Способ изготовления сварных соединений

 

Изобретение касается электродуговой сварки и может быть использовано при сварке стальных конструкций с одновременной термической обработкой сварного соединения в процессе его производства. Цель изобретения - улучшение механических свойств сварного соединения. Способ сварки заключается в нагреве свариваемых стыков до температур плавления и регламентированном охлаждении, при этом нагрев ведут перемещающимся шагами электродом. Каждый шаг электрода заканчивают по достижении его начальной точкой температуры An, а охлаждение осуществляют после каждого шага в течение времени At2 (0,4-0,7) Ati , где Ati - временной интервал между ACI и АП начальной точки шага . В результате термоциклирования формируется более мелкозернистая структура сварного шва, чем структура основного металла. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 D 9/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Од (л

Ы Ю

ОО (21) 4741802/02 (22) 28,09.89 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Научно-производственное объединение

"Энергия" (72) С.Х.Азизова, Е.M,Áåëîâ, И.В.Буряк и

Г.Ю,Макушин (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 941104, кл, В 23 К 28/00, 1980, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение касается электродуговой сварки и может быть использовано при сварке стальных конструкций с одновременной термической обработкой сварного соединения в процессе его производства.

Изобретение относится к области электродуговой сварки и может быть использовано при сварке стальных конструкций с одновременной термической обработкой сварного соединения в процессе его производства.

Известен способ термической обработки сварных стальных изделий, включающий регулируемое охлаждение сварного соединения в процессе сварки путем термической обработки сварного соединения участками, - при которой каждый предыдущий участок шва охлаждается до температуры, соответствующей появлению эффекта сверхпластичности.

К недостаткам указанного способа относятся низкая точность регистрации границы области сверхпластичности вследствие отсутствия отклика о ее появлении и, как следствие этого, низкая эксплуа» ЫХ 1735398 А1

Цель изобретения — улучшение механических свойств сварного соединения. Способ сварки заключается в нагреве свариваемых . стыков до температур плавления и регламентированном охлаждении, при этом нагрев ведут перемещающимся шагами электродом. Каждый шаг электрода заканчивают по достижении его начальной точкой температуры Аг1, а охлаждение осуществляют после каждого шага в течение времени

Жг = (0,4 — 0,7) At<, где Ж1 — временной интервал между Ас1 и Ari начальной точки шага. В результате термоциклирования формируется более мелкозернистая структура сварного шва, чем структура основного металла. 1 ил. тационная надежность и качество сварного шва.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом термической обработки сварного соединения от температуры сварочного нагрева до заданной температуры с последующим нагревом сварного соединения или без него.

К недостаткам этого способа относятся низкая точность регистрации границы перехода материалом линии А при принудительном охлаждении сварного соединения, так как время принудительного охлаждения сварного соединения является функцией текущего состояния структуры материала, его начальной структуры, производительности охлаждающей установки и объемов свариваемых материалов, а регистрация или индикация отклика материала, соответствующего границе перехода, отсутствует.

1735398

Цель изобретения — улучшение механических свойств сварного соединения.

На чертеже изображены распределения температуры в сварном шве по длине участка hi<, обусловленные теплопереда- 5 чей от нагрева последующего участка сварного шва от Л до А!4 и диаграмма привязки длины сварных участков к соответствующим им временным интервалам.

На чертеже приняты следующие обоз- 1 начения: 1 — осциллограмма изменения температуры в сварном шве на участке Ж за счет его нагрева; 2 — осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Ь при удалении электрода от точки а 1 (расхолаживание с подогревом); 3 — осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка hl< за счет свободного расхолаживания материалов сварного шва до температуры Т; 4 — осциллограмма из- 2 менения температуры по длине сварного участка hl> за счет теплопередачи от нагрева участка Alz npu его сварке; 5 — осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Al< за счет теплопередачи 2 от сварного участка A Iz при сварке второго участка и удалении электрода от точки а (повторное расхолаживание с подогревом);

6 — осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Al> за счет свободного расхолаживания материалов сварного шва второго участка А, при этом аналогично воздействуют на изменение температуры по длине участка A I1 изменения температур от сварных участков Ala u

AI4, но термоциклирование материала участка Л1 от Ьз и Al 4 не происходит; 7— график экспоненциальной зависимости, характеризующий уменьшение температуры по длине первого сварного участка A I< в процессе его производства и термоциклирования со временем; 8 — электромагнитный отклик фазового перехода материала.

Согласно способу изготовление сварных соединений осуществляют на основе следующих операций.

Проводят нагрев стыков труб, например, из стали марки 12ХМФ плавящимся электродом марки ЦЛ-20М диаметром 4 мм от источника питания типа ПСО-500 (To =

500 С, Т1 = 880 С, Т зк = 1539 С). Фиксируют импульс электромагнитной энергии, соответствующий началу прямого фазового перехода материала из а -фазы в у -фазу с помощью феррозондового датчика, расположенного на расстоянии 0,1 — 0 3 м от шва с чувствительностью по напряженности магнитного поля не менее Н = 1А/м= 0,0126 Э, который запускает реле выдержки времени.

B момент плавления электрода - г (точка а) электрод с постоянной скоростью перемещают по стыку свариваемых материалов, в результате чего температура точки а уменьшается, Фиксируют второй импульс электромагнитной энергии, соответствующий состоянию обратного фазового перехода материала, который включает реле выдерж0 ки времени.

Определяют временной интервал Ж. =

=1,4 t между двумя фазовыми переходами (по показаниям реле выдержки времени), который пропорционален длине первого

5 сварного участка Л!1.

По измеренному временному интервалу

At< вычисляют интервал необходимого расхолаживания сварного соединения Лс для достижения требуемой структуры материа0 ла Atz = 0,564т, Нормируют интервал расхолаживания

Atр = Atz/ At> и определяют необходимую продолжительность расхолаживания сварного соединения для достижения требуемой

5 структуры сварного шва, например, от T> =

880 С до Т 500 С Жр = 0,4, т.е,A tz = 0,4

At1.

Повторно включают сварочный автомат в момент времени t4, после сварки первого сварного участка Л1 и осуществляют повторный нагрев сварного соединения, при этом в момент второго прямого перехода ts и обратного перехода ty фиксируют интервал Ж,. (с помощью реле выдержки времени) и вычисляют At = Лт /Л6. В результате повторного нагрева — сварка второго участка Лlz, температура первого участка сварка

Al> первоначально возрастает, затем падает дважды, проходя через линию фазового перехода, тем самым осуществляя термоциклирование первого сварного участка Al>.

После сварки третьего Аз и четвертого участков ЛI4 оптимизации структуры материала первого сварного участка А1> соглас45 но чертежу не происходит из-за отсутствия фазовых переходов в материале сварного шва, а лишь снимаются внутренние напряжения в материале при его разогреве и охлаждении.

При сварочном токе t« = 180 А длина единичного сварного участка составляла Al

= 15 мм, что соответствует временным интервалам Ьц = 8 с, Лб = 5 с, Atz = 3,2 с,Ь tz" = 3,19 с, Лтз = 2,14 с, Лутц= 8 63 с.

Таким образом, для труб с наружным диаметром С4 р = 133 мм и толщиной стенки д= 10 мм ненормированный временной интервал термоциклирования единичного сварного участка составляет 8,63 с.

1735398

1 1.

Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с известным заключаются в повышении качества сварного соединения за счет повышения точности определения on- 5 тимального интервала термоциклирования, обуславливающего организацию оптимальной структуры материалов сварного соединения в процессе сварки стальных изделий, а также повышении эксплуатационной на- 10 дежности сварного соединения за счет автоматической оптимизации структуры материала сварного соединения путем использования усредненных откликов фазового перехода материала сварного 15 соединения для любых сталей с фазовыми переходами, любых обьемов свариваемых стыков и конфигураций с любыми исходными содержаниями углерода в стали и любых технологических режимов обработки с подогревом и принудительным охлаждением, Формула изобретения

Способ изготовления сварных соединений, включающий нагрев свариваемых стыков до температур плавления и регламентированное охлаждение, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения механических свойств сварного соединения, нагрев ведут перемещающимся шагами электродом, причем каждый шаг заканчивают по достижении его начальной точкой температуры Ar<, а охлаждение осуществляют после каждого шага в течение времени

Л12 = (0,4 — 0,7)Ь(1, где Ьт — временной интервал между Ас> и

Аг начальной точки шага.