Способ обработки сварных соединений

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сварного соединения труб. Цель изобретения - обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом, повышение точности размеров и производительности термического оборудования, Зону сварного соединения ускоренно нагревают непосредственно по достижении остывающим сварным швом температуры А г1 -350-500°С в межкритический интервал температур, а затем ускоренно охлаждают до температуры АН - , после чего охлаждение ведут замедленно до температуры 100-200°С, при которой осуществляют обжатие на 3-5%. В результате обработки труб предлагаемым способом время термообработки трубы составляет 60 с. 2 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 21 0 9/50, 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4634816/02 (22) 09.02.90 (46) 30.10,91. Бюл. М 40 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им, И,П.

Бардина (72) M.Ñ. Василевский, А,Б. Калинин, В.Ф.

Рябов и Б.Ф, Антипов (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 973642, кл. С 21 D 9/50, 1981, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сварного

Изобретение относится к металлургии, к термической обработке свэрного соединения труб.

Цель изобретения — обеспечение равнопрочности металла швэ с основным металлом, повышение точности размеров и производительности термического . оборудования.

Сущность способа состоит в следующем.

Локальную обработку шва и околошов-. ной зоны — зоны термического влияния—

- ускоренно нагревают непосредственно после сварки по достижении остывающим сварным швом температуры Аг1=350 — 500 С.

Это уменьшает риск образования холодных закалочных трещин и благоприятно влияет на структуру готового изделия в зоне шва; так как при охлаждении стали от температуры порядка 1500 С (температура сварки до комнатной в зоне шва и околошовной зоне) . Ж 1687635 А1 соединения труб, Цель изобретения — обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом, повышение точности размеров и производительности термического оборудования. Зону сварного соединения ускоренно нагревают непосредственно по достижении остывающим сварным швом температуры А r< — 350 — 500 С в межкритический интервал температур, а затем ускоренно охлаждают до температуры А 1 — 20 — 50 С, после чего охлаждение ведут замедленно до температуры 100 — 200 С, при которой осуществляют обжатие на 3 — 5 . В результате обработки труб предлагаемым способом время термообработки трубы составляет 60 с. 2 табл. возникают неоднородные и резко различные по морфологии структуры. Затем нагрев осуществляют в область межкритических температур, что способствует образованию двухфазной структуры, обладающей сочетанием повышенных пластических (за счет ферритной матрицы) прочностных (за счет упрочняющей мартенситно-бейнитной фазы) свойств, Охлаждение нагретых сварного шва и всей зоны термического влияния осуществляют ускоренно до Ar1 — 20-50 С, далее — на воздухе что обеспечивает образование при комнатной температуре на месте аустенитных участков упрочняющей фазы (мартенсит, бейнит). Выбор температурного предела ускоренного охлаждения обусловлен созданием необходимого 20 — 25 объема упрочняющей фазы, которая обеепечивает в обрабатываемом сварном соединении нужный уровень прочности, не вызывая охруп1687635 чивания. Дальнейшее охлаждение до 100200 С в замедленном режиме устраняет возможность возникновения закалочных напряжений и создает благоприятные условия для деформационнога упрочнения без охрупчивания.

При 100 — 200 С осуществляют конечную операцию — деформацию на 3 — 57ь, которая приводит к деформационнаму упрачненик> зоны сварного соединения.

Охлаждение после сварки до температур более низких, чем А г- -- 3500С приводит к образованию структур, нежелательной морфологии, а при охлаждении сварного соединения до температур выше А(1 - 350" С нетехнологичен, так как трудно успеть осуществить контроль качества сварки, Ускоренное охлаждение до температур

А rl — 20 — 50 С определяется некоторым минимальным интервалом, который находится в области ниже А(1. Температуру А (1 — 10» С трудно выдержать в реальных условиях и появляется опасность перехода в температуру выше А »1 при изменении химического состава стали в предела>,. марки. А чем ниже температура ускоренного охг)аждения, тем уже сортамент Сталей,на которые распространяется способ, Замедленное охлаждение проводят да температур деформационнога старения, так как при них осущест вляют обжатие, Обжатие менее 3 4 не дает эффективного воздействия, а более;ем на 5;(, приводит к заметному изменению размеров, в та время как задача обжатия — только упрочненле и калибровка 3 — 5;(,-интервал, при котором степень деформации дает эффект упрачнения, но не приводит к образованию в шве трещин.

Пример, Трубу ф 168х7,7 мм из стали

22ГЮ с углеродным экв лвалентом Сэ:==4,5 в условиях Выксунского метзавода сваривали радиочастотной сваркой. Критические температуры для стали 22ГЮ: Ас1=-724 С, Асз=-873 С, А г1=698" С.

После того. как трубу сварили, шов остужали да температур А-1 — 350 — 500 (;, далее зону шва и окалошавную зсну нагревали до разных температур выше Ас1. и охлаждали да А»1 — 20-50"С эмУльсией, а после этих температур -- на воздухе.

По достижении сварным швом температур в интервале 100 — 200" С трубу подвергали обжатию на 3 — 5 $. Данные экспериментов приведены в табл. 1.

Такие же трубы иэ тай;ке стали термообработали па пративаг)оставленному способу с отпуском при 640 С после охлаждения II=

МКИ да температуры це:<а.

»)5

Г -"

«) ) Для этого пришлось снизить скорость стана, чтобы согласовать ее са скоростью нагрева под отпуск и скоростями охлаждения из МКИ, Опрабавание проводили в двух вариантах: 1-й — скорасть охлаждения из

МКИ соответствует скорости ускоренного охлаждения по заявленному способу; 2-й— скорость охлаждения из МКИ соответствует замедленному охлаждению по заявленному способу. При этом испытали затраты времени и энергии, Результаты испытаний и сравнения сведены в табл.. ?, Из табл. 2 видно, что равнопрочность с основным металлам заявленным способом достигалась практически после охлаждения из МКИ. Однако эт- прочность необходимая, нонеростатачная. Гарантированная прочность и допустимая овальность получаются после калибровки. Прочность в среднем становится несколько выше, чем м"-)ксимальная прочность основного металла, на все равно того же порядка, что и у основного металла. Противопоставленным способом в 1 варианте достигнута прочнос) ь более высокая, чем у основного металла.

Это может стать причиной трещинаабразавания. Напряжения, возникающие при этом, cíèl)àþòcÿ высоким отпуском. Но и до

BI lcoI(of ат-уска появление в металле микротрещин не исключена из-за более высокого содержания в структуре упрочняющей фазы — до 35-40".,, При охлаждении из МКИ са скоростью 2 варианта зона сварного шва

Н6 достигает уровня прочности основного металла. Промех(уточные скорости Охлаждения (между 1 и 2 вариантам)л) не обеспечат стабильных результатов из-за разброса содержания упрачняющей фазы связанного с разбросом состава стали в пределах мар.<и. Овальность примерно вдвое выше.

Сравнение al-;6pi.oaaTpaT на калибровку и на Отпуск показала, что (1аследний привО ди) I(значите IbHO ба lbUjNf- I затратам, Включение в Г1роцесс прОизводства

i p)Já отпуска после охлажд6ния из ллежкри тическага интервала заставляет снизить скорость всего стана, а это значит, что по противопоставленному способу выпуск труб составит 200 шт. за смену, а по заявленному — 340 шт, эа смену, так как время термоабрабат)(и составит 100 се к на 1 трубу, вместо 60 соответственно.

Формула изобретения

Способ обработки сварных соединений, преимущественно обсадных труб, включающий охлаждение после сварки да заданной температуры, нагрев от этой температуры шва и окалошавнай зоны до Ас.-Ac3 и охлаждение, отличающийся тем, что, с

5 1687635 6 целью обеспечения равнопрочности метал- ла Ас1 — Ac3 осуществляют до 200-100 С со ла шва с основным металлом, повышения скоростью, обеспечивающей б точности азме ов и и и р змеров и производительности 20 — 2576 мартенситно-бейнитной смеси и запроцесса, охлаждение после сварки ведут 5 тем проводят и ас ф о л тическую деформацию до Аг1 — 350-500 С, охлаждение из интерва- сварного шва на 3-57ь, Таблица 1

Примечания

Степень деформации> ф

МПа

Расход электроэнергии, кВт

Предельные температуры, Способ по примерам ускорен" ного охлаждения з амедленного охлаждения охлаждения после сварки нагрева зоны сварного соединения

348

198

198

348

280

Трещин нет

Трещин нет

780

1800

780

То же

1900

900

290

1900

198

900

Та блица 2

6Ь после конечной обработки

Энергозатраты, кВт

Геометрия (овальность),Ф

Время,потребное на процесс, с

Способ об осн, мет.

МПа

1800

570 563 582 579 0,25

561 581

580

Предлагаемый

Противопоставленный способ, 1 вариант

603 594 563 560 0,50 3ррр

597 558

568

100

Составитель Т.Бердышевская

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор И,Сегляник

Заказ 3679 Тираж 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

6

8

11

12 б зоны сварного шва после охлаждения из МКК, МПа

678

648

678

648

678

648

678

648

100

583

582

586

603

608