Способ дуговой обработки металлов

 

Изобретение относится к сварке, в частности к плазменной обработке, и может быть использовано при сварке изделий, работающих в средах с повышенным содержанием сероводорода (до 25%). Цель изобретения - повышение прочности и коррозионной стойкости сварного соединения. Сварной шов подвергают двухстадийному переплаву. Первый переплав осуществляют на глубину 1 - 3 мм, используя в качестве защитной среды смесь аргона с кислородом от 2 до 5 об.%. Второй переплав осуществляют на глубину, равную 0,3-0,5 глубины первого переплава в защитной среде технического азота. Плазменная обработка поверхности приводит к повышению стойкости сварных соединений по сравнению с основным металлом независимо от того, когда проведен отпуск сварных соединений для снятия сварочных напряжений, до плазменного переплава или после него.

В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СНИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф . °

1 (21) 4335409/31-27 (22) 30.1 1.87 (46) О? . 08. 90. Бюл. К - 29 (71) Московский институт нефти и газа им. И.М.Губкина (72) О.И.Стеклов, А.В.Алексеев, P.Ä.Радченко, В.И.Бондарчук и В.M.Êóøíàðåíêo (53) 621.791.75(088,8) (56) Заявка Японии У 54-869, кл. В 23 К 9/16, 1979. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к плазменной обработке, и может. быть использовано при сварке изделий, работающих в средах с повышенным содержанием сероводорода

Изобретенье относится к сварке, в частности к плазменной обработке,и может быть использовано при сварке изделий, работающих в средах с повышенным содержанием сероводорода(до 25K), . Ilem изобретения — повьппение коррозионной стойкости механической прочности сварных соединений из малоуглеродистых и низколегированных ста лей, работающих в агрессивных средах с повьппенным содержанием сероводорода путем получения защитного поверхностного слоя с пониженным содержанием С, S, P, Мп.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед плазменной обработкой сварных соединений иэделий, работающих в средах с повышенным 46держанием сероводорода, эачищают шов и зону терми„„SU„, 15832 8 А1

2 (до 25X) ° Цель изобретения — повышение прочности и коррозионной стойкости сварного соединения. Сварной шов подвергают двухстадинному переплаву.

Первый переплав осуществляют на глубину 1-3 мм, используя в качестве защитной среды смесь аргона с кислородом от 2 до 5 об..Ж, Второй переплав осуществляют на глубину, равную 0,30,5 глубины первого переплава в защитной среде технического азота. Плаз-. менная обработка поверхности приводит к повышению стойкости сварных соединений по сравнению с основным метал.лом независимо от того, когда проведен отпуск сварных соединений для ю снятия сварочных напряжений, до плаз- Е менного переплава или после него. ческого влияния. Переплав осуществляют на установке для плазменной наплавки с0 сканированием в плазмотроне с м амплитудой 35-60 мм по режимам I = (д

200-250 А; U = 25-28 В; V = (10- (р

15) м/ч. Частота сканирования— СЮ

60-90 колебаний в 1.мин. В качестве плазмообразующего газа используют аргон в качестве защитного — смеси газов, включающие аргон, кислород, азот, Расход плазмообразуюцего газа

2-3 л/мин. Расход защитного газа

6-8 л/мин. Плазменный переплав осуществляют в две стадии. Сначала переплав осуществляют плазменной дугой в защитной среде состоящей из смеси газов (98-95",.) Ar + (2-5i.) О z на глубину h,-- 1-3 мм.

Плазменный переплав в защитной среде аргона с кислородом обеспечи1583238 вает рафинирование металла, но не позволяет достичь необходимой стойкости сварного шва при его работе в сероводородсодержащей среде.

После плазменной обработки шва. и зоны термического влияния изделия подвергают отпуску для снятия сварочных напряжений в тех случаях, когда предусмотрена эта операция в техноло- 10 гическом процессе.

Пример. Из сварных пластин толщиной 40 мм стали 20 ЮЧ вырезают заготовки шириной 320 и длиной 220 мм так, чтобы сварной шов был посередине. С помощью вертикальной фреэы убирают,усиления шва.

Сварные соединения, эксплуатируемые в средах содержащих сероводород толщиной . 36 мм„ подвергают обяза. тельному отпуску для снятия сварочных напряжений согласно ОС1. 26-291-7!.

Поэтому для принятия технологического решения часть заготовок подвергают плазменному переплаву в две стадии до отпуска сварного изделия, а часть после отпуска. Первую стадию плазменной обработки проводят в смеси газов

95-98% Ar + 2-5% О при силе тока

I - 200-250 А, напряжении U = 22- 30

26 В, скорости перемещения плаэмотрона V = 10-15 м/ч, расходе плазмообразующего газа 2-3 л/мин, частоте сканирования 80-60 колебаний в 1 мин, амплитуде колебаний 50 мм.

Вторую стадию плазменной обработки проводят в техническом азоте при силе тока I= 200-220 А, напряжении

U=22-28 В, скорости перемещения V =

13-15 м/ч, расходе нлазмообразующе- 40 го газа 2-3 л/мин, частоте сканирования 90-70 колебаний в 1 мин, амплитуде колебаний 50 мм.

Отпуск заготовок проводят в лабораторных печах. Оценку глубины плаз- 45 менной обработки и структуры осуществляют на продольных и поперечных шлифах с помощью травления 4%-ным спиртовым раствором азотной кислоты после электрополировки на оптическом 50 микроскопе.

Сварные образцы без плазменной обработки при испытании в сероводород.содержащей имеют значения относительного удлинения 10% и работы разрушения в сероводородсодержащей среде (А) А 1800 кгм. Все пять образцов разрушались в области шва, Первую стадию плазменной обработки проводят при глубинах обработки 0,2-3,6 мм с шагом 0,2 мм.

Проведение отпуска образцов после плазменного переплава на глубину

h 1-3 мм и увеличивает значения Р ( до 12,5-14%, А . 11pè анализе места разрушения в этом случае обнаружено, что два образца из пяти разрушились в области шва при h„= 1-1,8 мм и один образец из пяти — цри Ь „= 2,0-3,0 мм.

При h, (1 мм увеличейия 8, %, и

А не наблюдалось, образцы разрушались в области шва. При h 7 3,0 мм

1 наблюдалось уменьшение 8, %, и А например при h = 3,2 мм, в = 10%, А =

1800 кгм, при h„= 3,6 мм, d 8 5%, А = 1600 кгм. Это происходит в связи со значительным ростом зерна, увеличением зоны со структурой видманштетта.

Анализируя первую стадию плазменного переплава можно отметить, что при h,= 1-3 мм наблюдается повьппение характеристики пластичности d, %, и работы разрушения А, однако небольшая часть образцов, разрушающаяся в области шва, говорит о некоторой нестабильности процесса, что вызывает необходимость проведения второй стадии плазменной обработки.

Вторую стадию плазменной обработки в техническом азоте проводят при крайних значениях глубин первой стадии, давшей лучшие значения 6, %, и

А, кгм, т.е. при h„= 1 и 3 мм, также с шагом 0,2 мм.

Двухстадийность плазменной обработки гарантирует стабильное повышение механической и коррозионной прочности материала, эксплуатируемого в — . сероводородсодержащих средах в среднем на 30-50% по всем показателям.

Работа разрушения в среде выходит на уровень работы разрушения сварных соединений без участия агрессивной среды.

Первую стадию необходимо проводить в смеси газов 95-98% Ar и 2-5% О т на глубину h„= 1-3 мм, вторую стадию— в техническом азоте на глубину, которая составляет (0,3-0,5) от глубины переплава первой стадии, т.е. Ь = (0,3-0,5) Ь,.

Анализ места разрушения образцов показывает, что плазменная обработка поверхности в две стадии приводит к повьппению стойкости сварных соединений по сравнению с основным металлом независимо от того, когда

Способ дуговой обработки металлов, при котором формируют сварной шов, Составитель Г.Тютченкова

Техред.Д,Олийнык, Коррек р о екто М.Кучерявая

Редактор С.Патрушева

Тираж 654 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ

КНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2221 ВНИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат Патент", . р

11

r. Ужго од ул. Гагарина, 101

5 !583238 6 проведен отпуск сварных соединений - а затем многократно ego переплавляют дпя снятия сварочных напряжений до с плазменной дугов, о т л и ч а ю— плазменного переплава или после него. шийся тем, что, с целью повыше-!

Это дает возможность рекомендовать ния прочности и корроэионной стойкосплазменный переплав для повышения ти сварного соединения, работающего

5 коррозионно-механической прочности в среде с повышенным содержанием сесварных соединений и основного ме-, роводорода путем получения защитной талла в средах с повышенным содержа- высокопластичной поверхности, первый нием сероводорода (до 25 ) для любых 10 переплав сварного шва осуществляют толшин, на глубину 1-3 мм в среде аргона с добавкой 2-5 об.3 кислорода, а второй

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я переплав осуществляют на глубину

0,3-0,5 от глубины первого переплава в защитной среде технического азота.