Н. Н, Кошелев, A.Н. Хакимов, Т. В. Яшунская, Л.A. ЕФименко, A.Ê. Прыгаев, M.Ñ. Скудицкий, Ю. И. Рубенчик, Г. И. Бублик и Л.М. Бронштейн (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Энамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. Губкина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

С ЭАДАННЫМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ CBOACTBAMH

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам получения сварных соединений с заданными механическими свойствами, и может быть использовано при изготовлении толстостенных сварных конструкций, например сосудов, работающих под давлением, из низколегированных, нормализованных и термически упроченных сталей, предназначенных для работы при отрицательных температурах в различных отраслях машиностроительной и химической промышленности.

Известен способ изготовления конструкций большой толщины путем авто- 15 матической сварки под слоем флюса или электрошлаковой сварки (1) .

Данный способ сварки, особенно электрошлаковой, характеризуется значительным выделением тепла. Тепло 20 расходуется на плавление сварочного электрода, кроме свари ваемого изделия и флюса, при этом значительная часть тепла (например, при злектрошлаковой сварке около 50Ъ) отводится в 25 массу свариваемого иэделия. Это способствует развитию значительной структурой неоднородности сварных соединений и снижению механических свойств (в особенности сопротивления .30 хрупкому разрушению), возникновению остаточных сварочных напряжений.

Из ве стен способ получени я сварных соединений с заданными механическими свойствами, при котором в процессе сварки осуществляют принудительное охлаждение зоны сварки и последующий отпуск (2) .

Недостатком данного способа является ограниченная воэможность его применения. Данный метод применим для сварки сталей с низкой критической скоростью закалки. Например, при сварке сталей бейнитомартенситную структуру обеспечивают при скорости охлаждения 17-18,C/сек. Значео ния критических скоростей закалки для большинства сталей перлитного класса колеблются в .тределах 80100 С/сек и более, что значительно превышает возможности данного способа. Кроме того, свари ваемые стали должны обладать хорошей прокаливаемостью, что особенно важно при сварке сталей больших толщин. Недостатком способа является отсутствие взаимосвязи между режимами последующего отпуска и параметрами термического цикла процесса сварки.

733926

Целью изобретения является о6еспечение возможности получения заданных механических свойств при различных режимах термической обр абот ки .

Цель достигается тем, что для данного материала до сварки устанавливают зависимости между скоростью

5 охлаждения в процессе сварки, температурой отпуска и механическими свойствами зоны термического влияния, и температуру отпуска выбирают в зависимости от заданной скорости - охлаждения и требуемых механических свойств зоны т ерми ческо го вли яни я, На фиг. 1 представлен термический цикл сварки; на фи r. 2 вЂ” з ани симост ь изменения величины ударной вязкости 15 околошо нного участка зоны термиче ского влияния стали 1 от скорости охлаждения при сварке и температуры нагрева при отпуске; на фиг. 3 то же, стали II от скорости охлажде- 2() ни я при сварке и температуры нагрев а при отпуске; на фи r. 4 вЂ” диагр амма структурных превращений околошовного участка зоны термического влияния стали II

Те хноло ги я с по со ба э аключ ает с я в следующем. (Применительно к стали данного химического состава предварительно изучается влияние параметров термическо0 го цикла сварки и последующего отпус. ка на механические свойства зоны термического влияния. Например, Устанавливаетт ся з ависимост ь между скоростью охлаждения W н интервале температур наименьшей устойчивости аустенита при сварке, температурой отпуска Т „и одним из важнейших показателей механических свойстввЂ” ударной вязкостью А н околошов- 4О ного участка зоны термического влияния (T zz = 1300 С) . Для этой цели могут быть использованы иметационные методы исследования. Температуру отпуска выбирают. в зависимости от скорости охлаждения, обе спечинаемой н процессе сварки. Причем чем выше скорость охлаждения при сварке, тем ниже максимальная температура нагрева при отпуске в интервале, обеспечивающем необходимое снижение значений сварочных нАпряжений.

Регулирование параметров термических циклов при сварке осуществляется эа счет интенсивнрго теплоотнода от металла сварного шва и зоны термического влияния сварных соединений.

Отпуск сварных соединений производят с помощью одного из способов нагрева, например индукционного или газопламенного, которому соответствует щ определенная конструкция нагревательного устройства.

Пример. Берутся сталь I нормализованная и сталь II вЂ” термически упрочненная. 65

Эначения параметров термических циклов сварки и зменяют в пределах, характерных для значительного диапазона режимов автоматической под слоем флюса и электрошлаковой сварки.

Время пребывания металла околошовного участка выше температуры АС при нагреве (t ) изменяется от 5 до 45 сек.

Скорость охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита (Wg 600-508) от 1 до 40 С/сек.

Максимальная температура нагрева при отпуске изменяется в пределах от 550 до 700 С. Длительность выдержки при отпуске составляла 3 мин на 1 мм толщины металла. Из графика видно, что с увеличением скорости охлаждения при сварке заданные значения ударной вязкости можно получить при более низкой максимальной температуре нагрева при отпуске.

Например, значения АИ = 5 кгсм/сек могут быть обеспечены при (=12 С/сек;

Т = 665 C или при Ы = 28 С/сек

ToT = 590 С.

Показанный характер изменени я величины ударной вязкости от скорости нагрева и охлаждения при сварке и максимальной температуры нагрева при отпуске подтверждается результатами исследований стали II (фиг. 3) . Причем, сопоставление данных фигуры 3 с диаграммой структурных превращений околошо нного участ «a (фи г. 4 ) покаэынает, что заданная (нормативная) величина ударной вязкости обеспечивается не только для бейнитной и мартенситной, но и для феррито-перлитной структуры. При этом, с увеличением н структуре мартенситной составляющей (т.е. с возрастанием скорости охлаждения) максимальная температура отпуска снижается.

Таким образом, показана нозможност ь обе спечени я нысоко го сопротивления хрупкому разрушению за счет оптимального сочетания режимов нагрева и охлаждения при сварке и максимальной температуры при отпуске.

Формула и зо бретени я

Способ получения сварных соединений с заданными механическими свойствами, при котором в процессе сварки осуществляют принудительное охлаждение эоны сварки и последующий отпуск,отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения заданных механических свойств при различных режимах термической обработки, для данного материала цо сварки устанавливают зависимость между скоростью охлаждения в процессе снарки, температурой отпуска и механическими свойствами зоны термического влияния, и температуру отпуска выбирают в зависимос7 33926

7л

Фив,2 ти от заданной скорости охлаждения и требуемых механических свойств зоны термического влияния.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патон Б.Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением, М., 1974.

2. Патент Англии Р 1283491, кл. В 3 R, 1972 (прототип) .

733926 4 / ук

Сноросл в охлаждения C/еек.

Фи. 4

Редактор О. Торгашева

Заказ 1964/20

Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий