Способ сварки тонкостенных многослойных элементов с арматурой

 

Использование: в различных отраслях техники при сварке многослойных тонкостенных элементов, например, сильфонов, с деталями сложной конфигурации. Сущность изобретения: перед сборкой в многослойный пакет заготовки для сильфона, обечайки, покрывают слоем никеля на предназначенных под сварку поверхностях. Покрытие наносят как на внешние, так и на внутренние поверхности каждой из обечаек. На поверхности обечаек, являющиеся наружными поверхностями многослойного пакета, наносят слой никелевого покрытия толщиной 5 - 15 мк. После сборки и получения сильфона проводят его приварку к толстостенной арматуре сначала контактной роликовой сваркой по торцам элементов, а затем - сварку плавлением для соединения с арматурой. Технический результат - повышение стойкости сварного шва изделия в атмосфере водорода. 1 табл.

Изобретение относится к сварке многослойных тонкостенных элементов с деталями сложной конфигурации и может быть использовано в различных отраслях техники.

Известен способ соединения дуговой сваркой сильфона с арматурой, включающий сборку элементов с выполнением выступа сильфона над арматурой, установку электрода со смещением в сторону арматуры и наклоном к вертикальной оси с последующим заплавлением материала сильфона в арматуру [1] Применение известного способа не позволяет сваривать тонкостенные многослойные элементы с арматурой без прожогов и несплавлений.

Известен способ сварки внахлестку тонкостенных многослойных элементов, например, сильфонов, с толстостенной арматурой, включающий контактную роликовую сварку элементов сильфона между собой с получением сварного шва по торцу сильфона, последний приваривают к арматуре по кромке сварной плавлением с перекрытием роликового шва не более 0,9 его ширины [2] Изделия, сваренные известным способом, недостаточно стойки в атмосфере газообразного водорода из-за возможного окисления материала в процессе сварки плавлением.

Задачей изобретения является получение сварной конструкции тонкостенного многослойного элемента сильфона с толстостенной арматурой, работающей в условиях газообразного водорода в течение длительного времени.

Задача решается за счет того, что перед сборкой на участки поверхности каждого элемента сильфона, предназначенные под сварку, наносят слой никелевого покрытия, причем на поверхность элемента, являющуюся наружной поверхностью многослойного сильфона, наносят слой толщиной 5-15 мк.

Технический результат предлагаемого способа повышение стойкости в атмосфере водорода сварного шва изделия за счет повышения его длительной прочности и устранения дефектов (прожоги, несплавления) за счет предотвращения окисления в процессе сварки.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед сборкой в многослойный пакет заготовку для сильфона обечайки покрывают слоем никеля на периферийных участках поверхности, предназначенных под сварку. Покрытие наносят как на внешние, так и на внутренние поверхности каждой из обечаек. На поверхности обечаек, являющиеся наружными поверхностями многослойного пакета, наносят слой никелевого покрытия толщиной 5-15 мк. Никелевый слой менее 5 мк не защитит сварной шов от окисления в процессе сварки плавлением, слой более 15 мк изменит химический состав сварного шва, что вызывает снижение его длительной прочности. Процесс покрытия осуществляют, например, гальваническим способом. После сборки и получения многослойного элемента сильфона проводят его приварку к толстостенной арматуре в два этапа. Вначале проводят предварительную контактную роликовую сварку по торцам элементов, а затем сварку плавлением для соединения с арматурой.

П р и м е р. Четыре обечайки сильфона толщиной стенки 0,15-0,16 мк из дисперсионно-твердеющего сплава на основе никеля, марки ЭП-202 или ЭК-61, перед сборкой в пакет покрывают слоем никеля гальваническим методом из сернокислого раствора с добавками хлористого натрия и борной кислоты. Слои наносят на обе поверхности каждой обечайки на периферийных их участках, предназначенных под сварку к арматуре, причем на внешнюю поверхность обечайки максимального диаметра и внутреннюю поверхность обечайки минимального диаметра, являющиеся наружными поверхностями торца сильфона, наносят слой толщиной 5-15 мк.

После сборки и изготовления многослойного сильфона проводят приварку его к арматуре толстостенному кольцу, выполненному из того же сплава, что и сильфон, в два этапа. Сначала осуществляют контактную роликовую сварку сильфона по торцам по следующему режиму: сварочный ток 4,5-5,0 кА; длительность импульса 0,08-0,1 с; длительность паузы 0,06-0,08 с; усилие сжатия роликов 400-500 кгс; скорость сварки 0,8-1,0 м/мин; ширина роликового шва 4,0 мм.

После сборки внахлестку сильфона с кольцом осуществляют автоматическую импульсную аргонодуговую сварку без присадочной проволоки по следующему режиму: сила тока 65⁺³А; скорость сварки 8,5 м/ч; время импульса 0,32 с; время паузы 0,22 с.

Сварку осуществляют по краю сильфона с перекрытием роликового шва.

Сварная конструкция подвергается контролю на наличие дефектов и испытаниям на межслойную и общую герметичность узла, а также длительную прочность в среде смеси водорода с влагой при 750 ± 10^оС.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ данных показал, что отклонение от предлагаемого интервала толщин никелевого слоя наружных поверхностей сильфона приводит к появлению дефектов и снижению длительной прочности сварного шва. Оптимальная длительная прочность при указанном выше режиме испытания должна быть не ниже 3,3 ч.

Формула изобретения

СПОСОБ СВАРКИ ТОНКОСТЕННЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С АРМАТУРОЙ, включающий сборку элементов, предварительную контактную роликовую сварку по их торцам и последующему приварку к арматуре, отличающийся тем, что перед сборкой на внешнюю и внутреннюю поверхности каждого элемента, предназначенные под сварку, наносят слои никелевого покрытия, причем на поверхность элемента, являющуюся наружной поверхностью многослойного элемента, наносят слой толщиной 5 - 15 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1