Способ получения присадочного выступа на кромках стыкового соединения деталей под сварку

 

Изобретение относится к дуговой сварке в защитных газах и может быть использовано в р-азличных отраслях промышленности и в строительстве. / Цель изобретения - повышение качества формирования корневых швов при сварке стыковых соединений труб из различных материалов . Суть способа заключается в следующем . Присадочный элемент заглубляют в скошенные кромки соединения на величину не более половины его диаметра. Расплавление присадочного элемента осуществляют импульсной дугой с шаговым перемещением электрода во время импульса . Высоту присадочного выступа определяют по формуле: q( л62-2а H/4KI, где q - высота присадочного выступа, мм; d - диаметр присадочного элемента, мм; а - ширина раскрытия скошенных кромок, мм; h - высота скошенных кромок; К - коэффициент формы присадочного выступа КЭ 0,69; 0, I - ширина присадочного выступа, мм. Способ может быть использован при сварке соединений из трудносвариваемых рафинированных сталей. 4 ил., 3 табл. 10 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s В 23 К 9/167

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4636349/27 (22) 12.01.89 (46) 23.01.92. Бюл. Иг 3 (71) Научно-исследовательский, проектнотехнологический и конструкторский институт "Энергомонтажп роект" (72) С.А.Белкин, Ю,M.Ôðoëîå и Б.М.Буренков (53) 621.791.75(088.8) (56) К.К.Хренов и др. Технология дуговой электросварки. Машгиз, 1940, с.183. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИСАДОЧНОГО ВЫСТУПА НА КРОМКАХ СТЫКОВОГО

СОЕДИНЕНИЯ ПОД СВАРКУ (57) Изобретение относится к дуговой сварке в защитных газах и может быть использовано в различных отраслях промышленности и в строительстве, Цель изобретения — повышение качества формирования корневых швов при сварке стыкоИзобретение относится к сварке, в частности к сварным соединениям для дуговой сварки в защитных газах, и может быть использовано в различных областях промышленности и в строительстве при сварке стыковых соединений труб из сталей и сплавов.

Цель изобретения — повышение качества корневого шва при сварке стыковых соединений труб из различных материалов.

На фиг.1 представлена часть разделки соединений с уложенным присадочным элементом; на фиг.2 — форма полученного присадочного выступа; на фиг.3 — схема установки присадочного элемента на трубах диаметром более 325 мм и в нижнем и потолочном положениях; на фиг.4 — схема распо„„SU „„1 7О6798 А1 вых соединений труб из различных материалов, Суть способа заключается в следующем. Присадочный элемент заглубляют в скошенные кромки соединения на величину не более половины его диаметра. Расплавление присадочного элемента осуществляют импульсной дугой с шаговым перемещением электрода во время импульса. Высоту присадочного выступа определяют по формуле: q=(тгг1 -2a h/4KI, где q— высота присадочного выступа, мм; d — диаметр присадочного элемента, мм; а — ширина раскрытия скошенных кромок, мм; h— высота скошенных кромок; К вЂ” коэффициент формы присадочного выступа КЭ (0,69;

0,73);! — ширина присадочного выступа, мм, Способ может быть использован при сварке соединений иэ трудносвариваемых рафинированных сталей. 4 ил., 3 табл. ложения конца вольфрамового электрода в момент расплавления присадочного элемента.

Способ осуществляется следующим образом, Внутренний диаметр спирали, из которой изготавливают присадочные кольца 1 для получения присадочного выступа на стыковых соединениях труб 2 и 3 диаметром менее 325 мм, принимают меньшим наружного диаметра цилиндоической поверхности в месте сварки в 1,3 — 1,5 раза для обеспечения пружинящего действия кольца при сборке и сварке. При отличии диаметра спирали менее, чем в 1,3 раза, уменьшаются пружинящие свойства кольца, а при отличии

1706798 более чем в 1,5 раза, затрудняется установка кольца при сборке.

Для стыковых соединений труб диаметром более 500 мм при получении присадочного выступа с внутренней стороны, трубы внутренний диаметр спирали принимают в

1,3-1,5 раза больше наружного диаметра цилиндрической поверхности в месте сварки также для обеспечения пружинящего действия кольца. При отклонениях от указанных размеров также либо уменьшаются пружинящие свойства, либо затрудняется установка кольца при сборке.

Химический состав и диаметр сварочной проволоки выбирается в зависимости от требуемого обеспечения легирования металла корневого шва, формирования внутренней поверхности шва и облегчения сварки рафинированных сталей.

Присадочный элемент 1, установленный в скошенные кромки разделки, расплавляют импульсной дугой вольфрамовым электродом 4 с шаговым перемещением во время импульса, при этом располагая конец электрода 4 в области, ограниченной поверхностью трубы и наружной частью присадочного элемента.

При шаговом перемещении сварочной дуги во время импульса обеспечивается стабильное плавление присадочного кольца с дальнейшим обеспечением застывания расплавленного участка присадочного кольца, находящегося перед сварочной дугой во время паузы, когда снижается сила сварочного тока при неподвижном электроде, Это необходимо для удержания присадочного кольца на свариваемой поверхности без применения специального приспособления.

Расположением конца вольфрамового электрода 1 в процессе сплавления присадочного кольца в области, ограниченной поверхностью трубы и наружной частью присадочного элемента. обеспечивают длину дуги (Ig). необходимую для стабильного сплавления присадочного кольца с получением присадочного выступа заданных размеров, При расположении конца электрода выше наружной части присадочного элемента . возможно оплавление присадочного элемента без оплавления с кромками разделки.

В расположении конца электрода ниже поверхности трубы нет необходимости, кроме того, в этом случае возможны замыкания электрода и нарушения стабильности процесса.

Присадочный элемент 1 заглубляют в скошенные кромки на величину не более половины диаметра проволоки.

Максимальная величина заглубления присадочного элемента 1 (п=0,5d) требуется при сварке сталей с плохой свариваемостью (рафинированные стали) для обеспечения наибольшей доли участия металла присадочного элемента (с хорошей свариваемостью) в сварочной ванне при сварке корневого шва. При большей величине заглубления увеличивается ширина раскрытия скошенных кромок с одновременным увеличением площади разделки и уменьшением незаглубленной части присадочного элемента, которая непосредственно обеспечивает заданные размеры присадочного выступа. Поэтому величина заглубления, равная половине диаметра проволоки, является максимальной.

Минимальная величина заглубления ограничивается минимально возможной величиной раскрытия кромок, которую обеспечивает механическая обработка (а =0,4 — 0,6 мм)., возможна только для хорошо свариваемых сталей и когда не требуется легирования металла корневого шва.

Кроме того, при небольшой величине раскрытия кромок присадочный элемент плохо удерживается в кромках разделки, а также при этом не обеспечивается надежное сплавление присадочного элемента с кромками разделки, Оптимальной величиной заглубления (для нормально свариваемых сталей) следует считать величину (п=0,3 d). В этом случае присадочный элемент хорошо удерживается в скошенных кромках разделки 2,3 и надежно сплавляется с кромками.

Высоту присадочного выступа выбирают из соотношения лД вЂ” 2а h

4k е где а — ширина раскрытия скошенных кромок, мм, h — высота скошенных кромок, мм;

d — диаметр присадочной проволоки, мм; е — ширина присадочного выступа, мм; о — высота присадочного выступа,мм;

К вЂ” коэффициент, учитывающий режим сварки и форму присадочного выступа; kg (0,69; 0,73).

Получение присадочного выступа на кромках разделки стыкового соединения под сварку осуществляется в следующей последовательности.

Задаются.и определяются по таблицам исходные данные для расчетов получения присадочного выступа заданных размеров и формы.

1706798

1 73

В качестве присадочного элемента (d) применяют стандартную сварочную проволоку диаметром 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 мм, которая выбирается в зависимости от свариваемой толщины и заданных размеров присадочного выступа (табл.1).

Размеры присадочного выступа (g,е) определяются технологическими возможностями аргонодуговой сварки, а также технологической необходимостью для дальнейшего качественного формирования корневого шва без менисков с плавными сплавлениями с кромками разделки и выбираются по табл,2.

Значения коэффициента (К), подсчитанные для различных соотношений высоты (g) и ширины (e) присэдочного выступа приведены в табл,1.

Величина зазора (в) в собранном соединении указывается в технологической документации на сварку. Сварные соединения труб под автоматическую аргонодуговую сварку диаметром до 325 мм обычно собираются без зазора (максимально допустимый зазор 0,3 мм). Поэтому такую величину зазора при использовании присадочного элемента диаметром более 2,0 мм можно не учитывать, а при точных расчетах и при использовании присадочного элемента диаметром мене 2,5 мм принимают усредненное значение зазора. Зазор в сварных соединениях труб более 325 мм ччитывается также усредненным. Значения величины усредненного зазора для различных диаметров труб приведены в табл.1.

Глубина проплавления кромок (с) по величине обычно составляет 507ь от величины притупления (Р1), при этом оставшаяся часть нерасплавленных кромок (m) (фиг.9,10) не должна быть меньше 1 мм для обеспечения присадочного выступа заданных размеров при обязательном неполном проплавлении свариваемых кромок, что обеспечивается выбором режима сварки.

Ширину раскрытия скошенных кромок (а) определяют по табл.3, задаваясь предварительно углом (а) скоса кромок при соответствующей величине заглубления присадочного элемента в основной металл, зависящей от свариваемого материала и определяемой по табл.1.

Пример. Способ получения присадочного выступа опробован при подготовке кромок труб под сварку из стали марки . 08X18H10T диаметром 25-325 мм с толщиной стенки 2-16 мм, кромок труб из стали марки 20 диаметром 25-426 мм с толщиной стенки 2 — 24 мм и кромок труб из стали марки 08Х18Н12Т диаметром 560 мм с толщиной стенки 34 мм.

Труба ф57х3,5 мм, сталь марки

08Х18Н10Т.

Исходные данные (приняты по табл.1—

3): диаметр присадочной проволоки 0=2,5 мм; размеры присадочного выступа е=4,4мм, 9=0,8 мм (при этом К=0,69); величина зазора в соединении Ь=0,1 мм; глубина п роплавления кромок с=0,5 мм; величина заглубления присадочного элемента в скошенные кромки п=0,5 d; ширина раскрытия скошенных кромок э-1,55

d=3,875 мм; принимаем а=4,0 мм.

Присадочное кольцо изготавливают иэ сварочной проволоки марки Св

08Х19Н110Г2Б диаметром 2,5 мм. Диаметр спирали, из которой вырезают кольцо 40-46 мм (табл.1) и размеры скошенных кромок определяют, используя зависимость а +2аЬ

tg а лd2 — 4 keg — 4 Ьс

4 + 2 4 0.1 л 2,5 — 4 0,69 4,4.0,8 — 4 0,1 0,5 а = 60 ; а =4,0мм .

Сборка соединения с уложенным присэдочным кольцом осуществляется беэ прихваток, Оплавление присадочного кольца производится без снятия сборочного приспособления (центратора).

Режимы сплавления кольца автоматом типа ШАГ;

Сила тока импульсов, А 65-70

Сила тока паузы, А 20

Продолжительность импульса, с 1,05

Продолжительность паузы, с 0,9

Величина шага, мм 1,98

Длина дуги (рэсстояние электрода от свариваемой

1 поверхности) О,бх(— .0,5 d)

Защитная среда Аргон

После расплавления присадочного элемента снимают автомат и сборочное приспособление. так как стык закреплен кольцевой прихваткой, Размеры и качество присадочного выступа контролируются специальным устройством е=4,3-4,7 мм; g=0,7—

0,8 мм, Аналогично собирают стыки труб иэ стали марки 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т диаметром 25 — 89 мм с толщиной стенки до 6 мм, а также из стали марок ВстЗсп5, 10 и 20 с толщиной стенки до 4,5 мм. Присадочный элемент в стыках труб диаметром 108-325 мм закрепляют прихваткэми, количество прихваток приведено в табл.2.

Для малоуглеродистых сталей перлитного класса применяют присадочный эле1706798 мент из сварочной проволоки марки Мв08Г2С или Св-08ГСМТ.

Задаваемые размеры присадочного выступа зависят от требований технологии сварки соответствующей марки стали, тол- 5 щины стенки трубных деталей, диаметра труб и пространственного положения стыка при сварке (табл,1). Выполнение присадочного выступа осуществляется на соответствующих режимах сварки с получением 10 заданной глубины проплавления.

Использование способа наиболее целесообразно при выполнении в поворотном и неповоротном положениях стыковых сварных соединений с усилением шва с внутрен- 15 ней и наружной стороны, исключает дефекты типа пор и трещин в сварных швах, позволяет применить однопроходную сварку при выполнении сварных соединений из трудносвариваемых рафинированных ста- 20 лей, обеспечивает возможность сварки соединений с различными наружными диаметрами, а также при наличии конической поверхности одного или обоих свариваемых элементов и при наклонном 25 расположении трубных элементов (патрубки арматуры).

Использование соединения с присадочным выступом необходимого легирования резко повышает эффективность примене- 30 ния автоматической аргонодуговой сварки в промышленности и строительстве и особенно при ремонте оборудования атомных электростанций, когда необходимо сокращать время пребывания персонала в зоне с повышенной радиацией.

Формула изобретения

Способ получения присадочного выступа на кромках стыкового соединения деталей под сварку, при котором на скошенные кромки разделки устанавливают присадочный элемент круглого сечения и расплавляют его неплавящимся электродом, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества формирования корневых швов при сварке стыковых соединений труб из различных материалов, присадочный элемент заглубляют в скошенные кромки на величину не более половины его диаметра, расплавление его осуществляют импульсной дугой с шаговым перемещением электрода во время импульса, располагая конец электрода между поверхностью трубы и наружной частью присадочного элемента, а высоту присадочного выступа выбирают из соотношения

ad — 2а h

4k Е где g — высота присадочного выступа, мм;

d — диаметр присадочного элемента, мм; а — ширина раскрытия скошенных кромок, мм;

h — высота скошенных кромок, мм;

k — коэффициент формы присадочного выступа; (0,69; 0,73) е — ширина присадочного выступа, мм.

1706798

Э

Е

1 1

9 Ф 1 с с (г((O

I- С 1

ССЕСХ(X 9(O (1

1 (O Э

z c

X Ц»

J Л

* с

Э Ф

CO (!

И сЧ М И

DD D м м м м м м м м mo N N c N N

a i i «а i a

О О О О О О О О О О О О О О О

О О О О О О О i0 СЛ СЛ СЛ 01 СЛ Ch (h (O

X L X 0 Л 0

ОО Ю

ООООООО

О \ О\ О\ О\ О\ 0 (0 с0 0 0

Ф

ООООО

ООООО

О\

ЛГ ЛЛЛЛ 0

Ф O

О О О О ЮО О

ММ (Jl

Л Л 0

CICI О

Л Л

Л

О О

Л О CO

О О

С!

Ю О О О МО О О О О О О

00 СО --Т (Ч W

ООО

Т

--Т Т Ф (Ч LA LA И LA LA LA

1

1

Е

1

Э и (O (C с х с

X а л

C Ф

LA (Л LA И lA Г Л м(ЛLALAlA!ЛLA г

И LA LA (Г Л

О О О

МИ И

Ю Ю О

ОООООООООООО

СЧ СЧ CV С 4 (7\ О1 О О О О О CO

I IO Ъ I а со

X Y X 1 аис(Ф

1 Э Q. (- 1 и — — 4 (O 1

О 1 О Е 1 а! ое

1 И 1

1 1

Ъ 1 1

a I I

1 1 (! 1 О 1 (0 1 С Y (X 1

О 1 О И IO !

Ф а 1

»-((и

"0(! Ю

СЧ N

СЧ (Ч СЧ

МММ

М г \ М m СЧ m М m М m m

LA lA И LA LA И И --Т W --Т -с мммmО сЛW

СО И

М CI

LA И

М М

СЧ С 4

СЧC4CVСЧСЧОСЧC4(ЧCVСЧ

ОСЛО м 0

--Т --Т (г\ М

--Т (0 ИИИИИИ(ЛО

МММММ Т Т МММММ0

1 о

a x

C Y о *

>е с о о

Z (O О

I- J

Э О а

Щ (O

Ф ч и

О О О О О 0 И О О О О О О

° 0 О (4

О О

М М

LA (4 г

I O 1 г(Е I (O 1 (Е X Ф 1 э с 1

a(oeIo 1 ю Ф z a 1

I (A гг\

О О

И (Л

Ш LA

И И

lA И

О О О О О О

DDDDD

CI Cl

1 с о э а

cZ Y (O (O

О. Х

00 0 (N (Ч

Л Л

Ф В гг\ М

Г

1 (!

lA

I 1 1

1 1 !

I 1

1 1 ! X 1 с 1

1 (О 1

О 1

1 И 1 ! I

1 (О 1

I Y ( а I

1 (O 1

I I

1 I

1 I

1 1! — Y

Ю X

Ф

z ч

CO

Ф

Х О

Ш:

ICI (Y!

Х 1

СО

О I

1Ю С

0О

Х I

Г(Ч

X:

С0

Х

CO Ю

3 а

1Ъ

Е

Э

Ф

X а

1 1 1 I

I I 1 1 !

СО

Ю 1

1 ! 1

ЮСЧ 1 1 1 1 1

1 а

1 (U

1 Е

1 г! X

1 (O а

О с х

I X

1 I- !SL

Ю

00 СЛ !

С Х

М СЛ

М

СЧ

Ю

О LA 0

М Т Х

Х ХOO

Л 01 О

LA 0O

Ю Ю и:((Х Х

0О СЛ

О (Л

О О

С4 гг1

Х K

И Л (Ч lA

-Т О

М

Y (Ч

Ю Х

i0 CO

LA М

lA

М

Х

Г

О О

-Т (Л

Х Х (О СЛ

Л CO 0

СЛ

Х Х

СЛ LA

СЧ

С4 М

1 I

1 1

I 1

1 Ф 1

1 1

c a 1 л д

Ъ I I

Ф I IO 1

X 1 Х 1 О Е I ъ и I

Z I Ъ I

Е (0 ((0 1

О I с (O Ф 1

И Z Е I

X I X 1 а a 1 ! Я I

1 Э 1

ООООООЛОО ммммм (4 мmмм

М М

lA lA

Ю Ю (Ч

М М

1 1

1 1

--Т

Со g

lA 0

СЧ (Ч

М Т

1706798 а бли ц а 2

Иарка стали при- (Внутренний садочного элемента диаметр спи-! рели, мм ! J

17-20

40-46

40-46

Количество прихваток по периметру стека

Нерка разделка стали кромок

Типоразмер сварнеаемых труб, 9 х,мм

Св-04Х19Н11Н3

«>!»

Са-08Х19Н10Г2Б

08Х18Н10Т

1!

0&Х18И10Т (нСандвик")

08Х18И10Т

24

56

Без прихваток

>! н

1; 5

25х2, 0

57х3,0

57х3,5

I!»

«>!»

»II»

I I »

Св-04Х19Н11НЗ

»II»

II

»>!»

II

>!

«>!»

I I»

Il

» I I»

l45 -"Св-04Х19Н11НЗ

II

Св-08Г2С

08X18Hl0T

0&Х18Н12Т

Сталь 20! !»

II

»>!»

»>!»

Il

II

>!»

II

>!

>!

>!

>!

«>!»

>! таблиц ° 3

E - °

50 49 40

О 9 10 11 1Ф 10 j19

-(1(3

1г

0,3

0,55 0,5

1,67 1,55

0,58 0,5

0,44 О ° 39

1,32 l,го

0,55 О ° 5

1,39 1,31

0,58 0 ° 51

0,44 0,39

1,32 l,3

0,55

1,51

0,57

0,44

l,29

О,! 0,55 0,5 о,6 1,88 1,74

0,05 0,62 0,53

0,04 0,4l! 0,4

1.25 1 ° 4 1,33

0,3 о,! I >17 0,6

0,24 0,06

0,2 0,04

1,г 1>5

0,5 0,3 г, О 1,3

0,50 0,25

0,39 о,г

1>40 1,25

Il 0,55

° хф г ° 17

О à 0,60 ф а 0,44

ЯР/з л 1,54

l, 07

О ° 24

О,г

1,г йроло!т>инне табл. 3

27 го гг 23 (г4 1 25

29

О ° l

0,69

0,5 0,3

l,55 0,92

0,57 0,37

0,4 0,2

1,43 1,05

0,55 О ° 5 0,3 0,1

1,3 1,22 0,94 0,66

0,59 0,53 0.3г о ° 16

О,44 0,4 О,г 0 ° 04

1,34 1,33 1,6 4,0 о,г

0,04

5,0

Ъ

И

О

Ч!

Фиг.1

76х4,0

89х5,0

10&х6,0

159х7,0

219х9,0

325х16

560х34

38х2

57х3

89х4,5

108х6

133х8

219х9

325х8

426х24

3; 7

I I» ; 7

2; 6

2; 6

2; 6

3> 7

3> 7

3; 7

3; 12 г6

0,55

1,21

0,63

0,44

1,43

53-61

59-68

71-82

106-121

145-166

209-239

650-750

27 30

40-46

59-68

71 "81

86-98

145-166

220-252

Из бухти

0 ° l

0,6

0,07

0,04

1 ° 75

74

83

149

297

37

56

83

121

313

67

9-10 !

>(О ре О 00 мм

Через 100 мм чЮ\

Без прихваток

II

>!

6-7

8-9

Через 100 !ее

".1. ..(."

1 4l 1,01 0,61

0,5 О ° 26 0,09

0,4 0,2 0,04

1,25 1,3 2,25

1706798

Фиг.2

Составитель Г,Тютченкова

Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор С.Патрушева

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

Заказ 228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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