Способ ремонта сваркой стальных конструкций


 


Владельцы патента RU 2400342:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Изобретение может быть использовано при ремонте остовов тяговых электродвигателей локомотивов, преимущественно, работающих в условиях вибрационного нагружения. Выполняют разделку кромок трещины и проводят предварительный подогрев до температуры 200-250°С. Для получения внутренних слоев многослойного сварного шва используют низколегированные ферритные электроды. Наружный облицовочный слой выполняют толщиной h=2-3 мм с плавным перекрытием зоны термического влияния высоколегированными электродами из стали аустенитного класса следующего состава, мас.%: углерод - 0,04, кремний - 0,52, марганец - 1,33, хром - 19,5, никель - 9,2, сера - 0,013, фосфор - 0,024, железо - остальное. При этом создают в сварном шве сжимающие напряжения при фазовом превращении γ→α. Способ обеспечивает снижение уровня остаточных напряжений после сварки за счет искусственного получения сжимающих напряжений, а также повышение сопротивляемости усталостным разрушениям стальных конструкций, работающих в условиях повышенного вибровозбуждения. 1 ил.

 

Изобретение относится к способу ремонта стальных конструкций сваркой, в частности может быть использовано при ремонте остовов тяговых электродвигателей локомотивов, преимущественно работающих в условиях вибрационного нагружения.

Известен способ ремонта деталей, включающий механическое удаление дефектов, многослойную наплавку и последующую механическую обработку. Наплавку осуществляют в два слоя - внутреннего электродами ферритного класса с содержанием углерода не более 0,20% (проволока Св-08Г2С под флюсом АН-348 А, сварочный ток 440 А, напряжение на дуге - 32 В). Наружный слой накладывают порошковой проволокой типа ПП-25ХФМС, сварочный ток - 350 А, причем сварочный ток при наложении внутреннего слоя принимают равным 1,1-1,4 от силы сварочного тока при наплавке износостойкого слоя. Толщину внутреннего слоя выбирают равной 0,01-0,3 толщины наружного износостойкого слоя (RU, патент №2096155 С1, МПК В23Р 6/00, опубл. 1997 г.).

Основным недостатком является понижение пластичности и ударной вязкости сварного шва в целом, т.к. определенная толщина износостойкого слоя значительно превышает толщину подслоя.

Известен способ ремонта бандажных колец турбогенератора, принятый за прототип, при котором производят вышлифовку трещины, предварительный подогрев до температуры 250±20°С. Наплавку выполняют электродами с получением наплавленного металла аустенитной микроструктуры, усиленной ферритной дельта - фазой (RU, патент №2189299, МПК В23Р 6/04, В23К 9/04, опубл 2002 г.).

Однако известный способ не может быть использован для ремонта сваркой остовов тяговых электродвигателей, так как в известном способе весь объем разделанной трещины заполняется материалом аустенитного класса, не предполагая разделения на внутренний ферритный, составляющий основной объем, и облицовочный аустенитный слои, вследствие чего не осуществляется фазовое превращение γ→α, создающее благоприятные сжимающие напряжения.

Техническим результатом изобретения является снижение высокого уровня остаточных напряжений после сварки за счет искусственного наведения сжимающих напряжений, повышение сопротивляемости усталостным разрушениям стальных конструкций, работающих в условиях повышенного вибровозбуждения.

Указанный технический результат достигается тем, что при ремонте стальных конструкций выполняют разделку кромок трещины, их предварительный подогрев и получение многослойного сварного шва с выполнением наружного облицовочного слоя высоколегированными электродами из стали аустенитного класса, предварительный подогрев кромок проводят до температуры 200-250°С, при этом для получения внутренних слоев используют низколегированные ферритные электроды, а наружный облицовочный слой сварного шва выполяют толщиной h=2…3 мм с плавным перекрытием зоны термического влияния стальными электродами следующего состава, мас.%: углерод С 0,04, кремний Si 0,52, марганец Mn 1,33, хром Cr 19,5, никель Ni 9,2, сера S 0,013, фосфор Р 0,024, железо - остальное, с созданием в сварочном шве сжимающих напряжений при фазовом превращении γ→α.

На чертеже в разрезе изображен сварной шов стальной конструкции, выполненный многослойной сваркой.

Сварной шов стальной конструкции 1, например ремонтный сварной шов остова тягового электродвигателя локомотива, выполнен многослойной сваркой, состоит: из внутренних слоев 2, выполненных электродами из низколегированного материала ферритного класса, который заполняет основной объем разделанной трещины в стальной конструкции 1 и наружного облицовочного слоя 3, выполненного электродами аустенитного класса, толщиной h=2…3 мм без нарушения сплошности, с плавным перекрытием зоны термического влияния.

Способ выполнения сварного шва при ремонтной сварке стальной конструкции осуществляется следующим образом.

В эксплуатации на многие детали, являющиеся неподрессоренными узлами локомотивов, воздействуют вибровозбуждения от взаимодействия колес с верхним строением пути и вибровозбуждения от работы тяговой передачи. Постоянное воздействие вибрационных нагрузок приводит к возникновению усталостных трещин. При ремонтной сварке возникают остаточные напряжения, вызванные местным (неравномерным) нагревом металла, созданным воздействием концентрированного источника нагрева. Остаточные напряжения, возникшие после ремонта трещин, при воздействии вибрационных нагрузок в эксплуатации, приводят к дальнейшему трещинообразованию в зоне шва, околошовной зоне и основном металле. Искусственно наведенные сжимающие напряжения повышают циклическую долговечность сварного шва.

При ремонтной сварке конструкции 1, например остова тягового электродвигателя, производят разделку кромок: механическое удаление трещины в металле конструкции, возникшей в результате эксплуатации, трещину разделывают, под углом 60±2°. Производят предварительный подогрев разделки кромок непосредственно перед сваркой газовой горелкой до температуры 200-250°С. Производят многослойную сварку внутренних слоев 2 электродами из низколегированных материалов ферритного класса. Режимы сварки (сила тока и полярность) назначают в соответствии с паспортом завода-изготовителя электродов. Для отработки режима сварки ферритными электродами производят сварку на образцах на минимальном токе при обеспечении устойчивого горения. Наплавку наружного облицовочного слоя выполняют высоколегированными электродами из стали аустенитного класса толщиной h=2…3 мм без нарушения сплошности, с плавным перекрытием зоны термического влияния, следующего состава, мас.%: углерод С 0,04, кремний Si 0,52, марганец Mn 1,33, хром Cr 19,5, никель Ni 9,2, сера S 0,013, фосфор Р 0,024, железо - остальное, с созданием в сварочном шве сжимающих напряжений при фазовом превращении γ→α.

Режимы сварки (сила тока, полярность) назначают в соответствии с паспортом завода-изготовителя электродов. Для отработки режима сварки электродами аустенитного класса производят сварку на образцах на минимальном токе при обеспечении устойчивого горения.

При сохранении равнопрочности предлагаемый способ сварки обеспечивает повышение циклической долговечности сварного шва, вследствие регулирования остаточных напряжений, повышение сопротивляемости усталостным разрушениям путем применения технологических приемов, таких как правильный подбор сварочных материалов, воздействия на состав и структуру зоны соединения.

Способ ремонта сваркой стальных конструкций, включающий выполнение разделки кромок трещины, их предварительный подогрев и получение многослойного сварного шва с выполнением наружного облицовочного слоя высоколегированными электродами из стали аустенитного класса, отличающийся тем, что предварительный подогрев кромок проводят до температуры 200-250°С, при этом для получения внутренних слоев используют низколегированные ферритные электроды, а наружный облицовочный слой сварного шва выполняют толщиной h=2…3 мм с плавным перекрытием зоны термического влияния стальными электродами следующего состава, мас.%:

углерод 0,04
кремний 0,52
марганец 1,33
хром 19,5
никель 9,2
сера 0,013
фосфор 0,024
железо остальное, созданием в сварном
шве сжимающих напряжений при
фазовом превращении γ→α.


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях при ремонтных и восстановительных работах листовых металлоконструкций с трещинами. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для восстановления ресурса работы изделий из электропроводных материалов, в частности при ремонте деталей, имеющих на поверхности микротрещины различного происхождения глубиной не более 500 мкм, а также при ремонте изделий, работающих при циклическом виде нагружения.
Изобретение относится к способу устранения дефектов преимущественно в толстостенных стальных конструкциях, выполненных из высокопрочных трудно свариваемых сплавов, например из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе.

Изобретение относится к восстановлению поврежденных металлических изделий, в частности к способам устранения дефектов в металлических ударных музыкальных инструментах, и может быть использовано для исправления дефектов колоколов, улучшения акустических свойств и повышения их прочностных характеристик.
Изобретение относится к электродуговым методам сварки и может быть использовано для электродуговой сварки рельсов железнодорожного пути. .

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для исправления дефектов на деталях в виде тонкостенных отливок из жаропрочных сплавов. .
Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при ремонте деталей горячего тракта газовой турбины: сегментов соплового аппарата, сопловых и рабочих лопаток авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей.
Изобретение относится к способу производства чехловых шестигранных труб-заготовок из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива и может быть использовано при производстве шестигранных труб-заготовок "под ключ" размером 257±2×6 +1,75/-1,0×4300+80-20 мм и восстановлении отбракованных шестигранных заготовок после расточки, обточки и ремонта наружной поверхности по наружным дефектам прокатного происхождения.
Изобретение относится к способу производства слитков-заготовок электрошлаковым переплавом из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% и прокатки из них на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами труб для последующего передела их в шестигранные трубы-заготовки для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива.

Изобретение относится к сварке и наплавке, в частности к способам износостойкой наплавки для нанесения защитных покрытий на изделия из титана и титановых сплавов, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания и ударных нагрузок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке покрытий никель-алюминий с эффектом памяти формы, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине.
Изобретение относится к способам обработки рельсов, а именно к способу получения рельсов с антифрикционной наплавкой для сортировочных горок, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в машиностроении, судостроении, химическом машиностроении и в других отраслях промышленности при изготовлении узлов и конструкций из стали с наплавленным рабочим слоем из медного сплава, предназначенным для обеспечения их коррозионной стойкости, антифрикционных свойств, электропроводности и др.
Изобретение относится к способу восстановления и упрочнения изношенных стальных деталей и направлено на восстановление ресурса деталей и повышение эффективности и надежности их последующей эксплуатации и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к технологии восстановления или упрочнения механизированной электродуговой наплавкой изношенных поверхностей железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна.

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к устройствам автоматической аргонодуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей цилиндрических деталей, а также для придания поверхности детали особых физико-механических свойств при их изготовлении.

Изобретение относится к устройству механизированной плазменной наплавки деталей типа «Вал» и может найти применение при ремонте валов и других деталей. .

Изобретение относится к области ремонта машин и сварочному производству, а именно к способам восстановления и упрочнения лемехов плугов сельскохозяйственных машин.

Изобретение относится к технологии дуговой наплавки деталей машин, а именно к способу электродуговой наплавки упорной поверхности подпятника надрессорной балки тележки грузовых железнодорожных вагонов, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к технологии восстановления или упрочнения механизированной наплавкой изношенных поверхностей стальных тяжелонагруженных деталей, преимущественно, пассажирских и грузовых вагонов железнодорожного подвижного состава
Наверх