Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях циркуляционных трубопроводов аэс и тэс

Изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов АЭС и ТЭС. Поставленный технический результат достигается тем, что в процессе сварки в околошовную зону вводятся ультразвуковые колебания в диапазоне частот 22,1-22,7 кГц. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки.

При сварке металлов, особенно сталей аустенитного класса, возникают высокие градиенты температур, которые приводят к возникновению остаточных напряжений как термических, так и структурных. Одним из основных источников возникновения остаточных сварных напряжений являются структурные превращения металла шва. Особенно большие остаточные напряжения возникают в тех случаях, когда в металле шва образуются структуры, имеющие высокую температуру превращения аустенита.

Известен способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях путем приложения внешней механической нагрузки. При этом напряжения, вызываемые внешней нагрузкой, накладываются с остаточными напряжениями, вызываемыми сваркой, и вызывают местную пластическую деформацию. Пластическая деформация в определенной мере снимает остаточные напряжения или приводит к их перераспределению по поперечному сечению образца [1].

Однако известно, что данный способ снятия остаточных напряжений имеет низкую эффективность и сложность реализации. Установлено, что устранение остаточных напряжений начинается лишь при напряжениях, равных 0,9 предела прочности. При этом возникают новые напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому способу снятия остаточных напряжений является способ применения подогрева при сварке [2]. Подогрев приводит к более равномерному полю напряжений вследствие снижения напряжений растяжения в околошовной зоне. Напряжения выравниваются тем больше, чем выше температура подогрева.

Недостатком данного способа является недостаточная эффективность снятия остаточных напряжений, т.к. для полного снятия напряжений температура подогрева должна быть близкой к температуре плавления металла, что практически невозможно. Кроме того, для снятия остаточных напряжений в процессе сварки трубопроводов большого диаметра требуются электрические индукторы очень большой мощности.

Целью изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов АЭС и ТЭС.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе сварки в околошовную зону вводятся ультразвуковые колебания в диапазоне частот 22,1-22,7 кГц.

Ультразвуковые колебания оказывают воздействие на процесс кристаллизации металла сварного шва, измельчая и упорядочивая его структуру. Кроме того, ультразвуковые колебания оказывают влияние на температуру металла, устанавливают тепловое равновесие в решетке, а также производят дегазацию расплава.

Эти явления приводят практически к полному снятию остаточных напряжений в сварных соединениях.

Устройство, реализующее способ, представлено на чертеже.

Устройство содержит ультразвуковые преобразователи 1, ультразвуковой генератор 2 и ЭВМ 3.

Режим работы ультразвукового генератора (амплитуда и частота) задается программным образом на ЭВМ.

Ультразвуковые преобразователи устанавливаются на поверхности металла свариваемых деталей на расстоянии 50-150 мм от оси сварного шва 5 и на расстоянии 50-150 мм от области сварки 4. Величины расстояний от оси сварного шва и от области сварки выбираются в зависимости от режима сварки.

Способ снятия остаточных напряжений осуществляется в следующей последовательности. Ультразвуковой генератор, возбуждающий ультразвуковые преобразователи, включается до начала выполнения сварочных работ. На ЭВМ задается требуемый режим работы ультразвукового генератора. Включается сварочный аппарат и выполняются сварочные работы в зоне действия ультразвука.

Источники информации

1. Кудрявцев П.И. Остаточные напряжения и прочность соединений. М., Машиностроение, 1964 г., стр.66-68.

2. Зелезин В.Н. Деформации и напряжения при сварке конструкционной закаливающейся стали, «автогенное дело», 1952 г., №3.

Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях циркуляционных трубопроводов атомной и теплоэлектростанций, отличающийся тем, что для повышения эффективности снятия механических напряжений в процессе сварки в околошовную зону вводят ультразвуковые колебания в диапазоне частот 22,1-22,7 кГц.