Способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей
Владельцы патента RU 2247786:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения при изготовлении сварных деталей, в частности при ремонте шаровых газовых кранов. Отжиг для снятия сварочных напряжений выполняют при 450-500°С, но с увеличенной выдержкой до 4,5-5,0 ч. Это предотвращает выделение в микроструктуре сталей грубой карбидной сетки, которая определяет падение ударной вязкости. Температуру оптимизируют с помощью термообработки и испытания пробных ударных образцов. Технический результат: стабилизируются удовлетворительные значения ударной вязкости, устраняются задержки в производстве ремонтных работ шаровых кранов. 1 табл.
Способ относится к области машиностроения и может применяться при изготовлении сварных деталей машин из сталей, в частности из стали марки 09Г2С или аналогичных ей по химсоставу. Сталь 09Г2С широко применяется, например, при изготовлении шаровых газовых кранов типа "Борзиг", "Кобе", "ДУ", где основные узлы изготавливают сварными.
С целью устранения сварочных деформаций и напряжений сварные изделия отжигают. Это позволяет повышать сопротивление хрупким разрушениям, особенно при низких температурах эксплуатации. При изготовлении шаровых газовых кранов испытания сварных соединений выполняют при минус 60°C на ударных образцах с острым концентратором радиуса 0,25 мм. При этом образцы отбирают от свариваемых деталей и сварного соединения.
Руководящим документом РД РТМ 26-07-246-80 "Проектирование, изготовление и правила контроля сварных соединений стальной трубопроводной арматуры" предусмотрен отжиг после сварки низкоуглеродистых низколегированных сталей при температуре 600-650°C. При этом наблюдается случай пониженных значений ударной вязкости сталей. В книге: В.М.Сагалевич. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение. 1974. 249 с. - рассматриваются температуры отжига от 500°C до 800°C с выдержкой до 4 ч.
Однако не учитывается при таком высоком отжиге возможность снижения ударной вязкости низкоуглеродистых конструкционных сталей за счет выделения хрупких карбидов по границам зерен - - карбидной сетки (Кс). Например, при испытании на межкристаллитную коррозию низкоуглеродистых коррозионностойких сталей (12Х18Н10Т и других) по ГОСТ 6032-89 делают специальный правоцирующий нагрев как раз при температуре 640-660°C с целью выделения карбидов по границам зерен.
За ближайший аналог взят способ изготовления сварных деталей машин с отжигом по РД РТМ 26-07-246-80.
Недостаток ближайшего аналога: высокий отжиг при температуре 600-650°C не гарантирует достаточную ударную вязкость сталей, подвергающихся сварке, т.к. возможно выделение карбидной сетки в их микроструктуре.
Задача изобретения: обеспечить стабильность высоких значений ударной вязкости свариваемых сталей и отсутствие в их микроструктуре грубой карбидной сетки.
Поставленная задача решается тем, что перед отжигом сваренных деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сваренных деталей.
Таким образом, отсутствие грубой карбидной сетки будет определяться снижением температуры отжига, а снятие сварочных напряжений - увеличенной выдержкой при отжиге.
Для реализации способа выполняют операции.
1. Изготавливают детали под сварку и одновременно - ударные образцы из тех же сталей.
2. Отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой 4,5-5,0 ч.
3. Испытывают образцы с определением ударной вязкости.
4. На микрошлифах испытанных образцов (выборочно) определяют балл карбидной сетки по ГОСТ 8233-56.
5. Оценивают значения ударной вязкости на соответствие требованиям конструкторской документации.
6. Оценивают отсутствие в микроструктуре грубой карбидной сетки баллов 4...6.
7. При необходимости корректируют температуру отжига и отжигают промышленную партию сварных деталей.
8. Контролируют ударную вязкость.
Способ проверен практически путем термообработки ударных образцов, изготовленных из листовой стали 09Г2С с припуском под шлифовку после отжига. Часть образцов отжигали при температуре 650°C с выдержкой 2,0-2,5 ч, другая часть - без отжига. Для сравнения другую партию образцов предварительно нормализовали. Образцы изготовлены типа IX по ГОСТ 6996-66, поперечный надрез радиусом 0,25±0,025 мм выполнен методом оптико-шлифовки. Ударный изгиб образцов выполнен при температуре минус 60°C на копре мощностью 150 Дж. Результаты, показанные в таблице 1 по усредненным данным, подтверждают развитие в структуре стали карбидной сетки и, соответственно, падение ударной вязкости после высокотемпературного отжига при 650°C.
| Таблица 1 Влияние отжига на ударную вязкость при отрицательной температуре и микроструктуру стали 09Г2С | ||||
| Термообработка | Образец, № | KCV-60 Дж/см2 | Kc, балл | |
| Нормализация | Отжиг. 650°C 2-2,5 ч | |||
| - | - | 1 | 27,0 | 2; 3 |
| - | - | 2 | 35,0 | 2; 3 |
| - | - | 3 | 25,0 | 4 |
| - | - | 4 | 24,0 | 2 |
| - | - | 5 | 32,0 | 2 |
| - | - | Среднее | 28,6 | 2,6 |
| - | + | 6 | 5,7 | 4; 5 |
| - | + | 7 | 5,7 | 4; 5 |
| - | + | 8 | 23,0 | 3; 4 |
| - | + | 9 | 3,4 | 3; 4 |
| - | + | 10 | 6,1 | 4; 5 |
| - | + | Среднее | 8,8 | 4,1 |
| + | - | 11 | 52,0 | 4; 5 |
| + | - | 12 | 50,0 | 2; 3 |
| + | - | 13 | 65,0 | 2; 3 |
| + | - | 14 | 54,0 | 4 |
| + | - | 15 | 66,0 | 4,5 |
| + | - | Среднее | 57,4 | 3,6 |
| + | + | 16 | 49,0 | 3; 4 |
| + | + | 17 | 8,7 | 4; 5 |
| + | + | 18 | 38,0 | 4; 5 |
| + | + | 19 | 84,0 | 3; 4 |
| + | + | 20 | 5,7 | 4; 5 |
| + | + | Среднее | 37,8 | 4,1 |
| Примечание: с термообработкой (+), без термообработки (-) |
Технический результат предлагаемого способа заключается в возможности стабилизировать значения ударной вязкости на уровне, удовлетворяющем требованиям конструкторской документации, в частности, для шаровых газовых кранов для деталей из стали 09Г2С - не менее 25 Дж/см2 (KCV-60). Это позволяет устранить "сбои" в производстве при ремонтных работах шаровых кранов или при изготовлении другой техники с применением сварки низкоуглеродистых сталей.
Способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей, включающий изготовление деталей под сварку, их сварку и отжиг, определение на образцах ударной вязкости, отличающийся тем, что перед отжигом деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°С, но не ниже 450°С с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сварных деталей.
