Способ дуговой сварки плавлением

 

ОП КСАНКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕ ТЕЛЬ СТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()946844 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— .(22) Заявлено 05.09.80 (2!) 2980893/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

В 23 К 9/16

Гасударственный кемнтет (53) УДК 621.791.. 754 (088.8) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 05.08.82 по делам нзобретеннй н атхрмтий

В. А. Хаванов, В. А. Букаров, В. В. Рощин и И. К. Кузнецов (72) Авторы изобретения (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к способам дуговой сварки торцовых и нахлесточных круговых швов, преимущественно диаметром более 100 мм, и может найти применение в машиностроении, химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известен способ дуговой сварки плавлением криволинейных торцовых швов, при котором дугу смещают от стыка по радиусу в сторону положительной кривизны.

Применение данного способа позволяет компенсировать различные условия теплоотвода в элементы торцового соединения при сварке и улучшить формирование шва.

Смещение электрода от стыка несколько уменьшает зависимость глубины проплавления от величины зазора в соединении 11).

Однако смещение дуги затрудняет получение больших значений глубины проплавления и увеличивает вероятность несплавления кромок при больших величинах радиального зазора. Что касается нахлесточных кольцевых соединений, свариваемых угловым швом, то применение этого способа дает отрицательный результат, так как приводит к преимущественному плавлению внешней кромки.

Известен способ дуговой сварки, при котором предварительно определяют поперечные перемещения кромок в процессе сварки, затем строят кривую перемещений каждой кромки, после чего свариваемые кромки профилируют с учетом этих перемещений, а затем собирают так, чтобы для каждого сечения соединения сумма поперечных перемеtp щий кромок была равна величине устанавливаемого при сборке зазора.

Этот способ сварки учитывает неравномерную величину зазора в стыке по его периметру. Способ позволяет компенсировать при сварке различную величину исходного зазора и поперечных деформаций по периметру стыка и может быть успешно реализован для стыковых соединений, в том числе и кольцевых 12).

20 - Что же касается торцовых и нахлесточных кольцевых швов, то профилировать зазор при сборке таких соединий весьма сложно, а различная величина радиальных перемещений внутреннего и наружного элемен946844 тов соединения в процессе сварки не позволяет достигнуть требуемого эффекта.

Цель изобретения — повышение качества и ремонтной пригодности торцовых и нахлесточных кольцевых швов за счет обеспечеS ния постоянных по периметру стыка условий формирования шва и величины глубины проплавления.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки плавлением, преимуШественно торцового и нахлесточного кольце-10 вых соединений, имеющих наружный и внутренний элементы, при котором свариваемые кромки образуют переменный по периметру соединения зазор, дополнительно перед сваркой соединения по наружному элементу выполняют круговой шов шириной не менее

0,3 толщины наружного элемента, преимушественно неплавляшимся электродом, с погонной энергией 0,4 — -0,8 от погонной энергии при сварке, а сварку осуществляют после полного охлаждения кругового шва. 20

При сварке соединения, имеющего толщину стенки наружного элемента меньше

1 мм, сварку кругового шва выполняют по внешней поверхности наружного элемента на расстоянии от торца последнего, равном

0,5 — 2,5 толщины стенки.

При сварке соединения, имеющего между элементами остающееся закладное кольцо круговым швом приваривают закладное кольцо к наружному элементу.

На фиг. 1 изображено торцовое соединение; на фиг. 2 — то же, после сварки кругового или кольцевого шва; на фиг. 3— нахлесточное кольцевое соединение; на фиг. 4 — то же, после сварки кольцевого шва; на фиг. 5 — торцовое соединение с 35 внутренним и наружным элементами; на фиг. 6 — то же, с закладным кольцом.

Торцовое соединение имеет внутренний

1 и наружный 2 элементы с толщиной стенки Б„и исходный зазор 3, неплавяшийся

40 электрод 4 расположен по центру торца внешнего элемента 2 или по его боковой поверхности 5 (фиг. 1).

Торцовое соединение после сварки кругового шва 6 или кольцевого 7, расположенного на расстоянии S от торца элемента 2 45 (показано на фиг. 2); электрод 4 настроен на сварку стыка, 6н = 0,5 — 2,5.

Нахлесточное кольцевое соединение с внутренним 1 и наружным 2 элементами с толщиной стенки Ьн и исходным зазором

50 показано на фиг. 3; неплавяшийся электрод

4 расположен напротив боковой поверхности 5 внешнего элемента 2 или по его торцу.

Нахлесточное кольцевое соединение после сварки кольцевого шва 7, выполненного на расстоянии S от торца, равном 0,5 — 2,56> или кругового 6 показано на фиг. 4; электрод

4 настроен на сварку углового шва.

Торцовое соединение с внутренним 1 и наружным 2 элементами, исходный зазор 3 и закладное кольцо 8 показано на фиг. 5; неплавяшийся электрод 4 расположен между наружным элементом 2 соединения и закладным кольцом 8, а на фиг. 6 †торцов соединение с закладным кольцом 8 после сварки кругового шва 6.

Способ дуговой сварки плавлением осуществляют следующим образом.

После сборки соединения начальный зазор 3 по длине периметра имеет различную величину из-за неточности изготовления элементов 1 и 2. При сварке сварочный электрод 4 располагают по центру торца наружного элемента 2 соединения и выполняют сварку кругового шва 6. В процессе сварки в верхней части наружного элемента 2 происходит термопластическая деформация укорочения, которая приводит при охлаждении элемента 2 к сокрашению периметра его торца, и, как следствие, к радиальному перемещению торца и уменьшению исходного зазора 3. Для того, чтобы термопластические деформации укорочения обеспечили существенную величину радиального перемещения торца элемента 2 ширина зоны термопластических деформаций при сварке кругового шва 6 должна быть больше толщины

Ьн наружного элемента 2. Установлено, что это требование обеспечивается при шир1 не кругового шва 6 не менее 0,3 Би . ,При сварке кругового шва по торцу может происходить оплавление кромок торца и образование наплывов на боковых поверхностях наружного элемента 2. Такой наплыв, если он образовался на внутренней поверхности элемента 2, не позволит полностью закрыться зазору 3 в месте оплавления и, следовательно, условия сварки соединения в этом месте будут отличаться от условий на других участках периметра стыка. Для уменьшения вероятности оплавления кромок торца сварку кругового шва 6 необходимо выполнять с погонной энергией, меньшей, чем погонная энергия сварки соединения.

Вместе с тем, погонная энергия сварки кругового шва 6 должна обеспечивать ширину шва более О,ЗБн.Установлено, что указанные требования выполняются при сварке кругового шва 6 с погонной энергией, составляюшей 0,4 — 0,8 от погонной энергии сварки соединения. После сварки кругового шва

6 осуществляют полное охлаждение шва 6, а затем окончательную сварку элементов

l и 2.

В случае сварки нахлесточного соединения (фиг. 2) выполнить круговой шов 6 по торцу элемента 2 мешает внутренний элемент 1 соединения. В этом случае предпочтительно термопластическое деформирование верхней части элемента 2 производить сваркой кольцевого шва 7. Расстояние от

946844 торца элемента 2 до места сварки кольцевого шва 7 должно быть таким, чтобы не оплавлялась кромка торца, что приводит к стеканию металла шва; с другой стороны, это расстояние не должно превышать половину ширины зоны термопластических деформаций для обеспечения эффективного радиального перемещения торца. Установлено, что это расстояние должно составлять

0,5 — 2,5 бн

При сварке торцового соединения (фиг. 3) с закладным кольцом 8 должна быть обеспечена неподвижность и плотное поджатие кольца 8 относительно элементов соединения 1 и 2. В противном случае происходит сквозное проплавление кольца 8 и образование прожога в соединении для исключения этого, первоначально производят сварку кольца 8 и наружного элемента 2 круговым швом 6. При сварке шва 6 кольцо 8 нагревается до большей температуры, чем элемент 2, так как имеет меньшее сечение и худшие условия теплоотвода. В результате кольцо 8 расширяется в большей степени, чем элемент 2, плотно к нему поджимается и фиксируется в этом положении швом 6. При остывании элемента 2 термопластические деформации укорочения вызывают его ра- 25 диальное перемещение, уменьшают зазор 3 и плотно поджимают кольцо 8 к внутреннему элементу 1 соединения. Для всех вариантов соединения. окончательную сварку осуществляют после полного охлаждения кругового шва 6. 30

Пример. Производят аргонодуговую сварку торцового соединения из стали

12Х18Н10Т диаметром 550 мм с толщиной внутреннего элемента 40 мм и наружного

8 мм. Соединение собирают по широкоходовой посадке с закладным кольцом. Исходный радиальный зазор в соединении изменяется по периметру в пределах от 0,2 до

1,1 мм. Зазор между закладным кольцом и элементами соединения изменяется по периметру в пределах О,— 0,4 мм. Производят 40 сварку закладного кольца с наружным элементом соединения круговым швом на режиме: скорость сварки 4 м/ч, ток сварки

105 А. После охлаждения зазор в соединении составляет 0 — 0,4 мм, зазор между 45 закладным кольцом и внутренним элементом отсутствовал по всему периметру. Ширина кругового шва составляет 5 мм. Сварку соединения. выполняют по режиму: скорость сварки 45 м/ч, ток сварки 190 А.

Ширина шва — 9 мм.

Производят вырезку шва на заданную глубину и, разделение соединения. Операции сборки, сварки, вырезки, разделения соединения повторяют пять раз. Во всех случаях разделение соединения проходило без затруднений.

Предлагаемый способ обеспечивает сварку торцовых и нахлесточных кольцевых соединений с одинаковым по всему периметру стыка зазором, чем обеспечиваются постоянные по периметру условия формирования шва и постоянная величина глубины проплавления.

В результате достигается требуемое количество и размеры шва, а также гарантированное вскрытие сварного шва при его вырезке на заданную глубину.

Формула изобретения

1. Способ дуговой сварки плавлением, преимущественно торцового и нахлесточного кольцевых соединений, имеющих наружный и внутренний элементы, при котором свариваемые кромки образуют переменный по периметру соединения зазор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения и его ремонтопригодности путем получения швов со стабильной глубиной проплавления, дополнительно перед сваркой соединения по наружному элементу выполняют круговой шов шириной не менее 0,3 толщины наружного элемента, преимущественно неплавящимся электродом, с погонной энергией 0,4—

0,8 от погонной энергии при сварке, а сварку осуществляют после полного охлаждения кругового шва.

2. Способ по п. 1, отличающий ся тем, что, с целью повышения качества при сварке соединения, имеющего толщину стенки наружного элемента меньше I мм, сварку кругового шва выполняют по внешней поверхности наружного элемента на расстоянии от торца последнего, равном 0,5 — 2,5 толщины стенки.

3. Способ по п. I, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения, имеющего между элементами остающееся закладное кольцо, круговым швом приваривают закладное кольцо с наружному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 376194, кл. В 23 К 9/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 518292, кл. В 23 К 9/00, 1972 (прототип) .

946844

Составитель Г. Тютченкова

Редактор А. Фролова Техред A. Бойкас Корректор E. Рошко

Заказ 5422/22 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4