О 1

О 1

— !

1 I

}pl

1 1 — — -3!

N С\ СЧ СЧ !

OO OOO л в °

OOOOOOO 1

СО CA Ctt СО ве О

"ООФФООФО

О0ООООООО л a a i iЛ л s л

000000000

Ф cA tA

Се 3 СЧ «Се! СЧ N е« е N

О СЧ,О О О О О О л л л в в л в в

ОООООООО

lA 1Л

СС3 W е0 W ве W и 1 tA ссе

ООООООООО

I

С 1 О Сее СЧ О N С 4 I в л i iл л в в

ООО0ООО0О

cOChФ ЮФ 4.ееОЛ О

° ° л °

ЛЛСЛЛЛЛЛ

Ч3 СЧ О се!

Се! Л е Ч3 И СЧ СЧ

° л в л л

tA r

CO Ю tA еО ССе Ч:е Л tA ес3

OOOOOOOOO 1

000000000 1

1586874

ЯЬ2. 1 фОГ2 ,Фиг.3

1586874

)586874

Фсг. 10

1586874

Составитель Г. Тютченкова

Редактор И. Шулла Техред g.дндык Корректор Л. Патай

Заказ 2389 Тираж 653 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101