Способ поверхностной обработки сварных соединений
Изобретение относится к способам поверхностной обработки сварных штуцерных соединений оболочковых конструкций при изготовлении сварных сосудов давления. Изобретение относится к области сварки , в частности к изготовлению сварных сосудов давления, работающих в условиях повторно-статического нагружения в отраслях химического и энергетического машиностроения , судостроения. Целью изобретения является уменьшение трудоемкости обработки при обеспечении долговечности сварных соединений штуцеров с цилиндрическими оболочками. Цель изобретения - повышение долговечности за счет снижения уровня концентрации напряжений на наиболее нагруженной части кругового шва и уменьшение трудоемкости производства работ. В способе поверхностной обработки сварных штуцерных соединений оболочковых конструкций обработку выполняют на наиболее нагруженной части кругового шва, ограниченной центральнм углом р . Этот угол определяют в зависимости от соотношения компонент напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок по формуле р 116,9т + 101 аа+ 1898,5lga-i - 27,9т - 10,6 ofr- 504,3lg2 ai - 10,4 109С - 1862, где р - центральный угол обработки, град; m - соотношение компонент главных напряжений , m O5/ai;GStj- коэффициент концентрации напряжений на границе шва штуцерного соединения; а - главные напряжения , кг/мм ; С - коэффициент уравнения скорости развития усталостных трещин в зависимости Париса, кг/мм . Способ позволяет сократить трудоемкость обработки. 2 ил. На фиг. 1 показана топография разрушения штуцерного соединения для 0,5; на фиг.2 - схема соединения с зонами дополнительной поверхностной обработки. На фиг.1 и 2 показаны стенка оболочки 1 сосуда давления, сварной круговой шов 2, штуцер 3, усталостная трещина 4 и зона 5 обработки. Обработку сварного шва выполняют не наиболее нагруженной части кругового шва, ограниченного центральным углом tp , котоО о Nj СП
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
<я>s В 23 К 28/02
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Ж (."1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ авйВ
I (21) 4692424/27 (22) 19.05.89 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (72) В,Ф.Лукьянов, Ю.Г.Людмирский, С.Г,Демченко, А.В,Карпун, В.П.Леонов, В.Л.Грищенко и О,Г.Соколов (53) 621.791.75.015 (088.8) (56) Лукьянов В.Ф„Напрасников В,В., Людмирский Ю,Г. и Демченко С.Г. Прогнозирование кинетики разрушения сварных штуцерных соединений при переменных нагрузках. — Автоматическая сварка, 1985, ЬВ 6, с. 7 — 9, Лукьянов В.Ф., Напрасников В.В и
Людмирский Ю,Г, Малоцикловая усталость сварных штуцерных соединений, — Сварочное производство, 1982, гФ 12, с. 26 — 28. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к способам поверхностной обработки сварных штуцерных соединений оболочковых конструкций при изготовлении сварных сосудов давления.
Изобретение относится к области сварки, в частности к изготовлению сварных сосудов давления, работающих в условиях повторно-статического нагружения в отраслях химического и энергетического машиностроения, судостроения.
Целью изобретения является уменьшение трудоемкости обработки при обеспечении долговечности сварных соединений штуцеров с цилиндрическими оболочками.
„„ .рЦ„„ 1646751 А1
Цель изобретения — повышение долговечности за счет снижения уровня концентрации напряжений на наиболее нагруженной части кругового шва и уменьшение трудоемкости производства работ. В способе поверхностной обработки сварных штуцерных соединений оболочковых конструкций обработку выполняют на наиболее нагруженной части кругового шва, ограниченной центральнм углом р, Этот угол определяют в зависимости от соотношения компонент напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок по формуле
p = 116,9m + 101 + 1898,5lg гтi — 27,9m — 10,6 а6- 504,3lg cr> — 10,4 10 С вЂ” 1862, где p.— центральный угол обработки, град;
m — соотношение компонент главных напряжений, m = vz/a>; ao- коэффициент концентрации напряжений на границе шва штуцерного соединения; o> — главные напряжения, кг/мм; С вЂ” коэффициент уравнения скорости развития усталостных трещин в зависимости Париса. кг/мм . Способ позволяет сократить трудоемкость обработки.
2 ил.
На фиг,1 показана топография разрушения штуцерного соединения для о2го1 = 0,5; на фиг,2 — схема соединения с зонами дополнительной поверхностной обработки.
На фиг,1 и 2 показаны стенка оболочки
1 сосуда давления, сварной круговой шов 2. штуцер 3, усталостная трещина 4 и зона 5 обработки.
Обработку сварного шва выполняют на наиболее нагруженной части кругового шва, ограниченного центральным углом р, кото1646751 рый в зависимости от соотношения компонент напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок определяют по формуле (р = 116,9m + 101ag + 1898,5)go)— — 27,9m — 10,6 ck- 504,319 o>— — 10,4 10 С вЂ” 1862, где р — центральный у ол обработки, град.;
m — соотношение компонент главных напряжений, равное î ai; йи- коэффициент концентрации напряжений на границе шва штуцерного соединения; о — главные напряжения, кг/мм;
2, С вЂ” коэффициент уравнения скорости развития усталостных трещин в эависимозп
В стенке оболочки 1 вырезают отверстие, равное диаметру штуцера 3. Разделывают кромки иа оболочке и в подготовленное отверстие вводят и прихватывают штуцер 3. Собранное соединен обваривают по контуру угловыми швами. На основании известных зависимостей, исходя иэ геометрических параметров сварного соединения, определяют параметр ao . В 3ависи мости от расположения узла определяют m = о lо1 . Далее задаются
УРОВНЕМ ДЕйСтВУЮЩИХ НаГРУЭОК а1 И, ОПРЕделив параметр С кинетической диаграммы
Париса для используемого материала по предлагаемой формуле, определяют, иа котором производят технологическую обработку.
Практическая реализация предлагаемого способа осуществляется при испытаниях на малоцикловую усталость сварных штуцерных соединений с соотношением компонент напряжений а lо1 - 0,5. Образец выполняют иэ стали с пределом текучести
ob,2 - 800 М Па в виде прямоугольной пласти ны 800х500 и толщиной 20 мм.. .В центральную часть оболочки сосуда давления вваривают штуцер по типовой технологии, Испытания проводят на специализированных стендах, создающих с помощью давления масла усилие на пластину, шарнирно закрепленную по контуру, Под действием гидростатического давления образец прогибается и на его поверхности создается двухосное поле напряжений, причем в продольном направлении напряжения в два раза меньше, чем в поперечном. Испытания проводят в корроэионной среде (3 -ный раствор NaCI) при номинальных нагрузках 01 - 0,85а ц, принимая для данной технологии выполнения швов сред45
55 ных соединений, работающих в двухосном поле с неравными компонентами, позволяет в 1,3 раза сократить трудоемкость, связанную с последующей дополнительной обработкой сварного шва, при одновременном сохранении качества сварного соединения.
Формула изобретения
Способ поверхностной обработки сварных соединений, включающий снижение концентрации напряжений на границе шва с основным металлом. отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости с обеспечением долговечности сварных соединений штуцеров с цилиндрическими оболочками. обработку выполняют на иаинее значение радиуса перехода от шва к основному металлу Rn = 0,67 мм и учитывая размеры соединения, получают ао- 2,7. Полагая для данной схемы о lа1 - 0.5 и испытываемого материала С - 3,11 10 получают р = 130О, Поверхностную обработку выполняют путем оплавления неплавящимся электродом в среде защитного газа наиболее нагру10 женной части периметра кругового шва, ограниченного центральным углом ф.
Испытания показывают, что при предлагаемом способе обработки сварных штуцерных соединений существенно повышается работоспособность соединения по сравнению с исходным образцом, который не подвергается дополнительной обработке. Количество циклов напряжений до возникновения первых усталостных тре20 щин возрастает в 3,5 раза. За счет более медленного развития усталостных трещин по оплавленной околошовной зоне достижение предельного состояния, обусловленмого потерей герметичности сварного
25 соединения. увеличивается в среднем на
50ф,. Параялельно с испытанием образцов, прошедших дополнительную обработку в соответствии с предлагаемым с особом, испытывают образец, обработанный по всему контуру соединения кругового шва, либо рассматривая круговой шов как половину диаметрами - 180 . Результаты свидетельствуют об аналогичной долговечности как на стадии зарождения, так и потери герметич35 ности.
Однако в образце,,выполненном с частичной обработкой наиболее нагруженной зоны, удается на 30 снизить трудоемкость процесса оплавления по сравнению с обра40 боткой по всему контуру при сохранении общей работоспособности соединения.
Таким образом. предлагаемый способ поверхностной обработки сварных штуцер1646751 /,=OP
ФИГ ° 2
1 1
@ о
Составитель Л,Назарова
Техред M.Mîðråíòàë
Корректор В.Гирняк
Редактор Н.Бобкова
Заказ 1368 Тираж Я5 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 более нагруженной части кругового шва, ограниченной центральным углом р который в зависимости от соотношения компонент .напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок определяют по формуле:
p - 116,9m + 101a + 1898,5lgo)— — 27,9m — 10,6 ck- 504, 3 Ig О)— — 10,4 10 С вЂ” 1862, 6;
1 где р — центральный угол обработки, град.; в - ñ /о1 — соотношение компонент главных напряжений; ао- коэффициент концентрации напряжений на границе шва штуцерного соединения;
ot — главные напряжения, кгlмм; г.
С вЂ” коэффициент уравнения скорости развития усталостных трещин в зависимо10 сти Париса, кг/мм а. эа
