Способ сварки стыковых соединений

Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов и трубопроводных изделий. Cварку стыковых соединений осуществляют с помощью электрической дуги и/или лазерного луча. В сварочную ванну подают присадочную проволоку. Перед сваркой на свариваемые кромки наносят слой соединения щелочных металлов, выбранных из группы, включающей натрий и калий. При этом соединения щелочных металлов наносят на кромки свариваемых соединений в виде раствора или порошка. Способ позволяет повысить проплавляющую способность лазерного луча и уменьшить число дефектов сварного шва, возникающих при лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварке. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов, а также швов трубопроводных изделий (отводов, тройников и т.д.).

При лазерной или лазерно-гибридной сварке толстостенных металлоконструкций образуется глубокий парогазовый канал проплавления. Данный канал состоит из газов, а вокруг окружен расплавленным металлом. Если данный парогазовый канал открыт, ничем не экранирован, то лазерный луч беспрепятственно проникает вглубь парогазового канала, эффективность воздействия лазерного луча при этом заметно возрастает и, следовательно, увеличивается глубина проплавления. Однако следует отметить, что при воздействии высокомощного лазерного излучения на свариваемый материал, происходит бурное испарение и кипение металла, над сварочной ванной образуется плазменное облако, вокруг кромок свариваемого металла также образуется плотный слой газа. Данное облако частично экранирует лазерный луч, вследствие чего проплавляющая способность лазерного луча заметно падает и снижается глубина проплавления металла. Также парогазовый слой над сварочной ванной ухудшает подвод тепла от лазерного луча, что способствует образованию дефектов.

Известен способ сварки, совмещающий в себе использование лазерного пучка и электрической дуги с плавящимся электродом, для сборки укладываемых встык металлических труб с целью формирования металлических трубопроводов (патент РФ №2403135, B23K 31/02, B23K 26/20, B23K 9/173, опубликован 10.11.2010 г.), в соответствии с которым проплавление выполняют снаружи при формировании единственной сварочной ванны под одновременным воздействием, по меньшей мере, одного лазерного пучка, передаваемого по оптическому волокну, точку фокусировки которого регулируют, и, по меньшей мере, одной электрической дуги в среде защитного газа, генерируемой из плавящегося электрода, образующего присадочный материал.

К недостаткам данного способа можно отнести низкое качество сварного соединения, обусловленное недостаточной глубиной проплавления из-за поглощения лазерного луча в парогазовом канале сварочной ванны.

Известен способ лазерной сварки (патент РФ №2038937, B23K 26/00, опубликован 09.07.1995 г.), принятый за прототип, в котором сфокусированный лазерный луч подается в зону сварки (стыка свариваемых кромок) и образует с расплавленным основным металлом общую сварочную ванну, в которую подают присадочную проволоку, при этом подачу проволоки осуществляют по касательной к свариваемому изделию, причем проволоку прижимают к свариваемому стыку или к его разделке), а одновременно со сварочной проволокой в том же направлении подают защитный газ. В данном способе предполагается подавление плазменного облака посредством воздействия на него потока защитного газа, подаваемого по специальному каналу к сварочной ванне.

Недостатком данного способа является недостаточно высокое качество сварного шва из-за наличия в нем дефектов типа пор и свищей, т.к. сама причина, по которой плазменное облако экранирует лазерный луч, не устраняется, происходит лишь сдув облака плазмы с незначительного участка свариваемых кромок. Величина потока защитного газа, который сдувает облако плазмы, ограничена шириной сопла, через которое подается защитный газ, а также давлением, под которым подается газ, причем, если поток газа достаточно интенсивный, то это может привести к ухудшению формирования сварного шва и появления в нем дефектов типа пор и свищей. При этом необходимо учитывать, что подача защитного газа осуществляется в точку контакта пятна лазера и свариваемой поверхности, следовательно область над струей газа будет все равно частично заполнена облаком плазмы, которое будет экранировать лазерный луч. Также стоит отметить, что для эффективного подавления плазменного облака струей газа необходимо применять высококачественные инертные газы, такие как аргон и гелий, или их смесь, что является достаточно затратным.

Предлагаемый способ решает техническую проблему повышения качества сварного соединения при достижении технического результата - уменьшения числа дефектов сварного шва за счет подавления экранирующего действия плазменного облака и повышения проплавляющей способности лазерного луча.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе сварки стыковых соединений, включающем формирование сварочной ванны в зоне стыка свариваемых кромок с помощью электрической дуги и/или лазерного луча и подачу в сварочную ванну присадочной проволоки, согласно изобретению перед сваркой на свариваемые кромки наносят соединения щелочных металлов, выбранных из группы, включающей натрий и калий. При этом соединения щелочных металлов наносят на кромки в виде раствора или в виде порошка.

Сущность изобретения раскрывается следующим образом.

При воздействии высокомощного лазерного излучения соединения щелочных металлов, таких как калий и натрий, нанесенные на кромки свариваемых соединений, будут способствовать ионизации газов в области сварки, тем самым снижать экранирующее воздействие плазменного облака над сварочной ванной. За счет ионизации парогазового слоя улучшается проницаемость для лазерного излучения и повышается эффективность теплового воздействия на металл при лазерной или лазерно-дуговой сварке, что приводит к увеличению глубины проплавления металла и снижению образования дефектов сварного шва.

Предлагаемым способом осуществлена сварка продольного шва при изготовлении стальной трубы большого диаметра. Наибольший эффект достигается при нанесении на свариваемые кромки соединений щелочных металлов слоем толщиной не более 5-6 микрон. Предлагается использовать хлориды калия и натрия, либо другие соли данных элементов, при этом главным критерием выбора типа соли является отсутствие в составе соли химических элементов, которые могли бы негативно сказаться на свойствах сварного соединения, например, таких как фосфор, сера и т.п. Соли калия или натрия могут быть нанесены на свариваемые кромки в виде растворов путем опрыскивания с последующим высыханием, или посредством посыпки порошком в сухом виде, или каким-либо другим способом.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить число дефектов сварного шва за счет повышения проплавляющей способности лазерного луча, которое достигается путем подавления плазменного облака, образующегося над сварочной ванной при лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварке толстостенных металлоконструкций.

1. Способ сварки стыковых соединений, включающий формирование сварочной ванны в зоне стыка свариваемых кромок с помощью электрической дуги и/или лазерного луча и подачу в сварочную ванну присадочной проволоки, отличающийся тем, что перед сваркой на свариваемые кромки наносят соединения щелочных металлов в виде солей натрия и калия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соли щелочных металлов наносят на свариваемые кромки в виде раствора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соли щелочных металлов наносят на свариваемые кромки в виде порошка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может быть использовано для стыковых соединений титановых сплавов со сквозным проплавлением толщиной до 15 мм.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки ферро- и парамагнитного материалов. Способ включает формирование аустенитной структуры шва путем смещения электронного пучка относительно стыка свариваемых деталей при обеспечении заданной степени проплавления кромок.

Изобретение относится к способу соединения деталей из разнородных материалов. На детали из легкоплавкого материала выполняют проточку (3), под которую на детали из тугоплавкого материала выполняют выступ (4).

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки плиты с оребренной поверхностью и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Сварку осуществляют со стороны плиты.

Изобретение относится к способу получения сварного соединения металлических деталей. Осуществляют дуговую сварку угловыми швами в зоне сопряжения поверхности листа одной металлической детали и одной или обеих поверхностей листа другой металлической детали.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов для атомных реакторов. Сварной узел тепловыделяющего элемента содержит выполненные из высокохромистой стали оболочку и заглушку с буртиком, соединенные сварным швом, полученным аргонодуговой сваркой.

Изобретение относится к способу изготовлению сварных корпусов сосудов высокого давления из высокопрочных легированных сталей. Вначале получают тонкостенную оболочку путем резки труб из стали типа 28Х3СНМВФА на заготовки, калибровки, рекристаллизационного отжига, механической обработки, ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточными отжигами деформирующими роликами с треугольным профилем со скругленными по радиусу или (и) плоскими вершинами, установленными с различными зазорами относительно оправки.

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 относится к способу создания тройникового соединения. Очищают поверхность основной трубы в месте приварки усиленного патрубка углового и осуществляют разметку упомянутого места и вырезку.

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 лазерно-дуговой сварки с использованием плавящегося электрода в среде защитного газа, и может быть использовано для сварки сформованных трубных заготовок.

Изобретение относится к устройству (10) облучения обрабатывающим светом объекта, устройству и способу герметизации объекта и носителю информации. Группы источников света генерируют свет для обработки объекта, причем группы источников света изображают в рабочей плоскости (17) посредством блока (16) формирования изображения для получения обрабатывающего света.

Изобретение относится к способу для лазерной сварки встык по меньшей мере одной заготовки (1, 2) из отверждаемой под прессом марганцево-борной стали. Заготовка (1) или заготовки (1, 2) имеют толщину по меньшей мере 1,8 мм и/или на стыке (3) имеется скачок (d) толщины по меньшей мере 0,4 мм.

Изобретение относится к способу изготовления металлической детали (200) для турбореактивного двигателя летательного аппарата. Упомянутая деталь (200) содержит, в частности, первую совокупность элементов (203), имеющих малую толщину, и вторую совокупность элементов (201; 202), имеющих большую толщину.

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к способам формирования лазерного излучения в системе генератор - усилитель на парах металлов, и может быть использовано в лазерной обработке материалов, лазерного сканирования и других областях, где необходимо использование лазерного излучения на уровне дифракционной расходимости.

Изобретение относится к способу лазерного отжига неметаллических материалов и может быть использовано для отжига полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов.

Изобретение относится к многолучевому источнику лазерного излучения и устройству для лазерной обработки материалов. Многолучевой источник состоит из задающего генератора и многоканального усилителя.

Изобретение относится к энергетике. Топливный инжектор газотурбинного двигателя содержит центральное тело, расположенное на продольной оси, и камеру предварительного смешивания, расположенную в радиальном направлении внешне относительно центрального тела и образующую кольцевой канал между ними.

Изобретение относится к устройству для соединения орбитальной сваркой концов уже выверенных и снабженных прихватками труб, в частности из стали, имеющему образованную концами труб разделку кромок под сварку.

Способ изготовления одномерной дифракционной фазовой решетки с синусоидальным профилем заключается в последовательном формировании канавок сканированием импульсным лазерным пучком плоскости контакта пластины из плавленого кварца с пластиной из прессованного графита.

Изобретение относится к области поверхностной обработки прокатных цилиндров для получения заданной шероховатости. Установка (M) содержит устройство (МА) для поддержания обрабатываемого цилиндра (C) и приведения его во вращение вокруг его собственной продольной оси (X) и по меньшей мере одно устройство (MB), взаимодействующее с указанной первой станцией (МА) для создания и испускания с помощью оптоволоконного устройства импульсного лазерного излучения, случайным образом воздействующего на поверхность (S) цилиндра (C) и создающего заданную шероховатость на этой поверхности (S). Устройство (MB) соединено с возможностью регулирования с первым устройством (МА) в первом направлении (K), параллельном оси (X) цилиндра (C), и на ней расположены одна или более головок (8), испускающих импульсное лазерное излучение, которые смонтированы с возможностью скольжения относительно цилиндра (C) во втором направлении (Z), перпендикулярном указанной оси (X). 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов и трубопроводных изделий. Cварку стыковых соединений осуществляют с помощью электрической дуги иили лазерного луча. В сварочную ванну подают присадочную проволоку. Перед сваркой на свариваемые кромки наносят слой соединения щелочных металлов, выбранных из группы, включающей натрий и калий. При этом соединения щелочных металлов наносят на кромки свариваемых соединений в виде раствора или порошка. Способ позволяет повысить проплавляющую способность лазерного луча и уменьшить число дефектов сварного шва, возникающих при лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварке. 2 з.п. ф-лы.

Наверх