Способ лазерной сварки продольного шва трубы (варианты)

Изобретение относится к способу лазерной сварки продольного шва трубы (варианты). Способ включает подготовку под сварку с выполнением притупления на кромках трубной заготовки, формовку трубы, сборку и сварку лазерным лучом с наложением корневого шва сверху и сварного шва. При подготовке под сварку трубной заготовки на притупление одной из ее кромок наплавляют наклонные валики из металлического сплава на расстоянии друг от друга в восходящем направлении относительно направления перемещения лазерного луча при сварке по первому варианту. По второму варианту наплавляют наклонные валики из металлического сплава в нисходящем направлении относительно направления перемещения лазерного луча при сварке. При сборке осуществляют обжатие кромок трубной заготовки с образованием между ними наклонных каналов, обеспечивающих выход газов при лазерной сварке продольного шва трубы. Технический результат заключается в повышении технологичности процесса и качества сварных соединений труб. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к производству труб, в частности к сборке-сварке сформованных заготовок для труб большого диаметра с применением технологий лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварки.

В сварных соединениях большой толщины (более 15 мм), выполненных по технологиям лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварки, часто встречаются характерные для этих технологий дефекты, представляющие собой плоские полости различной глубины залегания и протяженности, расположенные точно по оси шва, в поперечном сечении похожие на трещину (фиг. 1). Причиной образования дефекта является то, что большой объем расплавленного металла стекает по стенкам относительно небольшого по сечению парогазового канала и перекрывает его. Высокая плотность, вязкость и короткий срок пребывания металла в жидком состоянии практически не дают времени всему газу выйти из парогазового канала, вследствие чего металл кристаллизуется, образуя полости по центру шва. Кроме того, при больших толщинах свариваемых изделий присадочный металл от дугового процесса не доставляется в центральную и корневую часть шва из-за малого размера сварочной ванны и больших скоростей расплавления и кристаллизации.

Из уровня техники известен способ сварки металлических материалов лазерным лучом высокой мощности (патент US 20100243621), в котором между свариваемыми поверхностями прижимаются металлическая прокладка, причем торец прокладки располагается выше поверхности стыка деталей.

Недостатками данного способа являются:

1. Высокая вероятность образования характерных дефектов (газовой полость) при сварке изделий большой толщины, поскольку парогазовый канал имеет очень небольшой размер и легко может быть перекрыт расплавленным металлом, текущим по стенкам парогазового канала.

2. При сборке-сварке заготовок для труб большого диаметра зажимать прокладку между кромок по всей длине с одинаковой высотой выступа торца крайне трудоемко.

3. Фактическая толщина, которую должен будет проплавить лазер, больше толщины свариваемых деталей на величину выступа торца металлической прокладки над поверхностью деталей.

Наиболее близким техническим решением к каждому изобретению из группы является способ лазерной сварки с использованием вентилируемой прокладки (патент ЕР 2248624), в котором между свариваемыми кромками изделий прижимаются металлические прокладки. Причем металлические прокладки расположены друг относительно друга на расстоянии, чтобы во время сварки образовывать канал между деталями для выхода газов из сварочного канала. Торец прокладок располагается выше поверхности стыка деталей. После установки прокладок в способе выполняют наложение сварного шва с использованием лазерного излучения.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится необходимость прижимать прокладки к кромкам трубной заготовки, а тем более при расположении их на одинаковом расстоянии друг от друга. Это приводит к необходимости контроля положения указанных элементов при операции сборки трубной заготовки, предваряющей наложение корневого шва с использованием технологий лазерной сварки.

Заявляемые варианты способа сварки продольного шва трубы решают одну и ту же проблему повышения качества продольного сварного шва трубы, выполняемого с использованием лазерного излучения.

Техническим результатом, обеспечиваемым настоящим изобретением (вариантами способа), является повышение технологичности процесса сварки.

Технический результат заявляемого изобретения по первому варианту обеспечивается тем, что в способе лазерной сварки продольного шва трубы, включающем наложение сверху корневого шва с использованием лазерного луча на стык кромок трубной заготовки, имеющей в стыке расположенные с шагом элементы из сплава металлов с образованием между ними наклонных каналов для выхода газов при наложении корневого шва, перед наложением корневого шва выполняют подготовку кромок трубной заготовки и ее пошаговую формовку, при этом элементы представляют собой валики из сплава металлов, имеющего легирующий состав, которые наплавляют на одну из кромок трубной заготовки так, что каналы имеют восходящее направление относительно направление движения лазерного луча.

Технический результат заявляемого изобретения по второму варианту обеспечивается тем, что в способе лазерной сварки продольного шва трубы, включающем наложение сверху корневого шва с использованием лазерного луча на стык кромок трубной заготовки, имеющей в стыке расположенные с шагом элементы из сплава металлов с образованием между ними наклонных каналов для выхода газов при наложении корневого шва, перед наложением корневого шва выполняют подготовку кромок трубной заготовки, ее пошаговую формовку и наложение технологического шва, при этом элементы представляют собой валики из сплава металлов, имеющего легирующий состав, которые наплавляют на одну из кромок трубной заготовки так, что каналы имеют нисходящее направление относительно направления движения лазерного луча.

По двум вариантам способа высота валиков не превышает 0,5 мм.

Выполнение наплавки на одну из кромок трубной заготовки элемента перед выполнением корневого шва исключает необходимость придерживать прокладки и контролировать их положение в процессе сварки. По мере наложения корневого шва с использованием лазерного излучения образование наклонных каналов происходит в процессе смыкания кромок, следовательно, на протяжении процесса сварки нет препятствий для выхода газов.

Выполнение наплавки повышает технологичность процесса, не осложненного операциями зажима вставляемых между кромками элементов и контроля, обеспечивающего соблюдение интервала (шага) между ними.

По первому варианту наплавку производят для образования каналов, имеющих восходящее направление. Это обусловлено направлением движения лазерного луча при наложении корневого шва сверху.

По второму варианту способа наличие технологического (прихваточного) шва, выполняемого с наружной стороны трубной заготовки, обусловливает нисходящее направление каналов для выхода газов.

По двум вариантам способа наличие валиков из сплава металлов, имеющего легирующий состав, обеспечивает легирование по всей толщине сварного соединения, т.к. в процессе сварки расплавленный металл валиков соединяется с основным металлом сварочной ванны.

Высота валика выбрана исходя из необходимости сжатия кромок трубной заготовки с зазором, величина которого равна величине высоты валика наплавки. Таким образом, превышение размера 0,5 мм приводит к излишнему зазору между кромками и увеличивает вероятность появления дефекта в виде неоплавления одной из кромок. Химический состав легирующего сплава наплавляемых валиков выбирается близким основному металлу.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет обеспечить высокую технологичность сварного соединения, т.е. достичь заявленного технического результата.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежами.

Фиг. 1 - возможные дефекты сварного шва;

Фиг. 2 - схематично показан пример сварки согласно изобретению в месте контакта продольных краев открытой трубы по первому варианту.

Фиг. 3 - схематично показан пример сварки согласно изобретению по второму варианту.

Осуществление изобретения.

В первом варианте предлагаемого способа перед сборкой-сваркой, на этапе подготовки поверхности кромок к сварке, а именно после фрезеровки на притупление одной из кромок трубной заготовки 1 любым известным способом наплавляются элементы, которые представляют собой валики из сплава металлов, имеющего легирующий состав. Наплавку производят так, чтоб при сжатии сформованной трубной заготовки каналы имели восходящее направление относительно направления движения лазерного луча для создания условия беспрепятственного выхода газа из парогазового канала.

Между валиками выдерживается интервал 3 (фиг. 2). Далее сформованная трубная заготовка поступает в сборочно-сварочный стан, где происходит ее обжатие и сборка кромок встык и в собранном виде проваривается лазером 4 или гибридным лазерно-дуговым процессом.

Во втором варианте предлагаемого способа перед сборкой-сваркой, на этапе подготовки поверхности кромок к сварке, а именно после фрезеровки на притупление одной из кромок трубной заготовки 1 любым известным способом наплавляются элементы, которые представляют собой валики из сплава металлов, имеющего легирующий состав. Наплавку производят так, чтоб при сжатии сформованной трубной заготовки каналы имели нисходящее направление относительно направления движения лазерного луча для создания условия беспрепятственного выхода газа из парогазового канала.

Между валиками выдерживается интервал (шаг) 3 (фиг. 2). Далее сформованная трубная заготовка поступает в сборочно-сварочный стан, где происходит ее обжатие и сборка кромок встык и в собранном виде проваривается технологическим швом, после этого проваривается корневой шов.

1. Способ лазерной сварки продольного шва трубы, включающий подготовку под сварку с выполнением притупления на кромках трубной заготовки, формовку трубы, сборку и сварку лазерным лучом с наложением корневого шва сверху и сварного шва, отличающийся тем, что при подготовке под сварку трубной заготовки на притупление одной из ее кромок наплавляют наклонные валики из металлического сплава на расстоянии друг от друга в восходящем направлении относительно направления перемещения лазерного луча при сварке, а при сборке осуществляют обжатие кромок трубной заготовки с образованием между ними наклонных каналов, обеспечивающих выход газов при лазерной сварке продольного шва трубы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что валики наплавляют высотой не более 0,5 мм.

3. Способ лазерной сварки продольного шва трубы, включающий подготовку под сварку с выполнением притупления на кромках трубной заготовки, формовку трубы, сборку и сварку лазерным лучом с наложением технологического шва, корневого шва сверху и сварного шва, отличающийся тем, что при подготовке под сварку трубной заготовки на притупление одной из ее кромок наплавляют наклонные валики из металлического сплава на расстоянии друг от друга в нисходящем направлении относительно направления перемещения лазерного луча при сварке, а при сборке осуществляют обжатие кромок трубной заготовки с образованием между ними наклонных каналов, обеспечивающих выход газов при лазерной сварке продольного шва трубы.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что валики наплавляют высотой не более 0,5 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварочному производству и может быть применимо для производства труб с использованием технологии лазерной сварки. Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку включает подготовку разделки кромок листа, сборку трубной заготовки, размещение между кромками присадочного металлического материала в качестве вставки.

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов.
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.

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 способу ремонта трубы с продольном швом. Ремонт включает обнаружение дефекта, выборку дефекта и заплавление выборки.

Изобретение относится к способу и устройству для сварки тонкопленочных изделий из металлов. Воздействуют импульсами светового излучения с плотностью 103 – 104 Вт/см2 на металлические тонкие пленки.

Изобретение относится к способу соединения верхнего полоза салазок автомобильного сиденья с крепежной скобой рамы автомобильного сиденья. Способ включает наложение нижней поверхности продольной установочной площадки заданной длины в основании крепежной скобы на верхнюю плоскую горизонтальную продольную поверхность в вершине верхнего полоза; наложение дополнительной накладной пластины на нижнюю поверхность горизонтальной плоскости на участке, соответствующем месту расположения установочной площадки; и соединение накладной пластины, установочной площадки и горизонтальной плоскости сваркой со стороны нижней поверхности накладной пластины.

Изобретение может быть использовано для изготовления деталей, в частности автомобильных, содержащих множество стальных листов, соединенных внахлестку точечной контактной сваркой.

Изобретение относится к алюминиевому сплаву системы Al-Si-Cu и листовому продукту с этим сплавом, предназначенным в основном для использования в транспортных средствах.

Изобретение относится к способу получения формованных изделий посредством метода трансмиссионной лазерной сварки и их применению в различных областях. Применение термопластичных формовочных масс, содержащих в качестве основных компонентов А) полиалкилентерефталат, В) Na2CO3, K2CO3, NaHCO3, KHCO3 или их смесей из расчета на 100 мас.% А) и В), а также C) другие присадки, выбранные из группы, включающей каучуки, волокнистые или гранулированные наполнители, стабилизаторы, антиокислители, средства против термического разложения и разложения под действием ультрафиолетового излучения, смазки и средства для отделения от формы, красящие средства, такие как красители и пигменты, и размягчители, причем сумма мас.% А - С) составляет 100%, для получения проницаемых для лазерного излучения формованных изделий.

Изобретение относится к способу соединительной сварки встык оснащенных покрытием стальных листов (1). К сварочному расплаву (6) через, по меньшей мере, один проточный канал (10) подводят, по меньшей мере, одну порошкообразную сварочную присадку (8) в форме потока (9) газа и порошка.

Изобретение может быть использовано при изготовлении пластинчатых теплообменников и решетчатых конструкций. Перпендикулярно основанию 1 панели на его внутренней стороне 7 с помощью сварного соединения закреплены ребра 3.

Изобретение относится к способу изготовления сваренной лазером стальной трубы. Лазерная сварка включает испускание двух лазерных лучей вдоль краев на верхней поверхности открытой трубы.

Изобретение относится к способу лазерной сварки. Для предотвращения разбрызгивания и прилипания к верхней поверхности обрабатываемой детали и оптическому компоненту во время сварки, а также предотвращения образования поднутрения или недостаточности заполнения шва на задней поверхности обрабатываемой детали лазерную сварку осуществляют излучением двух лазерных лучей вдоль линии сплавления со стороны верхней поверхности обрабатываемой детали.

Изобретение относится к способу дуговой сварки трубопроводов. Выполняют разделку кромок торцов труб под сварку, сборку труб и предварительный подогрев кромки торцов труб при температуре от 180 до 270°С. Осуществляют наложение сварных валиков, формирующих стыковое сварное соединение, с выдержкой температуры между накладываемыми сварными валиками от 200 до 270°С. Затем осуществляют дуговую сварку с формированием кольцевого стыкового соединения по всему периметру трубы. После чего охлаждают сварное соединение в диапазоне температур от 600 до 500°С со скоростью не более 10°С/с путем непрерывного сопутствующего подогрева сварного соединения, а охлаждение сварного соединения от температуры 500°С и ниже осуществляют путем наложения теплоизолирующих поясов. При сварке обеспечивают тепловложение в металл в диапазоне от 0,5 до 1,5 кДж/мм. Изобретение позволяет повысить несущую способность трубопровода при температуре строительства ниже минус 50°C за счет повышения надежности сварного соединения при выполнении сварочных работ при температурах ниже минус 50°C за счет получения структуры сварного соединения с вязкой составляющей не менее 80%. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу лазерной сварки продольного шва трубы. Способ включает подготовку под сварку с выполнением притупления на кромках трубной заготовки, формовку трубы, сборку и сварку лазерным лучом с наложением корневого шва сверху и сварного шва. При подготовке под сварку трубной заготовки на притупление одной из ее кромок наплавляют наклонные валики из металлического сплава на расстоянии друг от друга в восходящем направлении относительно направления перемещения лазерного луча при сварке по первому варианту. По второму варианту наплавляют наклонные валики из металлического сплава в нисходящем направлении относительно направления перемещения лазерного луча при сварке. При сборке осуществляют обжатие кромок трубной заготовки с образованием между ними наклонных каналов, обеспечивающих выход газов при лазерной сварке продольного шва трубы. Технический результат заключается в повышении технологичности процесса и качества сварных соединений труб. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх