Способ контроля нахлесточного сварного соединения элементов различной толщины

Изобретение относится к контролю нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, работающих в условиях воздействия повторно статических или циклических нагрузок, и может быть использовано, например, для контроля сварных соединений конструкционных элементов камер сгорания газотурбинных двигателей, применяемых в газокомпрессорных станциях. Осуществляют измерение на участке перехода от металла шва к основному металлу тонкостенного элемента на глубине t, которая меньше или равна величине зоны термического влияния, размеров действительных зерен в направлениях проката d2 и перпендикулярных ему d1. Определяют их соотношение, по которому выбирают параметры безопасной эксплуатации сварного соединения в интервале 1≤d2/d1<4. Изобретение позволяет повысить точность контроля сварных соединений элементов различной толщины, что влияет на повышение их надежности и долговечности при эксплуатации. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к контролю нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, работающих в условиях воздействия повторно статических или циклических нагрузок и может быть применимо, например, для контроля сварных соединений конструкционных элементов камер сгорания газотурбинных двигателей, применяемых в газокомпрессорных станциях.

Существуют ультразвуковые способы контроля сварных соединений, изложенные в п. 10 ГОСТа Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Методы ультразвуковые», заключающийся в обнаружении дефектов в виде несплошностей как в металле шва, так и в околошовной зоне сварного соединения.

Недостатком данного способа является пониженная точность контроля сварных соединений элементов различной толщины, поскольку эти соединения содержат концентратор напряжений на участке перехода от наплавленного металла к основному элементу меньшей толщины. При отсутствии дефектов в виде несплошностей металла расположение на данном участке дополнительных структурных концентраторов приводит к преждевременному разрушению конструкции в процессе ее эксплуатации.

Известен способ контроля сварных соединений, изложенный в способе ремонта валов (патент РФ 2537418 кл. В23Р, опубл. 10 01 2015 г.), в котором учитываются структурные составляющие в виде неметаллических включений. Так в опасных сечениях участков перехода от металла наплавки к основному металлу определяют наличие скоплений неметаллических включений по макроструктуре поперечного сечения вала, исходя из значений которых определяют параметры выполнения последующих сварочных процессов. Недостатком данного способа является также пониженная точность контроля сварных соединений элементов различной толщины, т.к. не учитывается дополнительные структурные составляющие, расположение которых в концентраторах напряжений также снижает долговечность и надежность в эксплуатации сварных соединений элементов различной толщины.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ контроля сварных соединений, изложенный в способе восстановления деталей наплавкой (патент РФ 2599656 кл. B 23К опубл. 10 10 2016 г.), в котором выявляют наличие неразрушающим методом на участках перехода от металла шва к основному металлу пониженной толщины дефектов в виде несплошностей металла, неметаллических включений, обезуглероживания, исходя из параметров которых определяют параметры выполнения сварочных процессов.

Недостатками данного изобретения является пониженная точность контроля нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, где один из элементов выполнен из тонкостенного проката, обладающего повышенной текстурой, влияющей на долговечность этих соединений при эксплуатации.

Цель изобретения - увеличение точности контроля нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, где один из элементов выполнен из тонкостенного проката.

Для достижения поставленной цели предлагается способ контроля нахлесточного сварного соединения элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, включающий измерение на участке перехода от металла шва к основному металлу тонкостенного элемента на глубине t, которая меньше или равна величине зоны термического влияния, размеров действительных зерен в направлениях проката d2 и перпендикулярных ему d1 и вычисление их соотношения, по которому определяют параметры безопасной эксплуатации сварного соединения в интервале 1≤d2/d1<4.

Выполнение способа контроля представлено на рис. 1, где 1 и 2 - соответственно свариваемые тонкостенный и повышенной толщины элементы, 3 - сварной шов нахлесточного соединения, 4 - зоны термического влияния сварного шва, 5 - участок перехода от металла наплавки 3 к основному металлу 1. В тонкостенном элементе 1 действительное зерно 6 вытянуто в направлении проката.

Случай наличия равноосного зерна в элементе 1, может наблюдаться в прокате после высокотемпературного длительного отжига.

Контроль сварных соединений выполняют следующим образом.

На участке металла (сплава) элемента 1, прилегающем к зоне перехода 5 от его поверхности на глубину t ≤ с определяют размеры действительного зерна по направлению проката d2 и перпендикулярно ему d1, по соотношению которых определяют параметры безопасной эксплуатации сварных соединений в интервале значений 1≤d2/d1<4.

Данный способ контроля может быть применим как в действующих конструкциях при их плановой остановке в целях обследования для определения пригодности нахлесточных сварных соединений к дальнейшей эксплуатации, так и при их изготовлении.

В первом случае проводят неразрушающий контроль действительного зерна по ГОСТу Р 53205-2008 «Определение размеров зерен акустическим методом». При этом при отклонении d2/d1 от параметров безопасной эксплуатации соединения устанавливают датчики непрерывного контроля образования неслошностей (трещин), о появлении которых сигнализируется на пульт управления эксплуатируемой конструкции.

При изготовлении сварных соединений подобного типа целесообразно проводить как вышеуказанный контроль действительного зерна в элементе 1, так и разрушающий контроль по ГОСТу 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения зерна». В этом случае при отклонении соотношений d2/d1 от параметров безопасной эксплуатации сварного соединения целесообразно браковать элемент 1 для изготовления сварных соединений из элементов различной толщины, либо предъявлять требования к поставщику металла (сплава) элемента 1 о наличии в металле величин зерен d1 и d2 удовлетворяющих соотношению 1≤d2/d1<4.

Выбор глубины участка определения размеров зерна на глубине t≤с обусловлен тем, что при усиленной текстуре металла проката (фиг. 1) разрушение начинается с поверхности элемента 1 на участке 5 перпендикулярно направлению проката на глубину с, а далее трещина 7 распространяется параллельно направлению проката, где границы зерен выстроены в единую линию, при этом состояние их таково, что облегчается продвижение трещины до участка долома, ориентированного под углом к направлению проката.

Осуществление условия d2/d1<1 возможно только при изменении текстуры проката элемента 1, что может наблюдаться при локальной вмятине, либо при нарушении условий нормативно-технической документации на данную деталь (конструкцию), где указывается правильное направление расположения текстуры свариваемых элементов. При нарушении этого условия разрушение сварного соединения происходит быстро за счет совпадения протяженных границ зерен с зоной термического влияния или сплавления.

При d2/d1≥4 в условиях воздействия циклических или повторно статических нагрузок разрушение идет по типу, представленному на фиг. 2, и количество циклов до разрушения соединения зависит от величины соотношения d2/d1, фазовых структурных составляющих (например, одно или двухфазная сталь) и ряда других факторов.

Пример конкретного исполнения.

Исследованиям подвергались преждевременно разрушенные при эксплуатации сварные нахлесточные соединения, применяемые в элементах внутреннего кожуха камер сгорания газотурбинного двигателя ДГ90Г2.Л пяти заводских номеров. Всего было обследовано 15 сварных соединений. Все образцы имели характер разрушения, аналогичный представленному на фиг. 1. Элементы сварных соединений идентичны по конструктивным и геометрическим параметрам, а именно элемент 1, выполненный из никелевого однофазного сплава ЭИ 602 толщиной 5 мм, толщина свариваемого элемента 2 составляет 15 мм, зона термического влияния находится в пределах от 1.2 до 1.5 мм. Для сравнения наряду с этими соединениями замерялись зерна элемента 1 в аналогичных по конструкционным параметрам и применяемым материалам двух сварных соединений, успешно прошедших эксплуатацию до последнего регламента плановой остановки для обследования конструкции неразрушающим методом.

Результаты контроля представлены в таблице 1.

Изобретение позволяет повысить точность проведения контроля нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, что влияет на повышение их надежности и долговечности (безопасности) при эксплуатации.

Способ контроля нахлесточного сварного соединения элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, включающий измерение на участке перехода от металла шва к основному металлу тонкостенного элемента на глубине t, которая меньше или равна величине зоны термического влияния, размеров действительных зерен в направлениях проката d2 и перпендикулярных ему d1 и вычисление их соотношения, по которому определяют параметры безопасной эксплуатации сварного соединения в интервале 1≤d2/d1<4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газонаполненному детектору (30) (варианты) и способу его изготовления. Наружный корпус (40) детектора имеет профиль, в котором свариваемая часть (56) проходит в виде кольцевого фланца в радиально-наружном направлении относительно центральной оси наружного корпуса.

Изобретение относится к электродуговой сварке стальных листов с покрытием из сплава на основе Zn с содержанием Al в количестве от 1,0 до 22,0 мас.%, нанесенного погружением в расплав.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки стыковых соединений из трудносвариваемых разнородных металлов и сплавов. Осуществляют сборку деталей металлов встык, направление электронного луча на стык, сварку с перемещением электронного луча по стыку и отклонением луча в сторону более температуропроводного материала.
Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение относится к получению дуговой сваркой нахлесточного сварного соединения стальных листов, один из которых имеет предел прочности на растяжение не менее 780 МПа.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой листовых металлоконструкций, резервуаров и трубопроводов различного назначения, в частности корпусов морских судов, нефте- и газопроводов.

Настоящее изобретение относится к способу обработки азотированного/углеродоазотированного изделия, включающему: подвержение по меньшей мере части изделия первому этапу, на котором по меньшей мере один лазерный луч перемещают за по меньшей мере один проход над указанной частью до тех пор, пока поверхностный слой взятой части не будет преобразован частично или полностью, и до тех пор, пока распределение концентрации азота в зоне диффузии не будет изменено, и подвержение для преобразования поверхностного слоя части, по меньшей мере обработанной посредством лазера, второму этапу, на котором по меньшей мере один лазерный луч перемещают за по меньшей мере один проход над указанной частью, чтобы сделать возможным снижение концентрации азота в нижележащем диффузионном слое.

Настоящее изобретение относится к способу обработки азотированного/углеродоазотированного изделия, включающему: подвержение по меньшей мере части изделия первому этапу, на котором по меньшей мере один лазерный луч перемещают за по меньшей мере один проход над указанной частью до тех пор, пока поверхностный слой взятой части не будет преобразован частично или полностью, и до тех пор, пока распределение концентрации азота в зоне диффузии не будет изменено, и подвержение для преобразования поверхностного слоя части, по меньшей мере обработанной посредством лазера, второму этапу, на котором по меньшей мере один лазерный луч перемещают за по меньшей мере один проход над указанной частью, чтобы сделать возможным снижение концентрации азота в нижележащем диффузионном слое.

Изобретение относится к способу ремонта стенки вертикального резервуара, выполненного из стальных листов из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, соединенных между собой сварными соединениями.

Изобретение относится к сварному соединению, которое позволяет снизить образование свищей на начальных участках и конечных участках в листе стали с покрытием на основе Zn и снизить степень заполнения свищами на сваренном участке в целом.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при проведении измерительного контроля качества сварных швов, а также при оценке квалификации сварщиков, качества сварочных материалов и сварочного оборудования.

Изобретение относится к способу и устройству для моделирования процесса формирования поверхности сварного шва при дуговой сварке неплавящимся электродом. Технический результат предлагаемого способа: расширение возможностей изучения и оценки процесса формирования сварного шва.

Изобретение относится к способу определения вида остаточных сварочных напряжений и может быть использовано при проектировании, производстве и контроле сварных конструкций.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при проектировании и производстве сварных конструкций. Для определения ширины зоны концентраторов растягивающих остаточных сварных напряжений сваривают встык две стальные пластины швом, состоящим из двух участков.

Изобретение относится к сварочному производству. Для снижения остаточных сварочных напряжений изготавливают серию образцов, формируют сварной шов, состоящий по длине, например, из двух частей с установленным между этими частями рабочим элементом, проводят отпуск при температуре, постоянной для всех образцов и в течение различного для всех образцов временного интервала.

Изобретение относится к способу определения трещиностойкости наплавки роликов установки непрерывной разливки стали (УНРС) и может найти применение при изготовлении и восстановлении дуговой наплавкой роликов системы вторичного охлаждения УНРС.

Изобретение относится к машиностроению и судостроению, а также строительству. Определяют среднюю скорость расплавления электрода путем деления длины расплавившейся части к времени расплавления.
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для определения стойкости жаропрочных материалов к образованию горячих трещин при выборе сплава для сварных конструкций из тонколистовых материалов с толщиной менее 1,5 мм.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при проведении измерительного контроля качества сварных швов, а также при оценке квалификации сварщиков и при оценке качества сварочных материалов.

Изобретение относится к сварочному производству, к способам контактной стыковой сварки оплавлением изделий различного сечения. Способ включает установку и зажатие в сварочных губках свариваемых изделий, предварительное оплавление и сжатие свариваемых торцов, предварительный подогрев проходящим током, контроль распределения температуры, нагрев изделий и последующие оплавление и осадку.

Изобретение относится к контролю нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, работающих в условиях воздействия повторно статических или циклических нагрузок, и может быть использовано, например, для контроля сварных соединений конструкционных элементов камер сгорания газотурбинных двигателей, применяемых в газокомпрессорных станциях. Осуществляют измерение на участке перехода от металла шва к основному металлу тонкостенного элемента на глубине t, которая меньше или равна величине зоны термического влияния, размеров действительных зерен в направлениях проката d2 и перпендикулярных ему d1. Определяют их соотношение, по которому выбирают параметры безопасной эксплуатации сварного соединения в интервале 1≤d2d1<4. Изобретение позволяет повысить точность контроля сварных соединений элементов различной толщины, что влияет на повышение их надежности и долговечности при эксплуатации. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Наверх