Способ многослойной сварки труб



Способ многослойной сварки труб
Способ многослойной сварки труб
Способ многослойной сварки труб
Способ многослойной сварки труб

 


Владельцы патента RU 2511191:

Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (RU)

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра, в частности к сварке сформованных цилиндрических заготовок для улучшения эксплуатационных характеристик труб и повышения производительности сварки. Техническим результатом изобретения является повышение процесса изготовления труб, снижение погонной энергии сварки, уменьшение зоны термического влияния на основной металл, повышение механических свойств металла шва и околошовной зоны, уменьшение уровня остаточных напряжений, улучшение геометрии трубы и формы шва. Технический результат достигается введением дополнительной операции - наложением рабочего корневого шва минимальной ширины и с максимальным проплавлением притупления кромок. При выполнении рабочего корневого шва полностью переваривают сваренный до него технологический шов. После этого накладывают рабочие внутренний и наружный швы, перекрывающие корневой шов с обеих сторон. 4 ил.

 

Изобретение относится к производству сварных труб большого диаметра, а именно к сварке сформованных цилиндрических заготовок.

Существующими нормативными документами (СНиП 2.05.06-85, раздел 8, «Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость»; Технические условия API 5L, 44 издание, октябрь 2007 г., пункт 8.4.; Международный стандарт ISO 3183, пункт 8.4.) предусмотрена так называемая трехслойная сварка труб, которая состоит из следующих операций:

- сварка технологического шва в сборочносварочном стане, где производится стыковка кромок заготовки и наложение прихваточного шва по всей длине трубы с целью их фиксации и предотвращения их перемещения друг относительно друга при последующих сварочных операциях во избежание образования «горячих трещин»;

- сварка первого рабочего шва (как правило, на внутренних станах), при которой стенка заготовки проплавляется примерно наполовину и заполняется разделка кромок с той стороны, где производится сварка;

- сварка второго рабочего шва с противоположной стороны стенки трубы, при этом шов должен перекрыть первый рабочий, как минимум, на несколько миллиметров и заполнить соответствующую разделку. Технологический шов должен полностью переплавиться рабочими.

При существующей технологии, особенно на толстых, более 25 мм, стенках трубы для того, чтобы проплавить их на всю глубину, требуется большая погонная энергия, количество дуг, работающих на одну сварочную ванну, возрастает до пяти, скорость сварки приходится уменьшать, иногда она выполняется в несколько проходов, что уменьшает производительность.

Но, самое главное, значительная погонная энергия вызывает расширение зоны термического влияния, где ухудшаются структура и механические свойства основного металла в околошовной области. Кроме того, увеличивается влияние термодеформационных процессов, изменяющих геометрию трубы и увеличивающих уровень остаточных напряжений. Все это негативно сказывается на работоспособности трубы, как конструкционного элемента.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение производительности процесса изготовления труб, снижение погонной энергии сварки, уменьшение зоны термического влияния, повышение механических свойств металла шва и околошовной зоны, уменьшение уровня остаточных напряжений, улучшение геометрии трубы и формы шва.

Технический результат достигается тем, что в способе многослойной сварки труб большого диаметра, в котором после стыковки кромок накладывают технологический (прихваточный) шов, затем накладывают внутренний шов и наружный швы, согласно изобретению, после сварки технологического (прихваточного) шва накладывают основной рабочий шов, который полностью переваривает технологический (прихваточный) шов, максимально глубоко проплавляя притупление кромок, а затем с минимальной погонной энергией накладывают внутренний и наружный швы, которые термообрабатывают основной рабочий шов и заполняют разделку кромок, окончательно формируя поверхность шва трубной заготовки.

Основной рабочий шов варится лазерной или гибридной (сочетающей лазерную и дуговую в среде защитного газа) сваркой и может производиться на том же сборочносварочном стане, что и технологический.

Высокая концентрация излучения, присущая лазерной сварке (1010-1012 Вт/см2), обеспечивает минимальную ширину шва, исчисляемую единицами миллиметров и глубину проплавления до 20 мм. Это обуславливает, как минимум, на порядок снижение погонной энергии сварки и уменьшение зоны термического влияния более чем в 2 раза и, как следствие - минимальные термическую деформацию околошовной зоны и уровень остаточных напряжений, стабильность механических свойств за счет уменьшения разупрочнения основного металла.

Внутренний и наружный швы, перекрывающие основной рабочий шов, варятся дуговой сваркой, на уменьшенную глубину, по сравнению с прототипом, поэтому не требуют увеличенной погонной энергии. Кроме того, при наложении внутреннего и наружного шва происходит термическая нормализация металла основного шва и формируются поверхности шва с обеих сторон, характеризующиеся уменьшенной шириной и усилением, что снижает механическую концентрацию напряжений на границах перехода к основному металлу трубы.

Способ осуществляется следующим образом (рис.1): после формовки трубной заготовки и стыковки кромок накладывают первый прихваточный шов дуговой сваркой, фиксируя кромки относительно друг друга, затем с применением лазерной сварки накладывают основной рабочий шов, полностью переваривая прихваточный шов, проплавляя ширину кромок, но, не заполняя разделку кромок, после чего с помощью дуговой сварки накладывают внутренний шов, заполняющий разделку кромок внутри трубы, и наружный шов, заполняющий разделку кромок снаружи трубы.

Предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить погонную энергию при сварке толстостенных труб, повысить механические свойства металла шва и околошовной зоны и избежать возможности появления горячих трещин за счет предварительной операции наложения технологического шва.

Способ многослойной сварки труб большого диаметра, включающий стыковку кромок, наложение прихваточного шва, наложение внутреннего шва и наружного шва, отличающийся тем, что сварку прихваточного шва выполняют дуговой сваркой, после чего лазерной или гибридной лазернодуговой сваркой накладывают основной рабочий шов с переплавлением прихваточного шва и проплавлением притупления кромок на глубину до 20 мм, а затем дуговой сваркой накладывают внутренний и наружный швы для заполнения разделки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления сварных сосудов высокого давления. Обечайку изготавливают путем свертки листовой заготовки со стыковкой кромок в сборочно-сварочных приспособлениях, прихватки кромок по краям с использованием технологических пластин, автоматической сварки с последующей калибровкой по внутреннему диаметру обечайки и рентгенотелевизионного контроля качества сварного шва.

Изобретение относится к способу и машине комбинированной дуговой сварки. Изобретение позволяет достигнуть предотвращение ухудшения ударной вязкости зоны термического влияния за счет поддержания плотности тока газоэлектрической сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом в пределах соответствующего диапазона во время сварки стального листа.

Способ предназначен для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, одна из которых тонкостенная, другая толстостенная.

Изобретение относится к области машиностроения и судостроения и может быть применено при изготовлении сварных конструкций. Свариваемые детали располагают в горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к способу многодуговой сварки листовых сварных заготовок для получения из них методами холодной штамповки деталей кузова автомобиля. Предварительно определяют ток и скорость сварки первой дуги из условия обеспечения проплавления на всю толщину листовой заготовки и изотерму плавления на поверхности листов со стороны сварки.

Изобретение относится к системе крепления газовой форсунки (33) на сварочной горелке и газовой форсунке. Газовая форсунка (33) крепится на держателе (30), расположенном на сварочной горелке (10), с возможностью разъемного крепления газовой форсунки (33) путем поворотного движения газовой форсунки (33).

Изобретение относится к способу автоматической аргонодуговой сварки труб и может найти применение для сварки длинномерных труб переменного сечения для ядерных реакторов.
Изобретение может быть использовано при восстановлении сваркой или наплавкой в среде углекислого газа деталей машин, изготовленных из высоколегированных сталей.

Изобретение относится к водоохлаждаемой горелке для дуговой сварки как плавящимся, так и неплавящимся электродами, и может найти широкое применение во всех отраслях народного хозяйства, связанных с применением сварки черных и цветных металлов, а также их сплавов.

Изобретение относится к сварке плавлением деталей малых толщин с деталями больших толщин. .

Устройство предназначено преимущественно для сварки кольцевых швов изделий в виде мешков и оболочек различного назначения. Устройство содержит основание 1, сварочный диск 2 и держатель 3 для свариваемых деталей с приводом 4 его вращения.

Изобретение относится к области машиностроения и судостроения и может быть применено при изготовлении сварных конструкций. Свариваемые детали располагают в горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к области сварки пластмасс и может найти применение в производственной технике при сварке кольцевых швов изделий в виде мешков и оболочек различного назначения.

Изобретение относится к соединениям арматурных стержней и может быть использовано при строительно-монтажных работах и изготовлении из железобетона строительных конструкций, преимущественно сборных и монолитных.

Изобретение относится к оборудованию для сварки и может быть использовано для автоматической сварки прямолинейных, круговых и кольцевых стыков конструкций из сталей и алюминиевых сплавов в среде защитных газов плавящимся электродом.

Изобретение относится к области технологии сварки. .

Изобретение относится к области изготовления, монтажа и эксплуатации резервуаров для хранения и обработки жидкости. .
Изобретение относится к области общего машиностроения, деталям и конструкциям, работающим в циклическом режиме нагружения, в частности к производству тонкостенных сосудов давления.

Способ предназначен для изготовления тонкостенных конических обечаек с ребрами жесткости методом сварки. Производят формирование сегментов обечайки.
Наверх