Способ запаивания тонкостенного дефектного участка многослойной паяной металлической конструкции

Изобретение может быть использовано при ремонте дефектных участков в паяных конструкциях, преимущественно предназначенных для работы в окислительном газе высокой температуры и давления. После зачистки и предварительного нагрева на границе дефектного участка выполняют валик методом аргонодуговой наплавки проволоки припоя с получением утолщенного участка. После охлаждения и зачистки полученного валика осуществляют формирование напаянного слоя отдельными валиками посредством воздействия на проволоку припоя дуги аргонодуговой горелки. Каждый последующий валик создают за счет расплавления предыдущего валика и ввода в его расплав проволоки припоя до полного запаивания всей поверхности дефектного участка. В качестве материала проволоки припоя используют сплав, по физико-химическим свойствам близкий к соответствующим свойствам металла конструкции с дефектным участком и имеющий температуру плавления ниже температуры плавления припоя паяной конструкции. Способ обеспечивает надежное восстановление паяной металлической конструкции и возможность использования ее в энергетической установке. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к пайке, в частности к нанесению покрытий и восстановлению дефектных участков на поверхностях металлических конструкций, подверженных воздействию окислительного газа высокого давления и температуры.

Предшествующий уровень техники

Известно техническое решение, защищенное авторским свидетельством СССР №1225727, МКИ В23К 1/00, 1986 г., в котором предложен способ запаивания изношенных поверхностей, изготовленных из цветных металлов. Этот способ предусматривает очистку поверхностей дефекта от загрязнений, предварительный нагрев указанных поверхностей, облуживание дефектного участка и расплавление припоя в присутствии флюса пламенем газовой горелки с последующим охлаждением (аналог предлагаемого изобретения).

Этот способ применим для восстановления деталей монолитной конструкции. Для двухслойных паяных конструкций применение пламя газовой горелки может привести к расплавлению паяного соединения в районе дефектного участка и к повреждению всей конструкции.

В авторском изобретении СССР №1268331, МКИ В23К 1/20, 1986 г. предложен способ запаивания дефектных участков на поверхности металлических емкостей, включающий зачистку поверхности дефектного участка от загрязнений, закрепление на ней металлической сетки, втирание в ячейки сетки флюса, нагрев этого участка пламенем газовой горелки до температуры пайки и подачей медносеребряного припоя в виде проволоки в зону заплавления. В качестве припоя используется проволока из РСр40. В результате получается напаянный слой высокой прочности, что обеспечивает требуемую герметичность дефектного участка.

Применение припоя ПСр40 обеспечивает работоспособность конструкции в окислительной среде высокой температуры и давления.

Однако этот способ запаивания дефектных участков многослойных паяных конструкций не применим, т.к. в процессе запаивания тонкостенного участка этой конструкции может произойти прожог этого участка, что приведет к выходу всей детали в брак. Кроме того, наличие металлической сетки на поверхности дефектного участка может привести к возгоранию этой поверхности в потоке окислительного газа высокой температуры и давления

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является создание такой технологии восстановления дефекта в двухслойной паяной конструкции, при которой не происходило бы прожога дефектного участка, при которой наплавляемый слой обладал хорошими прочностными свойствами и не возгорался в окислительной среде высокой температуры и давления.

Эта задача решена за счет того, что в способе запаивания тонкостенного дефектного участка многослойной паяной металлической конструкции, включающем его зачистку, предварительный нагрев и выполнение на границе дефектного участка валика методом аргонодуговой наплавки проволоки припоя с получением утолщенного участка, после охлаждения и зачистки полученного валика осуществляют формирование напаянного слоя отдельными валиками посредством воздействия на проволоку припоя дуги аргонодуговой горелки, причем каждый последующий валик создают за счет расплавления предыдущего валика и ввода в его расплав проволоки припоя до полного запаивания всей поверхности дефектного участка, а в качестве материала проволоки припоя используют сплав, по физико-химическим свойствам близкий к соответствующим свойствам металла конструкции дефектного участка и имеющий температуру плавления ниже температуры плавления припоя паяной конструкции

Другими отличиями предлагаемого способа являются те, что:

- при запаивании медно-стальной паяной конструкции, работающей в окислительном газе высокой температуры и давления, с дефектным участком в зоне медного сплава после зачистки его подвергают предварительному подогреву до температуры 200±10°С, причем запаивают сначала на 3/4 объема припоем ПСр37,5, обладающим прочностью, близкой к прочности медного сплава, а затем припоем ПСр72, препятствующим процессу испарения с поверхности дефектного участка цинка и марганца при эксплуатации в окислительном газе высокой температуры и давления.

- время воздействия дуги аргонодуговой горелки при напайке каждого валика составляет ~5-7 сек.

- используют припой в виде проволоки, покрытой слоем флюса.

Технический результат от применения предлагаемого изобретения состоит в полном восстановлении бракованной многослойной паяной конструкции.

Пример реализации изобретения

Суть изобретения поясняется чертежом, на которой изображен фрагмент двухслойной паяной медно-стальной конструкции.

Фрагмент двухслойной паяной конструкции включает стальную оболочку 1, тонкостенную оболочку 2, выполненную из сплава Брх-08, имеющую ребра 3, образующие каналы охлаждения 4. Соединение силовой оболочки 1 с ребрами 3 тонкостенной оболочки 2 осуществлено посредством пайки (паяный шов 5). На внешней поверхности тонкостенной оболочки показан дефектный участок 6 в форме углубления 7 и отдельный первоначальный валик 8, наплавленный на утолщенную поверхность тонкостенной оболочки 2.

Напайка медно-серебряного сплава на поверхность углубления 7 производится следующим образом.

Дефектный участок тонкостенной оболочки 2 зачищают от загрязнений и подвергают местному предварительному подогреву до температуры 150-200°С. Этот подогрев проводят с целью улучшения процесса расплавления припоя при воздействии дуги аргонодуговой горелки. Далее запаивание дефектного участка 6 осуществляют отдельными валиками, образуемые за счет воздействия дуги аргонодуговой горелки. При этом чтобы не прожечь поврежденный участок первоначальный валик 8 выполняют методом наплавки за счет наплавления дугой аргонодуговой сварки утолщенного участка поверхности тонкостенной оболочки 2 на границе дефектного участка и ввода в его наплав проволоки припоя. После этого включают электропитание аргонодуговой горелки, указанный валик подвергают охлаждению, а затем производят его зачистку от образовавшихся окислов. Остальные валики на поверхности дефектного участка 6 выполняют методом напайки за счет расплавления дугой аргонодуговой горелки первого валика и ввода в его расплав проволочного припоя. После этого второй валик охлаждают, зачищают и производят наплавку остальных валиков до полного запаивания всей поверхности дефектного участка. Воздействие электродуги горелки аргонодуговой сварки в течение короткого времени ~5-7 сек не успевает прогреть паяное соединение до расплавления.

Процесс запаивания дефектного участка 6 отдельными валиками осуществляли в два слоя с использованием медносеребряных припоев разного состава и обладающие разной температурой плавления. При этом при запаивании первого слоя (объемом 3/4) использовался припой ПСр37,5°С. Второй слой запаивался припоем ПСр72.

Это сделано для того, чтобы исключить прожог тонкой оболочки дефектного участка при напайке первого слоя.

Оба припоя ПСр37,5 и ПСр72 обладают хорошими прочностными свойствами и не возгораются в окислительной среде высокой температуры и давления.

Промышленная применяемость

Заявленное изобретение найдет применение при ремонте дефектных участков ответственных агрегатов энергетических установок.

1. Способ запаивания тонкостенного дефектного участка многослойной паяной металлической конструкции, при котором проводят его зачистку, предварительный нагрев и выполнение на границе дефектного участка валика методом аргонодуговой наплавки проволоки припоя с получением утолщенного участка, после охлаждения и зачистки полученного валика осуществляют формирование напаянного слоя отдельными валиками посредством воздействия на проволоку припоя дуги аргонодуговой горелки, причем каждый последующий валик создают за счет расплавления предыдущего валика и ввода в его расплав проволоки припоя, до полного запаивания всей поверхности дефектного участка, а в качестве материала проволоки припоя используют сплав, по физико-химическим свойствам близкий к соответствующим свойствам металла конструкции с дефектным участком и имеющий температуру плавления ниже температуры плавления припоя паяной конструкции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при запаивании медно-стальной паяной конструкции, работающей в окислительном газе высокой температуры и давления с дефектным участком в зоне медного сплава после зачистки его подвергают предварительному подогреву до температуры 200±10°С, причем запаивают сначала на 3/4 объема припоем, ПСр37,5 и обладающим прочностью, близкой к прочности медного сплава, а затем - припоем ПСр72, препятствующим процессу испарения с поверхности дефектного участка цинка и марганца при эксплуатации в окислительном газе высокой температуры и давления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что время воздействия дуги аргонодуговой горелки при напайке каждого валика составляет ~5-7 с.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что используют проволоку припоя, покрытую слоем флюса.