Способ многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса



Способ многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса
Способ многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса

 


Владельцы патента RU 2613831:

Акционерное Общество "Выксунский металлургический завод" (RU)

Изобретение относится к области технологии многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса. Сварочную ванну сварного соединения заполняют последовательными электродами. Ультразвуковые колебания в сварочную ванну подают на один из сварочных электродов при степени заполнении объема сварочной ванны расплавленным металлом на 30-70% предыдущими электродами. Изобретение позволяет повысить качество макроструктуры сварного соединения при автоматической многодуговой сварке под слоем флюса, также устранить в нем внутренние дефекты в виде шлаковых включений, пор. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области технологии многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса, при которой в сварочную ванну на расплав металла через сварочную проволоку передаются ультразвуковые колебания, и может быть использовано, в частности, в черной металлургии при изготовлении стальных прямошовных труб.

Известен способ передачи ультразвуковых колебаний жидкому металлу сварочной ванны при автоматической, полуавтоматической сварке под флюсом, при аргонодуговой сварке, а также при электрошлаковой сварке через присадочную проволоку при помощи скользящего контакта [1].

Недостатком известного способа является то, что для передачи ультразвуковых колебаний жидкому металлу сварочной ванны необходимо использовать присадочную проволоку, не включенную в электрическую цепь. Данный способ не применим в условиях автоматической многодуговой сварки под флюсом.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов, включающий воздействие на сварное соединение ультразвуковыми импульсными колебаниями, вводимыми непосредственно в сварочную ванну через сварочный электрод в диапазоне частот от 22,7 до 24 кГц [2].

Недостатком данного способа является применимость только в условиях сварки с одним электродом. Кроме того в данном источнике отсутствует информация о способе сварки и методе передачи ультразвуковых колебаний от преобразователя к сварочному электроду.

Задачей изобретения является повышение качества макроструктуры сварного соединения при автоматической многодуговой сварке под слоем флюса, также устранение в нем внутренних дефектов в виде шлаковых включений, пор.

Указанная задача решается за счет того, что в сварочную ванну сварного соединения передаются ультразвуковые колебания через один из сварочных электродов при степени заполнения объема сварочной ванны расплавленным металлом в диапазоне 30-70% после последовательного заполнения предыдущими электродами.

Воздействие ультразвука приводит к следующим изменениям структуры: уменьшению средней величины зерна; устранению столбчатой структуры и образованию равновесного зерна; повышению однородности сварного шва, уменьшению степени развития ликвационных процессов; более равномерному распределению неметаллических включений по всему объему сварного шва [3].

Измельчение структуры при этом объясняется в основном появлением большого числа центров кристаллизации. Радиационное давление ультразвука выносит обломки кристаллов в объем расплава, где они могут стать центрами кристаллизации. Кристаллизация улучшается также за счет перемешивания расплава, которое ведет к выравниванию температуры по всему объему, что способствует объемной кристаллизации [4].

При многодуговой сварке металла под слоем флюса основная часть внутренних дефектов сварного шва, таких как шлаковые включения, поры, образуются в зоне сплавления и в центре шва.

Это связано с тем, что эндогенные/экзогенные неметаллические включения не успевают всплыть на поверхность сварного шва до начала кристаллизации сварочной ванны. Учитывая топографию распределения внутренних дефектов по объему сварного шва в условиях многодуговой автоматической сварки под флюсом, целесообразно передавать ультразвуковые колебания на электрод, когда наплавленного металла в сварочной ванне не менее 30% и не более 70% от ее объема.

В данном диапазоне объемов заполнения сварочной ванны наплавленным металлом ультразвуковые колебания наиболее интенсивно воздействуют на область потенциального возникновения указанных внутренних дефектов в сварном шве - линию сплавления. Не происходит потери мощности ультразвуковых колебаний при прохождении области с низким риском возникновения дефекта - зоны выпуклости шва.

При воздействии ультразвуковых колебаний на сварочную ванну, заполненную менее 30%, эффективность их влияния на процессы плавления и кристаллизации шва низка и вызвана проплавлением основного металла и малым объемом сварочной ванны.

При прохождении ультразвуковых волн в кристаллизирующемся металле на шлаковые включения начинает воздействовать радиационное давление, способствующее дополнительному всплытию шлаковых включений. Кроме того, в областях низкого давления ультразвуковой волны в расплавленном металле происходит высвобождение газа в виде пузырьков, которые всплывают на поверхность металла, захватывая с собой неметаллические включения.

Эти явления приводят практически к полному устранению внутренних дефектов сварного шва в процессе многодуговой автоматической сварки под флюсом.

Схема устройства, реализующего данный способ, представлена на фиг. 1. Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 4, подключенный к генератору электрических колебаний 5. Преобразователь передает УЗ колебания на сварочный электрод 1 в сварочную ванну через волновод 3 с наконечником 2.

Устройство работает следующим образом. Перед началом сварки включается ультразвуковой генератор, возбуждающий магнитострикционный преобразователь, который через волновод с наконечником передает ультразвуковые импульсные колебания в расплавленный металл сварочной ванны.

Ультразвуковое устройство выключается после завершения процесса сварки.

Пример реализации способа

Для реализации предлагаемого способа была отобрана стальная отформованная трубная заготовка диаметром 782 мм и толщиной стенки 38 мм, с предварительно нанесенным технологическим и внутренним сварным швом. Сварка наружного шва тестовой трубы проводилась 5-ти дуговым способом под слоем флюса.

Опытная труба была разделена на 2 участка:

На участке №1 сварка наружного шва проводилась в соответствии с режимами из существующей технологической карты.

На участке №2 сварка наружного шва проводилась также в соответствии с режимами из существующей технологической карты, но с применением ультразвукового воздействия на расплавленную ванну через сварочную проволоку четвертой дуги по ходу сварки.

На участках опытной трубы в разделке под сварку были искусственно созданы различные условия, провоцирующие образование внутренних дефектов сварного шва (шлаковые включения, поры, пузыри и т.д.).

После сварки наружного шва был проведен рентгенотелевизионный и ультразвуковой контроль на предмет выявления внутренних дефектов сварного шва.

Контроль выявил наличие внутренних дефектов на участке №1.

Дефекты представляют собой шлаковые включения округлой формы в металле наружного сварного шва. Внутренние дефекты сварного шва на участке №1 опытной трубы представлены на фиг. 2.

На участке №2 внутренних дефектов сварного шва не выявлено.

Таким образом, предлагаемая технология позволяет значительно повысить качество макроструктуры сварного соединения при автоматической многодуговой сварке под слоем флюса, устранить возникновение в нем за счет использования ультразвукового воздействия внутренних дефектов в виде пузырьков газа, шлаковых включений, пор.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №128957, опубл. 19.04.1960 г.

2. Патент РФ №2451583, опубл. 27.05.2012 г.

3. Абрамов О.В. Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле. - М.: Металлургия, 1972. - 255 с.

4. Пархимович Э.М. Сварка и наплавка в ультразвуковом поле. - Мн.: Наука и техника, 1988. - 206 с.

Способ многодуговой сварки металлических изделий под слоем флюса, включающий последовательное заполнение сварочной ванны сварного соединения электродами и подачу ультразвуковых колебаний в сварочную ванну, отличающийся тем, что ультразвуковые колебания подают на один из сварочных электродов при степени заполнения объема сварочной ванны расплавленным металлом на 30-70% предыдущими электродами.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к кольцевому сварному соединению, способу его получения и к магистральной трубе. Стыкуют друг с другом концевые участки стальных труб с пределом текучести согласно Спецификации 5L Стандартов API не ниже 555 Н/мм2.

Изобретение может быть использовано при получении сварного стыкового соединения стальных листов путем дуговой сварки под флюсом. Осуществляют сварку верхней стороны стальных листов после сварки нижней их стороны с образованием сварного шва, поперечное сечение которого характеризуется заданными параметрами с учетом угла наклона линии сплавления.

Изобретение может быть использовано при многоэлектродной сварке под флюсом с применением в качестве переднего электрода тонкой проволоки с флюсовым сердечником.

Изобретение относится к области сварки, в частности дуговой сварки под флюсом стальных пластин. Сварку первым проволочным электродом, расположенным спереди по направлению сварки и имеющим диаметр проволоки 2,0-3,2 мм, ведут с плотностью тока не менее 145 А/мм2, а второй и последующие электроды располагают за первым электродом на линии сварки, причем канавку сварного стыка между свариваемыми стальными пластинами формируют с двухступенчатой формой, удовлетворяющей условию θB < θT, где θB - угол между сторонами нижней ступени канавки, а θT - угол между сторонами верхней ступени канавки.

Изобретение относится к способу дуговой сварки под флюсом стальной пластины. Для дуговой сварки под флюсом используют первый электрод диаметром 3,9-4,1 мм и располагают его спереди по направлению сварки.

Изобретение относится к способу сварки роторов для генерации энергии (газовых турбин, паровых турбин, генераторов), которые содержат множество роторных дисков, размещенных вдоль оси ротора.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой под флюсом металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей, стойких к электрохимической коррозии, например корпусов морских судов, нефте- и газопроводов.
Изобретение относится к способу автоматической сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в горизонтальной плоскости. Изобретение может быть использовано при сварке труб из жаростойкого материала типа ВНС-16.

Способ управления подводом тепла для сварочных систем включает в себя этап приема данных, кодирующих требуемый диапазон значений подвода тепла, заключенных между верхним и нижним пределом.

Изобретение может быть использовано при дуговой сварке деталей под флюсом с использованием сварочного пистолета, контактный наконечник которого обеспечивает электрический контакт со сварочной проволокой.

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 вибродуговой сварки с подачей электродной проволоки и может быть использовано в моторостроительной, судостроительной, нефтегазовой и инструментальной областях.

Изобретение относится к наплавочному оборудованию. .

Изобретение может быть использовано при дуговой наплавке тонкостенных деталей плавящимся электродом. Электрод и деталь подключают к сварочному источнику постоянного тока по схеме обратной полярности. Перенос материала вибрирующего электрода осуществляют дугой, возникающей при отведении электрода от поверхности детали после их контакта. В каждый момент контакта электрода с поверхностью детали на электрод подают положительный импульс тока разряда конденсатора, параметры которого выбирают из условия обеспечения в зоне упомянутого контакта процесса электроискрового легирования поверхности детали материалом электрода с созданием диффузионного слоя. Импульс тока разряда конденсатора подают с энергией 0,5-10,0 Дж при напряжении заряда конденсатора 30-100 В. Технический результат заключается в возможности снижения сварочного тока при обработке тонкостенных деталей с одновременном повышением прочности сцепления наплавленной поверхности с металлом детали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх