Способ изготовления крупногабаритных конструкций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«<>770702 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 20 . 1 2 . 78 (21) 2699342/25-27 с присоединением заявки ¹ (5!)М. Кл.з

В 23 К 31/06//

В 23 К 28/00 (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 151080. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 17. 10. 80 (53) УДК 621. 791..75(088.8) (72) Авторы изобретения

В. A. Шелободкин, A. С. Гельман и В. М. Сагалевич вптв фЗЯД3h )!= Р ь|

3 (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к сварке, в частности к способу изготовления крупногабаритных конструкций, преимущественно оболочковых, и может найти применение в химическом машинострое- 5 нии при изготовлении обечаек для корпусов сосудов, работающих при высоких и сверхвысоких давлениях, корпусов: парогенераторов для АЭС и в других отраслях промышленности.

При сборке под сварку элементов обечаек крупногабаритных объектов практически неизбежно возникает необходимость устранения или снижения изломов на стыках элементов„ которые 15 могут быть обусловлены как неточностью изготовления элементов, так и действием внутренних напрях<ений, возникающих при их изготовлении. При сварке этих элементов неизбежно воз- 20 никают угловые деформации, которые могут привести к недопустимым изменениям геометрической формы и размеров конструкции и необходимости дополнительной обработки изделий после 25 сварки.

Известен способ сборки-сварки крупногабаритных конструкций,При котором применяют зажимные приспособления(1). 30

Эффективность использования зажимных приспособлений для снижения остаточных деформаций зависит от соотношения жесткости изделия и приспособления. Этот способ может дать полох<ительный эффект лишь при определенных размерах конструкций и практически неприемлем при изготовленчи крупногабаритных жестких конструкций.

Известен способ сварки конструкций, при котором конструкции задают до сварки деформацию, обратную сварочной j2) .

Этот способ применяется редко и не может быть применен для крупногабаритных жестких сварных конструкций вследствие трудности или практической невозможности точного расчета и создания деформаций, обратных сварочным.

Известен способ изготовления крупногабаритных конструкций, преимуще- . ственно оболочковых, наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности, при котором элементы .конст рукции собирают с заданным зазором в приспособлении, выполняют прихваточные швы и осуществляют многослойную сварку, порядок наложения слоев кото770702 рой определяют по результатам контроля угловых деформаций (3) .

Этот способ сборки и сварки обечаек недостаточно эффективен по следующим причинам.

При изготовлении элементов для сборки,и сварки крупногабаритных обечаек,. а также в процессе транспортировки или Хранения возможны изменения их геометрической формы от действия внутренних напряжений в материале, вызванных вальцовкой, штамповкой или другими операциями, что приводит к появлению изломов в стыках при сборке иэделия и требует спе циальных способов их устранения в процессе сварки или последующей обработки.

Выполнение соединения элементов на прихватках при обычном способе их наложения у>хе вызывает напряжения и деформации в соединениях, которые обычно не учитываются.

Эти недостатки способа сборки и сварки затрудняют возможность получить изделие, размеры и форма которого находились бы в пределах установ ленного поля допусков, и требуют применения дополнительных методов устранения отклонений геометрической формы изделия после сварки, что снижает" эффективность и повышает затраты "на осуществление технологического процесса.

Целью данного изобретения является получение заданной геометрии конструкции без последующей дополнительной обработки.

Для этого прихваточные швы выполняют с вогнутой стороны стыков с одновременным охлаждением соединений с выпуклой стороны, освобождают собранную конструкцию из приспособления и осуществляют сварку, при этом первые слои выполняют с вогнутой стороны стыков.

Кроме того, прихваточные швы выполняют обратно-ступенчатым методом от середины к краям, и сварку каждого слоя осуществляют обратно-ступенчатым методом.

На фиг. 1 представлена схема профилограммы геометрической формы обечайки, собранной поп сварку с изломами в стыках;на фиг. 2 — разделка стыка под сварку с установленным охла>хдающим элементом; на фиг. 3 -ориентировочный порядок наложения слоев шва при наличии излома в стыке; на фиг. 4 — кинетика . нарастания угловых деформаций от нало>хения отдельных слоев шва.

Пример. Обечайку корпуса реактора диаметром 13 м сваривают из шести сегментов высотой 1 8 м и щиной 34 мм, выполненных из листовой стали марки Х18Н9 вальцовкой с предварительной форзагибкой кромок. Изготовленные сегменты имеют изменения

65 и контролируют ее геометрическую форму и размеры. Такой порядок выполнения прихваток и последующее освобождение обечайки от закреплений позволяет получить некоторое снижение изломов в стыках, выявившееся при проведегеометрической формы, которые обусловливаЮт наличие в собранной под сварку обечайке изломов в стыках до 10

Отклонения геометрической формы обечайки в состоянии после сборки превышают допустимые.

Выправить сегменты до их сборки в обечайку невозможно. Отсюда вытекает задача — регулированием угловых деформаций в процессе сварки устранить изломы в стыках и обеспечить получение проектных размеров обечайки.

Свариваемые кромки имеют двухстороннюю симметричную разделку. Зазор в стыках устанавливают равным 5+1мм

) для обеспечения гарантированного провара.

Сварку осуществляют электродами марки 48А-2Т диаметром 4 мм на токе

120 140A, обеспечивающими аустенитно20 ферритную структуру металла шва с содержанием d--фазы в пределах 2-5Ъ.

Обечайку собирают в специальных приспособлениях по черчеНию, выполненному по плазу, путем закрепления р образующих ее сегментов. Приспособления обеспечивают возможность получения требуемого взаимного расположения свариваемых кромок и зазора в стыках, а также вертикальность обра зующих обечайки. Геометрические размеры обечайки контролируют по черчению и измерениями периметров рулеткой по верхней и нижней кромкам.

Средний фактический диаметр обечайки определяют из ее периметра. Изломы в . стыках измеряют специальным шаблоном.

Обечайку собирают с технологическим припуском по периметру, равным 30мм, на компенсацию поперечных укорочений сварных соединений(из расчета по

40 5 мм на стык). Величина технологического припуска принята по опыту сварки аналогичных конструкций.

Прихватки выполняют в сборочном приспособлении с вогнутой стороны

45 стыков(в данном случае с внутренней стороны обечайки) на медных водоохлаждаемых трубках, устанавливаемых с обратной(выпуклой)стороны. Интенсивное охлаждение обратной стороны прихваток подкладными элементами создает напряжения, способствующие снижению изломов в стыках. Для обеспечения равномерности поперечных укорочений и угловых деформаций по длине шва сначала накладывают прихватки по се55 редине каждого стыка, затем обратноступенчатым способом от середины к краям через 400-500 мм накладывают другие прихватки. После прихватки обечайку освобождают от закреплений

770702

1. Способ изготовления крупногабаритных конструкций, преимущественно оболочковых, при котором элементы конструкции собирают с заданным зазором в приспособлении, выполняют прихваточные швы и осуществляют многослойную сварку, порядок наложения слоев которой определяют по результатам контроля угловых деформаций, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения заданной геометрии конструкции без последующей дополнительной обработки,прихваточные.швы выполняют с вогнутой стороны стыков с одновременным охлаждением соединений с выпуклой стороны, освобождают собранную конструкцию из приспособления и осуществляют сварку, при этом первые слои выполняют с вогнутой стороны стыков, 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что прихваточные швы выполняют обратно-ступенчатым методом от середины к краям.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, -что сварку каждого слоя осуществляют обратно-ступенчатйм методом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Винокуров В. A. Сварочные де- формации и напряжения. М., "Машиностроение", 1968, с. 204-205. нии контроля формы и размеров обечайки после ее освобождения от закреп- . лений.

Оставшийся излом в стыках, полученный в результате изменения геометрической формы сегментов, устраняют созданием большей угловой деформации стыков с их выпуклой стороны в процессе сварки.

Необходимые приращения угловых деформаций получены за счет охлаждения обратной стороны шва при выполнении первых слоев и применения определенного порядка наложения швов по сторонам разделки. В процессе сварки,систематически производят контроль угловых деформаций и перемещений обечайки.

Проведенные предварительно опыты показывают, что при сварке стыковых соединений по зазору на интенсивно охлаждаемых съемных подкладных элементах кристаллизация металла начинается со стороны охлаждающего элемента, т.е. с обратной стороны шва.

За счет этого создается усадочная сила. которая обеспечивает изгиб стыка в сторону охлаждающего элемента.

Используя это явление, сварку первых слоев производят с вогнутой стороны стыков на медных водоохлаждаемых трубках диаметром 8-12 мм, устанавливаемых в разделке с обратной (выпуклой) стороны(см.фиг.2).Возникающие при этом угловые деформации уменьшают имевшийся после сборки излом стыков(см.фиг.4).

Дальнейшее снижение первоначальных изломов получено за счет применения рациональной последовательности наложения швов по сторонам разделки. Известно,что нарастание угловых деформаций от отдельных слоев шва при многослойной сварке связано определенной зависимостью с толщиной ранее выполненного шва — при выполнении первых слоев угловые деформации незначительны, затем они возрастают и достигают максимума, после чего уменьшаются(по достижении определенной жесткости сварного соединения). Этот характер нарастания угловых деформаций также использован для устранения изломов в стыках.

Второй и несколько последующих слоев шва(до дости>кения определенной суммарной толщины наплавленного.металла)выполняют также с вогнутой стороны стыков. Возникающие при этбм

65 угловые деформации увеличивают излом стыков, однако скорость нарастания излома от отдельных слоев сравнительно небольшая вследствие практически равномерного прогрева ранее выполненного шва по его толщине.

По достижении определенной толщины наплавленного металла, когда значительно увеличивается скорость нарастания угловых деформаций, нало жение последующих слоев шва производят с выпуклой стороны стыков. Возникающие при этом угловые деформации устраняют или снижают до допустимой величины общий излом стыков. Дальнейший порядок наложения слоев шва по сторонам разделки определяют по результатам контроля излома в стыках и фактической геометрической формы обечайки.

На фиг. 4 показана кинетика нарастания угловых деформаций одного из стыков обечайки, имевшего недопустимый излом в состоянии после сборки, от отдельных слоев шва в зависимости от порядка их наложения по сторонам разделки.

Для обеспечения равномерности угловых деформаций и поперечных укорочений по длине сварных соединений сварку всех слоев производят обратноступенчатым способом.

Из приведенной кинетики нарастания угловых деформаций видно, что примененный способ сварки стыков обечайки обеспечивает возможность снижения изломов в стыках и позволяет исключить последующую обработку изделия.

В результате сварки конструкции данным способом обеспечивают устранение изломов в стыках и получают проектные размеры и форму обечайки.

Формула изобретения

770702

2. Окерблом Н. О. и др.Проектиро ванне технологии ивготовления свар-. ных конструкций. Судпромгиз, 19636.14.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2577390/25-22, кл. В 23 К 31/06, 09.02.73(прототип) 770702

Порядок наяохвнир. сиое3по сларапаи раядеяки

Составитель Л. Назарова

Редактор Г. Мозжечкова Техред Н.Бабурка. ЕорректорК. Муска

Заказ 7346/13 Тираж 1160 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Способ изготовления крупногабаритных конструкций Способ изготовления крупногабаритных конструкций Способ изготовления крупногабаритных конструкций Способ изготовления крупногабаритных конструкций Способ изготовления крупногабаритных конструкций 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварке, в частности к способам уменьшения сварочного коробления при односторонней сварке, и может найти применение при изготовлении крупногабаритных толстостенных конструкций

Изобретение относится к сварке эмалированных труб и может быть использовано при сооружении трубопроводов

Изобретение относится к ружейной технике, в частности к способам соединения прицельной планки со стволом ружья

Изобретение относится к диффузионной сварке кристаллов и может быть применено при сращивании и облагораживании различных кристаллов для радиоэлектронной промышленности, в ювелирном деле, в оптике и других отраслях

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при изготовлении сварных рабочих колес, в том числе крупногабаритных, для работы в условиях повышенных механических нагрузок

Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных трубах

Изобретение относится к области энергомашиностроения и химической промышленности, в частности к устройствам для создания благоприятных сжимающих напряжений в зонах сварных швов трубопроводов с целью предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением в процессе эксплуатации
Наверх