Способ электродуговой сварки


 

B23K101/06 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2410217:

ОАО "Волжский трубный завод" (RU)

Изобретение может быть использовано для изготовления спиральношовных сварных труб большого диаметра для магистральных и внутрипромысловых газонефтепроводов. Сварку внутренних спиральных швов труб производят под смесью флюса, содержащего плавленый флюс марки АН-47ДП по ГОСТ Р52222-2004 в количестве 75-92% и агломерированный флюс алюминатно-основного типа по стандарту EN760:1996 в количестве 8-25%. В качестве агломерированного флюса может быть использован флюс марки «Lincoln» 995N. Способ обеспечивает получение при скоростной многодуговой сварке труб, имеющих сварные соединения с плавным переходом валика усиления внутреннего шва в основной металл, обладающих высоким уровнем ударной вязкости при отрицательных температурах, что обусловливает повышение конструктивной прочности труб, уменьшение трудоемкости их подготовки к нанесению внутреннего покрытия, повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления спиральношовных сварных труб большого диаметра для внутрипромысловых и магистральных газонефтепроводов, для трубопроводов атомных и тепловых электростанций, тепловых сетей и т.д.

Спиральношовные трубы имеют специфическую конфигурацию усиления внутреннего шва, характеризующуюся наличием так называемой «седловины», в результате чего формируется сварное соединение с неплавным переходом усиления шва в основной металл, угол перехода приближается к 90°. Образование седловины может иметь место и при сварке прямошовных труб.

При такой форме сварного соединения резко увеличивается концентрация напряжений в околошовной зоне. Поскольку трубы магистральных нефте- и газопроводов работают в условиях малоциклового нагружения и воздействия коррозионно-активных сред, концентрация напряжений в этой зоне приводит к снижению конструктивной прочности и эксплуатационной надежности трубопроводов.

Кроме того, наличие неплавного перехода валика усиления в основной металл приводит к образованию дефектов внутреннего гладкостного покрытия вблизи сварного шва и преждевременному разрушению труб в эксплуатации из-за коррозионного растрескивания. Поэтому перед нанесением покрытия необходимо проведение весьма трудоемкой специальной подготовки трубы, не всегда обеспечивающей стабильное качество покрытия.

Известен способ сварки низкоуглеродистых сталей под смесью плавленых флюсов АН-348А, ОСЦ-45 и др. и керамического флюса АНК-3 (Н.Н.Потапов «Основы выбора флюсов при сварке сталей». С.107. - М.: «Машиностроение», 1979 /1/).

Однако эта смесь неприменима при скоростной многодуговой сварке спиральношовных труб и не обеспечивает получение высокой ударной вязкости металла сварного шва.

Наиболее близким к заявляемому, принятым авторами за прототип, является способ электродуговой сварки спиральношовных труб по патенту RU 2334576 С2, 27.09.2008 /2/.

Однако в основе известного способа /2/ лежит только решение задачи по улучшению формы сварного соединения путем оптимизации величины проплавления внутреннего шва и высоты валика усиления шва без повышения его механических характеристик.

В основе предлагаемого изобретения лежит решение задачи по улучшению формирования внутреннего сварного соединения спиральношовных труб большого диаметра и повышения его механических свойств в условиях высокоскоростной многодуговой сварки труб путем оптимизации состава сварочных флюсов. При этом отличительным признаком заявляемого изобретения от известного по /2/ является подбор состава флюса, а существенной характеристикой данного признака является количественный состав смеси флюсов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе сварки под смесью плавленого и агломерированного флюса для сварки внутренних швов применяется смесь: плавленый флюс марки АН-47 ДП по ГОСТ Р52222-2004 и агломерированный флюс алюминатно-основного типа по стандарту EN 760:1996 «Флюсы для дуговой сварки под флюсом».

При этом доля плавленого флюса марки АН-47ДП должна быть в пределах 75-92% и агломерированного флюса алюминатно-основного типа - в пределах 25-8%.

Указанная комбинация плавленого и агломерированного флюсов и их соотношение получены опытным путем.

В проведенных экспериментах при сварке труб большого диаметра под смесью обычно применяющихся на трубных заводах плавленых флюсов марок АН-60, АН-65, АН-67 и ряда агломерированных флюсов, в том числе ESAB ОК 10.74, «Lincoln» 995N в различных соотношениях, внутренние спиральные швы формировались с образованием заметной седловины и неплавным переходом валика усиления шва к основному металлу.

Существенное улучшение формирования внутренних спиральных швов с плавным переходом валика усиления шва в основной металл в проведенных экспериментах имело место только при сварке труб под смесью (в определенном соотношении) плавленого флюса марки АН-47ДП по ГОСТ Р52222-2004 и агломерированного флюса марки «Lincoln» 995N, относящегося к группе алюминатно-основного типа по стандарту EN 760:1996.

При увеличении доли керамического флюса «Lincoln» 995N более 25% существенно ухудшалось формирование внутреннего спирального шва; при снижении его содержания ниже 8% уровень ударной вязкости металла шва был менее 50 Дж/см2 на образцах с острым надрезом при температуре испытания минус 20°С, что неприемлемо.

Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является получение в условиях скоростной многодуговой сварки труб, внутренние спиральные швы которых формируются с образованием плавного перехода валика усиления шва в основном металле (угол перехода >120°) и высокий уровень ударной вязкости металла шва при отрицательных температурах. Это предопределяет повышение конструктивной прочности труб, уменьшение трудоемкости подготовки труб к нанесению внутреннего покрытия, улучшение его качества.

В соответствии с разработанным способом была изготовлена опытная партия спиральношовных труб размером 1420×21,7 мм из стали марки 10Г2ФБ класса прочности К60 (Х70). Базовый химический состав стали марки 10Г2ФБ приведен в таблице.

Химический состав стали марки 10Г2ФБ
Массовая доля химических элементов, %, не более
углерод марганец кремний ванадий ниобий сера фосфор алюминий титан молибден
0,12 1,85 0,50 0,12 0,08 0,006 0,020 0,02-0,05 0,035 0,30
Примечания:
1. Допускается массовая доля хрома, никеля, меди не более 0,3% каждого, их суммарная массовая доля не должна превышать 0,60%.
2. Суммарная массовая доля ниобия, ванадия и титана должна быть не более 0,16%.
3. Массовая доля азота в стали должна быть не более 0,010%.
4. При каждом снижении массовой доли углерода относительно максимальной на 0,01% допускается увеличение массовой доли марганца выше указанного максимума на 0,05%, но не более 2,00%.

Сварку внутреннего шва проводили низкоуглеродистой низколегированной проволокой под смесью флюсов АН-47ДП - 90% и «Lincoln» 995N - 10%.

В трубах отмечено хорошее формирование внутреннего спирального шва: седловина не превышает 0,8 мм мм, валик усиления шва имеет плавный переход к основному металлу - угол перехода составляет >120°; ударная вязкость на образцах с острым надрезом по центру шва при температуре испытания минус 20°С KCV-20≥60 Дж/см2.

Таким образом, изготовлены спиральношовные трубы большого диаметра из высокопрочной стали марки 10Г2ФБ, сварные соединения которых обеспечивают высокую эксплуатационную надежность трубопроводов.

1. Способ электродуговой сварки под слоем флюса спирально-шовных труб большого диаметра, отличающийся тем, что сварку внутренних спиральных швов труб производят под смесью флюса, содержащего плавленый флюс марки АН-47ДП по ГОСТ Р52222-2004 в количестве 75-92% и агломерированный флюс алюминатно-основного типа по стандарту EN760:1996 в количестве 8-25%.

2. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве агломерированного флюса используют флюс марки «Lincoln» 995N.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к наплавке и может найти применение при восстановлении изношенных частей любых тел вращения, включая тонкостенные трубы малого диаметра, и плоских деталей, а также при изготовлении новых изделий с заданными физико-механическими свойствами поверхности.

Изобретение относится к трубному производству, а именно к производству сварных спиральношовных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов. .

Изобретение относится к сварке под флюсом толстолистовых конструкций, применяемых в мостостроении. .

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для многодуговой сварки под флюсом труб большого диаметра. .

Изобретение относится к устройствам для плазменно-порошковой наплавки или напыления порошков. .

Изобретение относится к устройствам для порошковой наплавки и напайки двухкомпонентных смесей различного гранулометрического состава в вакууме. .

Изобретение относится к сварочному производству, а точнее к автоматической сварке кольцевых швов. .

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при восстановлении цилиндрических деталей. .

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медных сплавов для уменьшения пористости в сварных швах.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди для увеличения глубины проплавления основного металла без ухудшения качества металла шва.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля типа МНЖМц 11-1,1-0,6 для уменьшения пористости в сварных швах и увеличения глубины проплавления основного металла.
Изобретение относится к технологии изготовления сварных конструкций и может быть использовано в судостроении, авиационной, космической и других областях промышленности.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для контактной стыковой сварки оплавлением и последующей термообработки полос, работающим в непрерывных металлургических агрегатах, например, в травильных линиях или агрегатах продольной резки, перерабатывающие преимущественно полосы из высокоуглеродистых сталей.

Изобретение относится к способам изготовления слоистых изделий, состоящих из слоев сотовой структуры, а именно тонкостенных титановых сотовых заполнителей для многослойных изделий различной протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например сотовых панелей, применяемых в авиационной и ракетно-космической промышленностях.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в нефтехимическом и энергетическом машиностроении при изготовлении обечаек реакторов и парогенераторов.

Изобретение относится к сварке, а более точно к способу центровки двух профильных заготовок, в частности, рельсов в машине для контактной стыковой сварки. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками
Наверх