Способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб



Способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб
Способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб
Способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб
Способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб
Способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб

 


Владельцы патента RU 2444423:

Учреждение РАН "Институт физико-технических проблем Севера им.В.П.Ларионова СО РАН" (RU)

Изобретение относится к области ультразвуковой обработки сварных соединений стыков труб трубопроводов. Способ включает ультразвуковую ударную обработку сварных соединений стыков труб с внутренней стороны стенки трубы в зоне корневого шва на ширину от 30 до 80 мм. Техническим результатом изобретения является снижение остаточных растягивающих напряжений в сварных соединениях стыков труб. 5 ил.

 

Изобретение относится к способам снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях стыков труб, при изготовлении трубопроводов, и может найти применение при строительстве магистральных и технологических трубопроводов больших диаметров, как с большей, так и с малой толщиной стенок преимущественно в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности. Способ предусматривает обработку сварных соединений стыков труб поверхностным пластическим деформированием с использованием энергии ультразвуковых колебаний.

В процессе деформирования сварных соединений стыков труб, изготовленных из низколегированных сталей, в результате продольной и поперечной усадки в процессе охлаждения сварочной ванны и околошовной зоны возникают значительные растягивающие напряжения.

Из литературных данных [Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. / Редкол: Г.А.Николаев (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1979. - т.3 / Под. Ред. В.А.Винокурова. 1979. 576 с.] известно, что уровень остаточных сварочных напряжений достигает предела текучести основного металла, такое напряженное состояние металла шва и околошовной зоны является опасным.

Остаточные растягивающие напряжения способствуют возникновению микротрещин, значительно снижают усталостную прочность и повышают склонность к хрупкому разрушению сварных соединений.

По результатам исследований полей остаточных напряжений в сварном соединении стыков труб установлено, что наиболее опасные растягивающие напряжения возникают во внутренних поверхностных слоях стыка трубы, в зоне корневого шва. С наружной стороны труб в околошовной зоне наблюдаются в основном напряжения сжатия.

Для предотвращения разрушения и снижения уровня остаточных сварочных напряжений (ОСН) в сварном соединении прибегают к послесварочным способам обработки. И одним из эффективных способов является ультразвуковая ударная обработка (УУО).

В качестве аналога был рассмотрен способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях металлов в патенте RU №2281192 C2. Данное изобретение направлено на использовании способа ультразвуковой ударной обработки после процесса сварки на расстоянии 50-150 мм от оси сварного соединения (в зависимости от режима сварки), устанавливая ультразвуковой излучатель под углом 10-20 градусов к плоскости сварного соединения. В результате ультразвуковые колебания воздействуют 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 процесса.

Недостатком данного способа является то, что при этом способе обработка производится с наружной стороны стенки трубы в зоне действия сжимающих остаточных напряжений. При данном способе происходит увеличение уровня растягивающих остаточных напряжений в зоне корневого шва.

Наиболее близким аналогом является способ обработки сварочных соединений металлов ультразвуком с целью снятия остаточных напряжений (Холопов Ю.В. «Сварочное производство», обработка сварных соединений металлов ультразвуком с целью снятия остаточных напряжений, 1973, №12, 20-21) /Д1/. Данный способ относится к области обработки сварных соединений металлов поверхностным пластическим деформированием с использованием энергии ультразвуковых колебаний, включающий снятие остаточных сварочных напряжений.

Недостатком данного способа является то, что при обработке сварного соединения металлов нужен дополнительный стержень привода контактного давления с другой стороны обрабатываемого участка, что требует дополнительных усилий.

Отличительными признаками заявленного изобретения от /Д1/ является то, что осуществляют снятие остаточных растягивающих напряжений путем обработки внутренней стороны стенки трубы в зоне корневого шва на ширину от 30 до 80 мм.

Целью заявленного способа является снижение высоких растягивающих остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях стыков труб при помощи ультразвуковой ударной обработки.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковая ударная обработка производится с внутренней стороны стенки трубы, в зоне корневого шва, с шириной участка обработки от 30 до 80 мм (рис.1), соответствующей ширине высоких уровней растягивающих напряжений в зоне корневого шва (рис.2, 3) [Махненко В.И., Великоиваненко Е.А. [и др.] Остаточные сварочные напряжения в зоне кольцевых сварных стыков трубопроводов из аустенитной стали // Автоматическая сварка. 1998. №11. С32-39; Родионов А.К., Голиков Н.И. Оценка полей остаточных сварочных напряжений кольцевых стыков трубопроводов / Материалы IV Российской научно-технической конференции РЕСУРС И ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ (Электронный ресурс). Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2009. Электрон, оптич. диск, вкладка «Публикации». Режим доступа: http://www.imach.uran.ru/conf/rdmk/rdmk16.htm.].

В результате использования заявленного изобретения техническим результатом является то, что ультразвуковая ударная обработка сварного соединения с внутренней стороны стенки трубы на ширине от 30 до 80 мм способствует перераспределению абсолютных значений остаточных сварочных напряжений от 350 до 650 МПа, что обеспечивает формирование напряжений сжатия на внутренней поверхности сварного соединения трубы (рис.4, 5). Также повышается микротвердость, измельчаются размеры зерен и улучшается структура металла в области корневого шва и околошовной зоны.

Способ ультразвуковой ударной обработки, включающий снятие остаточных напряжений в сварном соединении стыков труб, отличающийся тем, что снятие остаточных растягивающих напряжений осуществляют путем обработки с внутренней стороны стенки трубы в зоне корневого шва на ширину от 30 до 80 мм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу алюминотермитной сварки рельсов. .
Изобретение относится к способу сварки рельсов давлением с подогревом. .

Изобретение относится к способу дробеструйного упрочнения металлической детали из легкого сплава и к конструктивному элементу, содержащему эту деталь. .

Изобретение относится к области обработки сварных металлоконструкций. .

Изобретение относится к области машиностроения, авиаракетостроения. .

Изобретение относится к области поверхностного упрочнения изделий, работающих в условиях изнашивания при высоких нагрузках, и может быть использовано в машиностроении.

Изобретение относится к области обработки стальных деталей поверхностным пластическим деформированием с использованием энергии ультразвуковых колебаний. .
Изобретение относится к области металлургиии и может быть использовано в автомобилестроении, судостроении и химическом машиностроении. .

Изобретение относится к области термической обработки деталей машиностроения. .

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано при изготовлении различных изделий. .

Изобретение относится к способу изготовления осесимметричных сварных конструкций. .

Изобретение относится к способу получения соединения разнородных материалов и может быть использовано в судостроении, авиации, химическом машиностроении и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к способам сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве легких металлоконструкций в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов. .

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки и предназначено для получения неразъемных сварных соединений. .

Изобретение относится к установке и способу изготовления металлической цилиндрической основы с твердосплавным металлическим покрытием. .

Изобретение относится к устройству для сварки и к способу сварки, в частности, трубчатых изделий (С1, С2) типа укладываемых встык металлических труб для формирования металлических трубопроводов, в соответствии с которым проплавление выполняют снаружи.

Изобретение относится к способу непрерывной сварки встык при использовании плазмы и лазера и к способу изготовления металлической трубы и может найти использование в машиностроении.

Изобретение относится к способам сварки кольцевых стыков труб и трубопроводов и может быть использовано как при производстве сварных труб в электросварочных агрегатах, так и при строительстве магистральных, промысловых и морских трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии сварочного производства, и может быть использовано в процессе производства сварных конструкций при большой толщине свариваемых кромок
Наверх