Гасударственный комитет (53) УДК 621.785.79 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Б. С. Касаткин, Н. Н. Кошелев, А. Н. Хакимов, T В. Яшунская, Ю. И. Рубенчик и М. С. Скудицкий

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности имени И. М. Губкина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к изготовлению сварных сосудов высокого давления для газовой и нефтехимической промышленности.

Известен способ изготовления сварных конструкций, включающий нормализацию стального листового проката на металлургическом заводе, его вальцовку в обечайки, сварку продольных стыков обечаек, горячую калибровку, сварку кольцевых стыков, нормализацию кольцевых швов и отпуск готовой сварной конструкции в целях снятия сварочных напряжений (1). Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет реализовать возможности конкретного состава стали для повышения прочностных характеристик стали и ее ударной вязкости за счет упрочняющей термической обработки (закалка с последующим отпуском) . Так, например, для широко применяемой в нефтяном машиностроении стали типа 09Г2С повышение показателей механических свойств после термического упрочнения по сравнению с нормализацией составит около 60% по пределу текучести, 25% по пределу прочности, а ударная вязкость при температуре

40 C возрастает в 4 раза.

Целью изобретения является повышение прочностных свойств и ударной вязкости сварных сосудов высокого давления.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления сварных

5 конструкций, включающем вальцовку обечаек, сварку продольных стыков, горячую калибровку, сварку кольцевых стыков и отпуск, после горячей калибровки обечаек пх подвергают нагреву до температуры

l0 закалки, производят закалку, а сварку кольцевых стыков производят с регулируемым охлаждением.

Технологический процесс изготовления сварного сосуда высокого давления из низ15 колегированных конструкционных сталей осуществляется следующим образом.

Из горячекатаного листового металла вальцуются обечайки и производится сварка продольного стыка. В связи с тем, что в

20 последующем обечайка будет термически обработана, можно применять высокопроизводительные способы сварки (например, электрошлаковая, автоматическая на повышенных погонны.; энергиях), не опасаясь, что это вызовет небл агоприятное изменение свойств сварного соединения. Для проведения следующей по технологическому процессу операции калибровки обечайку нагревают, причем температура нагрева

30 зависит от конкретной марки стали и ее

6983!4 дуги, для чего предназначено, например, сопутствующее водо-воздушное охлаждение, позволяет обеспечить высокую производительность. 11оследпей операцией технологического процесса является отпуск готовой конструкции, который снижает сварочные напряжения до регламентируемых значений н обеспечивает необходимый уровень свойств сварной аппаратуры по

10 показателям прочности, пластичности и сопротивлению хрупкому разрушению, В таблице на примере применяемой для газонефтехимического машиностроения стали тина 10Г2ФР (толщиной 40 iiiI) приведены

15 режимы основных операций, выполняемых прп изготовлении сварной аппаратуры, Наименование операции технологического процесса

Режим операции

Вальцовка

Сварка продольного стыка

Температура нагрева 950 С.

Электрошлаковая сварка q, v=130 ккал/см.

Количество проходов 1.

Температура нагрева 950" С.

Закалка

Калибровка

Температура конца калибровки 700" С.

Температура нагрева 950 С, выдержка

1,5 вЂ” 2 мин/мм.

Охлаждение в воде.

Сварка кольцевого стыка

Электрошлаковая с регулированием термического цикла q/î= 130 ккал/см.

Количество проходов 3.

Температура нагрева 680 вЂ” 700" С, выдержка

3 вЂ” 4 мин/мм.

Отпуск

Предлагаемый способ изготовления сварных конструкций опробован при изготовлении образца пылеуловителя из стали

09Г2С размером 1600+50 мм и рассчитанного на давление Р=55 атм. Химический состав и механические свойства стали 09Г2С в исходном состоянии после нормализации были следующие: С = 0,08%; Мп = 1,48%;

Si = 069%; S = 0023%; P = 0028%;

Сг = 007%; Ni = 006% Сц = 01%

GB = 49 кг/мм2 стт = 32,5 кг/мм Gs = 33 оо . а4о с 12,5 кгм/см2

Сталь в исходном состоянии не отвечает по уровню ударной вязкости требованиям отраслевого стандарта технологического процесса. Обечайки непосредственно после калибровки помещались в печь для нагрева под закалку. Температура нагрева соответствовала 930 вЂ 9 С и скорость нагрева около 200 С/ч. Выдержка обечайки в печи

1,5 вЂ” 2 ч. Охлаждение обечаек производилась в баке с проточной водой после операции сварки кольцевых стыков по ре:кимам с применением регулирования терми- 40 ческих циклов. Сварка была проведена в

5 проходов при 1 = 1150 А; U = 48 В;

V„= 12 м/час и расходе воды= 15 л/час и давлении воздуха =- 2 атм. Готовый ап3 толщины. После калибровки металл имеет еще достаточно высокую температуру, что позволяет сэкономить энергозатраты при выполнении следующей операции закалки.

Нагрев под закалку может производиться либо в методических печах, либо с использованием генератора токов высокой или промышленных частот, либо с использованием источников газовых теплоносителсй с последующим охлаждением водой. Сварку кольцевого стыка для исключения воздействия сварочного тепла на структуру закаленного металла производят с регулированием термического цикла. Причем регулирование параметров термического цикла сварки независимо от тепловой мощности парат подвергали отпуску при температуре

650 С для снятия сварочных напряжений и получения требуемых свойств.

Термическая обработка стали 09Г2С позволила благоприятно повлиять на весь комплекс механических свойств. Предел прочности и текучести достигает соответственно значений 55 и 42 кг/мм, относительное удлинение 29%, а ударная вязкость при температуре 40 С составила

18,5 кгм/мм2.

Формула изобретения

Способ изготовления сварных конструкций, преимущественно сосудов высокого давления, включающий вальцовку обечаек, сварку продольных стыков, горячую калибровку, сварку кольцевых стыков и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств и ударнои вязкости, после горячей калибровки обечаек их нагревают до температуры закалки, закаливают, а сварку кольцевых стыков производят с регулируемым охлаждением.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 432215, кл. С 21Р 9/08. 1974.

Устройство для термообработки сварных стыков труб // 624941

Способ обработки нержавеющих мартенситностареющих сталей // 623883

Панель для нагрева сварных деталей // 622855

Способ термической обработки сварных изделий // 621762

Способ термической обработки сварных соединений // 616307

Способ термической обработки сварных полых изделий // 615141

Способ обработки сварных соединений из дисперсионно- твердеющих сталей мартенситного класса // 594191

Способ термообработки сварных швов труб из перлитных теплоустойчивых сталей // 590995

Устройство для местной термической обработки // 567761

Способ термической обработки сварных соединений из мартенситно-стареющих сталей // 2103382

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к термической обработке сварных соединений из дисперсионно-твердеющих сталей, относящихся к классу мартенситно-стареющих и работающих в условиях вибрации, высоких температур и агрессивных сред

Способ термической обработки сварных соединений // 2126453

Изобретение относится к термической обработке сварных соединений и может быть использовано при изготовлении сварных фасонных изделий из трубных заготовок из чугуна с шаровидным графитом

Способ термической обработки конструкций // 2129166

Изобретение относится к области термической обработки конструкций, выполненных из дисперсионно-твердеющих сплавов и работающих в условиях как высоких, так и низких температур, вибраций и агрессивных сред, в частности обработке паяно-сварных конструкций, содержащих детали из мартенситно-стареющей стали и дисперсионно-твердеющего никелевого сплава

Способ соединения изделий из высокоуглеродистой стали с изделием из высокомарганцовистой аустенитной стали // 2129938

Изобретение относится к выполнению соединений двух изделий из стали различного химического состава методом сварки, преимущественно рельса, изготовленного из высокоуглеродистой стали и железнодорожной крестовины

Способ алюминотермитной сварки рельсов // 2163184

Изобретение относится к ремонту рельсов железнодорожного пути без изымания их с полотна

Способ получения графита компактной формы в паяном шве твердосплавного инструмента // 2214460

Способ производства сварных труб большого диаметра // 2221057

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве труб большого диаметра способом сварки

Способ термической обработки сварного шва и зоны термического влияния прямошовных электросварных труб // 2221879

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при закалке сварного шва и зоны термического влияния электросварных прямошовных труб, подвергаемых термической обработке в потоке

Способ производства электросварных спиральношовных труб большого диаметра // 2224031

Изобретение относится к черной металлургии, в частности производству электросварных спиральношовных труб большого диаметра

Способ изготовления ротора в моноблоке с лопатками (варианты), устройство для местной термообработки и способ ремонта лопатки вышеуказанного ротора // 2225514

Изобретение относится к способу изготовления ротора в моноблоке с лопатками, в котором используют втулочную часть ротора, выполненную в предпочтительном варианте из титанового сплава, и приваривают к ней лопатку, в предпочтительном варианте также выполненную из титанового сплава