RU2668621C1 - Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser - Google Patents
Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668621C1 RU2668621C1 RU2017129191A RU2017129191A RU2668621C1 RU 2668621 C1 RU2668621 C1 RU 2668621C1 RU 2017129191 A RU2017129191 A RU 2017129191A RU 2017129191 A RU2017129191 A RU 2017129191A RU 2668621 C1 RU2668621 C1 RU 2668621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- defect
- welding
- repair
- laser
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims description 97
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 94
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 48
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- BLRBOMBBUUGKFU-SREVYHEPSA-N (z)-4-[[4-(4-chlorophenyl)-5-(2-methoxy-2-oxoethyl)-1,3-thiazol-2-yl]amino]-4-oxobut-2-enoic acid Chemical compound S1C(NC(=O)\C=C/C(O)=O)=NC(C=2C=CC(Cl)=CC=2)=C1CC(=O)OC BLRBOMBBUUGKFU-SREVYHEPSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005493 welding type Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, лазерной техники и технологии и может быть использовано для ремонта полученного лазерной или лазерно-дуговой сваркой рабочего сварного шва стальной сформованной трубной заготовки толщиной от 8 до 45 мм, диаметром до 1420 мм и притуплением кромок до 20-22 мм.The invention relates to the field of mechanical engineering, laser engineering and technology and can be used to repair a laser or laser-arc welding of a working weld seam of a steel molded tube billet with a thickness of 8 to 45 mm, a diameter of up to 1420 mm and a blunt edge up to 20-22 mm.
Проведение сварочных работ для изготовления сформованных стальных труб посредством лазерной или лазерно-дуговой сварки (далее - лазерной сварки) представляет собой технологию изготовления стальной трубы с помощью сварки продольных краев (кромок) открытой трубы воздействием лазерного луча и электрической дуги. Производство является сложным многоэтапным процессом, включающим:Welding for the manufacture of molded steel pipes by laser or laser-arc welding (hereinafter referred to as laser welding) is a technology for manufacturing a steel pipe by welding the longitudinal edges (edges) of an open pipe by the action of a laser beam and an electric arc. Production is a complex multi-stage process, including:
- наложение технологического шва, например, дуговой сваркой с последующим контролем качества и возможным ремонтом,- the application of a technological seam, for example, by arc welding with subsequent quality control and possible repair,
- наложение рабочего шва лазерно-дуговой сваркой, с последующим контролем качества и возможным ремонтом.- imposing a working seam by laser-arc welding, with subsequent quality control and possible repair.
- в зависимости от разделки кромок наложение только облицовочного наружного шва или внутреннего и наружного швов дуговой сваркой с последующим контролем качества и возможным ремонтом.- depending on the cutting of the edges, applying only the facing outer seam or the inner and outer seams by arc welding with subsequent quality control and possible repair.
Особенностью лазерной сварки являются высокие требования к точности сборки свариваемых кромок, несоответствие которым может привести к такому дефекту, как несплавление. Кроме того, характерным дефектом для лазерной сварки является образование такого дефекта, как протяженная газовая полость (пористость). В то время как технология ремонта швов, полученных методом дуговой сварки, хорошо изучена и опробована, технология ремонта швов, полученных методом лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварки, является малоизученной и труднореализуемой.A feature of laser welding is the high demands on the accuracy of assembly of the welded edges, the mismatch of which can lead to such a defect as non-fusion. In addition, the formation of such a defect as an extended gas cavity (porosity) is a characteristic defect for laser welding. While the technology for repairing welds obtained by the method of arc welding has been well studied and tested, the technology for repairing welds obtained by the method of laser and hybrid laser-arc welding is poorly understood and difficult to implement.
Анализ уровня техники, касающегося способов ремонта сварных швов, которые могут быть использованы для ремонта рабочего сварного шва стальной сформованной трубной заготовки, полученного лазерной или лазерно-дуговой сваркой, выявил следующее.An analysis of the prior art relating to methods for repairing welds that can be used to repair a working weld of a molded steel billet obtained by laser or laser-arc welding revealed the following.
Известен способ ремонта сварных швов, в соответствии с которым дефектный участок расплавляют концентрированным источником тепла на A known method of repairing welds, in accordance with which the defective area is melted by a concentrated heat source on
глубину равную 1,3-1,5 от глубины залегания дефекта. Направляя тепло в зону дефекта в начале процесса, интенсивность теплового излучения плавно увеличивают от нуля до рабочего значения, а затем - после всплытия дефекта на поверхность шва изделия - плавно уменьшают до нуля. (РФ, патент №2012474, В23Р 6/04, опубл. 15.05.1994).depth equal to 1.3-1.5 of the depth of the defect. Directing heat to the defect zone at the beginning of the process, the intensity of thermal radiation gradually increases from zero to the operating value, and then, after the defect emerges onto the surface of the weld of the product, it gradually decreases to zero. (RF patent No. 20122474, B23P 6/04, publ. 05/15/1994).
Необходимость проплавления области дефекта на глубину, значительно превышающую его глубину его формирования (в полтора раза больше), ограничивает использование способа, поскольку дефект может быть в нижней корневой зоне шва, близкой к внутренней поверхности, например, трубы. Кроме того, воздействие концентрированным источником тепла не позволяет концентрировать термическое воздействие в пределах зоны дефекта. В результате тепловое воздействие переходит и в приграничную с дефектом область, расширяя зону теплового воздействия. Потребность в большом количестве тепла для расплавления металла шва в зоне дефекта, необходимость расплавления зоны дефекта на указанную глубину, невозможность оптимизации границ термического воздействия приводят к образованию обширной зоны термического влияния и, как следствие, к возрастанию внутренних напряжений в металле шва и в околошовном пространстве и к образованию новых дефектов шва. При этом известный способ позволяет устранить только дефекты в виде газовых пор, раковин и шлаковых включений. Кроме того, этот способ неприменим для ремонта швов, выполненных лазерной сваркой, так как из-за небольшой ширины шва трудно локализовать источник тепла внутри шва в области дефекта, что приведет фактически к переплаву околошовной зоны, а, следовательно, приведет к образованию новых дефектов. Кроме того, способ сложен по выполнению и не позволяет выполнять ремонт швов в труднодоступных местах, в частности выполнять ремонт корневого шва на внутренней стороне трубы.The need to melt the defect area to a depth significantly greater than its formation depth (one and a half times more) limits the use of the method, since the defect can be in the lower root zone of the weld close to the inner surface of, for example, a pipe. In addition, exposure to a concentrated heat source does not allow the concentration of thermal exposure within the defect zone. As a result, the thermal effect also passes into the region bordering on the defect, expanding the heat exposure zone. The need for a large amount of heat to melt the weld metal in the defect zone, the need to melt the defect zone to the specified depth, the inability to optimize the boundaries of the thermal effect leads to the formation of a large zone of thermal influence and, as a result, to an increase in internal stresses in the weld metal and in the weld space and to the formation of new weld defects. Moreover, the known method allows to eliminate only defects in the form of gas pores, shells and slag inclusions. In addition, this method is not applicable for repair of welds made by laser welding, since due to the small width of the weld it is difficult to localize the heat source inside the weld in the area of the defect, which will actually lead to remelting of the heat-affected zone, and, consequently, will lead to the formation of new defects. In addition, the method is difficult to perform and does not allow repair of joints in hard-to-reach places, in particular, repair of a root joint on the inside of a pipe.
Известен способ ремонта трещин металлоконструкций, включающий последовательную заварку трещины по всей длине. При этом трещину заваривают путем локального точечного нагрева и переплава основного металла вдоль трещины контактной точечной или шовной сварочной машиной с формированием монолитного ядра. Затем заварку ведут с вершины трещины по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра как минимум на 30%. Для снятия сварочных напряжений сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине (РФ, патент №2378098, В23Р 6/04, В23K 11/00, опубл. 01.01.2010).A known method of repairing cracks in metal structures, including sequential welding of cracks along the entire length. In this case, the crack is welded by local spot heating and remelting of the base metal along the crack by a spot welding or seam welding machine with the formation of a monolithic core. Then welding is carried out from the top of the crack along its entire length with overlapping the previous formed core by at least 30%. To relieve welding stresses, the formed core is heated in the heat treatment mode and forged on a contact spot or seam welding machine (RF Patent No. 2378098, В23Р 6/04, В23K 11/00, published 01.01.2010).
Способ сложен по выполнению. Невозможность применения при ремонте сварочного шва трубы используемого в известном способе метода снятия сварочных напряжений и высокая теплоемкость известного способа, включающего двукратную переварку металла вдоль трещины, обуславливают образование обширной зоны термического влияния и, как, следствие, возрастание внутренних напряжений в металле шва и в околошовном пространстве, и к образованию новых дефектов шва. Кроме того, в результате ремонта шва известным способом за счет выполнения переварки трещины значительно увеличивается ширина шва, что при использовании способа для ремонта швов, выполненных лазерной сваркой, приводит к потере одного из преимуществ лазерной сварки - узкий шов.The method is difficult to implement. The impossibility of using the welding stress relief method used in the known method for repairing the pipe weld and the high heat capacity of the known method, including double metal digestion along the crack, lead to the formation of an extensive thermal influence zone and, as a result, an increase in internal stresses in the weld metal and in the weld space , and the formation of new weld defects. In addition, as a result of repair of the weld in a known manner by performing crack digestion, the width of the seam significantly increases, which, when using the method for repairing welds made by laser welding, leads to the loss of one of the advantages of laser welding - a narrow seam.
Известен способ устранения трещин в сварных соединениях, включающий переплав сварного шва в зоне расположения трещины, в соответствии с которым осуществляют локальный переплав по всему сечению сварного шва в направлении трещины на расстоянии 2-5 толщин свариваемого металла от одного конца трещины и с противоположного конца трещины на расстоянии от трещины 1-3 толщин свариваемого металла, а при переплавлении зоны шва с трещиной частично переплавляют зону предыдущего переплава (РФ, патент №2012474, В23Р 6/04, опубл. 15.05.1994).A known method of eliminating cracks in welded joints, including remelting the weld in the crack location zone, in accordance with which local remelting is performed over the entire cross section of the weld in the direction of the crack at a distance of 2-5 thicknesses of the metal being welded from one end of the crack and from the opposite end of the crack the distance from the crack is 1-3 thicknesses of the metal being welded, and when re-melting the weld zone with a crack, part of the previous remelting is partially remelted (RF Patent No. 20122474, B23P 6/04, publ. 05/15/1994).
Поскольку в известном способе переплавку выполняют двукратно на расстоянии 2-5 толщин свариваемого металла от одного конца трещины и с противоположного конца трещины на расстоянии от трещины 1-3 толщин свариваемого металла, а также переплавляют сам шов с трещиной (фактически - это многопроходная сварка), то это неизбежно приводит к образованию обширной зоны термического влияния и в околошовном пространстве и, как следствие, приводит к возрастанию внутренних напряжений в металле шва и к образованию новых дефектов шва. Очевидно, что двукратное выполнение переплавки на расстоянии от дефекта 2-5 и 1-3 толщин свариваемого металла предполагает использование известного способа для небольших толщин металла, тогда как толщина стенки трубы может достигать от 8 до 45 мм, что не позволяет использовать известный способ для ремонта корневого шва на внутренней стороне трубы. Кроме того, поскольку увеличивается ширина шва, то, при использовании способа для ремонта швов, выполненных лазерной сваркой, теряется преимущество лазерной сварки, а именно: узкий шов.Since in the known method, remelting is performed twice at a distance of 2-5 thicknesses of the metal being welded from one end of the crack and from the opposite end of the crack at a distance of 1-3 thicknesses of the metal being welded from the crack, and also the joint itself with the crack is melted (in fact, this is multi-pass welding), then this inevitably leads to the formation of an extensive zone of thermal influence in the heat-affected space and, as a result, leads to an increase in internal stresses in the weld metal and to the formation of new weld defects. Obviously, two-time remelting at a distance from the defect of 2-5 and 1-3 thicknesses of the metal being welded suggests the use of the known method for small metal thicknesses, while the pipe wall thickness can reach from 8 to 45 mm, which does not allow using the known method for repair root seam on the inside of the pipe. In addition, since the width of the seam increases, when using the method for repairing seams made by laser welding, the advantage of laser welding is lost, namely: a narrow seam.
Известен способ ремонта трещин металлических конструкций, включающий последовательную заварку посредством дуги по всей длине трещины (СССР, авторское свидетельство 1593876 кл. В23Р 6/04, год публикации: 1990). В соответствии со способом разделывают трещину путем высверливания ряда сквозных отверстий вдоль линии трещины с образованием между отверстиями перемычек. Заварку разделанной трещины выполняют путем многопроходной последовательной заплавки дугой каждого отверстия вдоль трещины. Наложение каждого валика производят ручной сваркой короткой дугой при температуре 3200°С, последовательно перемещая электрод в сторону, обращенную к сварщику.A known method of repairing cracks in metal structures, including sequential welding by means of an arc along the entire length of the crack (USSR, copyright certificate 1593876 class B23P 6/04, publication year: 1990). In accordance with the method, a crack is cut by drilling a series of through holes along the crack line with the formation of jumpers between the holes. Welding of the split crack is performed by multipass sequential arc welding of each hole along the crack. Each roller is superimposed by manual welding with a short arc at a temperature of 3200 ° C, sequentially moving the electrode in the direction facing the welder.
Предлагаемая разделка шва для ремонта усложняет способ, расширяет будущий сварочный шов и, кроме того, не позволяет оптимизировать границы термического воздействия, что, в совокупности с использованием для заплавки дефекта теплоемкой многопроходной дуговой сварки, расширяет зону термического влияния, приводит к возрастанию внутренних напряжений в металле шва и в околошовном пространстве и, как следствие, к возможности образования новых дефектов. При этом теряется достоинство лазерной сварки - узкий шов. Кроме того, из-за используемой разделки шва способ сложен для выполнения ремонта швов в труднодоступных местах, в частности для выполнения ремонта корневого шва на внутренней стороне трубы.The proposed seam cutting for repair complicates the method, expands the future welding seam and, in addition, does not allow optimizing the boundaries of the thermal effect, which, combined with the use of heat-resistant multi-pass arc welding for defect melting, expands the thermal influence zone, leads to an increase in internal stresses in the metal seam and in the heat-affected space and, as a consequence, the possibility of the formation of new defects. In this case, the advantage of laser welding is lost - a narrow seam. In addition, due to the used cutting of the weld, the method is complicated for repairing the joints in hard-to-reach places, in particular for repairing the root weld on the inside of the pipe.
Известен способ исправления дефектов металлоконструкций, включающий механическую разделку дефектного места, установку в нее вставки из сплава, близкого по химическому составу с основным металлом, локальный нагрев и заполнение разделки расплавленным металлом (РФ, патент №2204467, В23Р 06/00, 27.06.2003). В данном способе наплавку дефектного места осуществляют неплавящимся электродом в среде защитного газа.A known method for correcting defects in metal structures, including mechanical cutting of a defective place, installation of an alloy insert of a similar chemical composition to the base metal, local heating and filling of the cutting with molten metal (RF Patent No. 2204467, V23P 06/00, 06/27/2003) . In this method, the surfacing of the defective place is carried out by a non-consumable electrode in a protective gas medium.
Использование известного способа для ремонта шва, выполненного лазерной сваркой, требует выполнения в шве выборки для вставки, значительно превышающей объем существующего дефекта и ширину шва, что заведомо увеличивает зону термического воздействия при заплавлении дефекта и обуславливают вероятность появления новых усадочных дефектов. Кроме того, способ технологически сложен, что не позволяет использовать его для ремонта шва в труднодоступных местах трубы, в частности, для ремонта корневого шва внутри трубы.Using the known method for repairing a weld made by laser welding requires making samples for an insert in the seam that significantly exceeds the volume of the existing defect and the width of the seam, which obviously increases the heat-affected zone when the defect is melted and determine the likelihood of new shrinkage defects. In addition, the method is technologically complicated, which does not allow it to be used to repair a seam in hard-to-reach places of a pipe, in particular, to repair a root seam inside a pipe.
Наиболее близкий к предлагаемому способ ремонта сваркой дефекта сварного шва трубы включает обнаружение дефекта, обозначение границ дефекта, выполнение выборки дефектного участка и многопроходную заплавку выборки дугой с плавящимся электродом. Выборку дефектного участка выполняют механическим способом: шлифмашинкой с набором абразивных кругов и дисковых проволочных щеток, до получения необходимой формы и параметров выборки. Наружные поверхности свариваемых кромок, прилегающие к границам выборки, зачищают до металлического блеска на ширину 10-15 мм, для качественного выполнения заварочного шва дуговой сваркой. Затем заплавляют выборку многопроходной дуговой сваркой в защитных газах или плавящимся электродом («Временная инструкция по технологиям ремонта сваркой дефектов труб и сварных соединений газопроводов», утвержденная ПАО «Газпром», 2005 г., информация размещена на веб-странице http://aquagroup.ru/normdocs/13237).Closest to the proposed method for repairing welding of a defect in a pipe weld includes the detection of a defect, the designation of the boundaries of the defect, sampling of the defective portion and multi-pass sampling by an arc with a consumable electrode. The selection of the defective section is carried out mechanically: with a grinder with a set of abrasive wheels and disk wire brushes, until the required shape and sampling parameters are obtained. The outer surfaces of the edges to be welded adjacent to the sampling boundaries are cleaned to a metallic sheen to a width of 10-15 mm, for high-quality performance of the welding seam by arc welding. Then the sample is fused with multi-pass arc welding in shielding gases or with a consumable electrode (“Temporary instruction on repair technologies for welding defects in pipes and welded joints of gas pipelines”, approved by PJSC Gazprom, 2005, information is available on the web page http: // aquagroup. com / normdocs / 13237).
Предлагаемое выполнение выборки дефекта шлифмашинкой с набором абразивных кругов и дисковых проволочных щеток, несмотря на предварительное обозначение границ дефекта, не позволяет выполнить выборку точно в пределах границ. В процессе выполнения выборки выполняют периодически контроль геометрии выборки. При этом выборку выполняют заведомо больше для надежного устранения дефекта шва. В результате объем выборки превышает действительный объем дефекта, а послеремонтный сварочный шов значительно шире первоначального шва. Особенно это негативно отражается при выборке дефекта в узком сварочном шве, выполненном лазерной сваркой. В этом случае границы выборки заведомо выходят за пределы шва, а объем выборки значительно превышает объем дефекта. Невозможность оптимизации границ выборки, а также устранение дефекта многопроходной дуговой сваркой требуют увеличенного тепловложения при устранении дефекта шва, что приводит к расширению зоны термического влияния и, как следствие, к возрастанию внутренних напряжений в металле шва и околошовной зоне, по сравнению с уже имеющимися после основной сварки, и, следовательно, к возможности образования новых дефектов. При этом из-за расширения результирующего шва теряется преимущество лазерной сварки - узкий шов. Кроме того, высокая трудоемкость известного способа, необходимость периодического контроля геометрии выборки не позволяют выполнять ремонт швов в труднодоступных местах, в частности выполнять ремонт корневого шва на внутренней стороне трубы.The proposed defect sampling with a grinder with a set of abrasive wheels and disk wire brushes, despite the preliminary designation of the defect boundaries, does not allow sampling exactly within the boundaries. In the process of sampling periodically control the geometry of the sample. In this case, sampling is performed obviously more to reliably eliminate the weld defect. As a result, the sample size exceeds the actual defect volume, and the post-repair weld is much wider than the original weld. This is especially negatively reflected when sampling a defect in a narrow weld made by laser welding. In this case, the boundaries of the sample obviously go beyond the seam, and the sample size significantly exceeds the defect volume. The impossibility of optimizing the sampling boundaries, as well as eliminating the defect by multi-pass arc welding, requires increased heat input while eliminating the weld defect, which leads to the expansion of the heat-affected zone and, as a result, to an increase in internal stresses in the weld metal and the heat-affected zone, compared to those already existing after the main welding, and, consequently, the possibility of the formation of new defects. In this case, due to the expansion of the resulting seam, the advantage of laser welding is lost - a narrow seam. In addition, the high complexity of the known method, the need for periodic monitoring of the geometry of the sample does not allow repairing the joints in hard-to-reach places, in particular, repairing the root joint on the inside of the pipe.
Таким образом, анализ уровня техники, относящегося к ремонту сварных швов, показал следующее. В выявленных в результате патентного поиска способах отсутствует возможность оптимизации границ выборки дефекта, что особенно важно при ремонте узкого шва лазерной сварки. В результате выполнения выборки дефекта в выявленных способах ремонта сварных швов неоправданно увеличиваются послеремонтная ширина шва и объем выборки дефекта. При этом в применении к узкому лазерному шву объем выборки металла известными способами всегда превышает объем дефекта исходного шва. Кроме того, в известных способах ремонтный шов, как правило, выполняют многопроходной дуговой сваркой, что сопровождается большим тепловложением, которое после основной сварки исходного шва добавляет к остаточным напряжениям в металле шва и околошовной зоне еще и напряжения после ремонта. К тому же, ремонтный шов, выполненный многопроходной дуговой сваркой, шире первоначального шва, что является не меньшим концентратором напряжений, чем сам дефект. При этом, по отношению к шву, выполненному лазерной сваркой, теряется одно из преимуществ - узкий шов, который обуславливает незначительную величину зоны термического влияния при лазерной сварке и является ее достоинством. Кроме того, известные способы не позволяют выполнять ремонт шва на внутренней стороне трубы, в частности выполнять ремонт корневого шва на внутренней стороне трубы, из-за сложности и трудоемкости, или из-за невозможности использования их для решения этой задачи в принципе.Thus, the analysis of the prior art relating to the repair of welds showed the following. In the methods identified as a result of a patent search, it is not possible to optimize the defect sampling boundaries, which is especially important when repairing a narrow laser welding seam. As a result of performing a defect sampling in the revealed methods for repairing welds, the after-repair weld width and defect sampling volume unreasonably increase. Moreover, when applied to a narrow laser seam, the sample size of the metal by known methods always exceeds the defect volume of the initial seam. In addition, in the known methods, the repair seam, as a rule, is performed by multi-pass arc welding, which is accompanied by a large heat input, which after the main welding of the initial seam adds to the residual stresses in the weld metal and the heat-affected zone also the stress after repair. In addition, a repair seam made by multi-pass arc welding is wider than the initial seam, which is no less a stress concentrator than the defect itself. At the same time, in relation to the seam made by laser welding, one of the advantages is lost - a narrow seam, which causes an insignificant size of the heat-affected zone during laser welding and is its advantage. In addition, the known methods do not allow repair of the seam on the inner side of the pipe, in particular, repair of the root seam on the inner side of the pipe, because of the complexity and complexity, or because of the inability to use them to solve this problem in principle.
Таким образом, из вышеизложенного вытекает проблема устранения дефекта рабочего сварного шва сформованной трубной заготовки, выполненного с использованием лазера, без снижения механических характеристик металла шва и околошовной зоны, обусловленных термическим воздействием в процессе ремонта, с сохранением в зоне ремонта геометрии шва и с возможностью выполнения ремонта корневого шва внутри сформованной трубной заготовки.Thus, from the foregoing, the problem arises of eliminating the defect of the working weld of the molded tube billet made using a laser without reducing the mechanical characteristics of the weld metal and the heat-affected zone due to thermal effects during the repair process, while maintaining the weld geometry in the repair zone and with the possibility of repair root seam inside the molded tubular billet.
Заявленный способ устранения дефекта сварного шва сформованной трубной заготовки при осуществлении решает проблему устранения дефекта рабочего сварного шва сформованной трубной заготовки, выполненного с использованием лазера, без снижения механических характеристик металла шва и околошовной зоны, обусловленных термическим воздействием в процессе ремонта, с сохранением в зоне ремонта геометрии шва и с возможностью выполнения ремонта корневого шва внутри сформованной трубной заготовки.The claimed method for eliminating a defect in a weld of a molded pipe billet during implementation solves the problem of eliminating a defect in a working weld of a molded pipe billet made using a laser without reducing the mechanical characteristics of the weld metal and the heat-affected zone due to thermal effects during the repair process, while maintaining geometry in the repair zone the seam and with the possibility of repairing the root seam inside the molded tube billet.
При осуществлении заявленного способа достигается технический результат:When implementing the claimed method, a technical result is achieved:
- снижение зоны термического воздействия при устранении дефекта рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой;- reduction of the heat-affected zone while eliminating the defect of the working seam of the molded tube billet made by laser welding;
- минимизация тепловложения в ремонтный участок лазерного шва при устранении дефекта рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой;- minimization of heat input into the repair section of the laser weld while eliminating the defect of the working seam of the molded tube billet made by laser welding;
- минимизация объема выборки дефектного участка рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой;- minimizing the sample size of the defective section of the working seam of the molded tube billet made by laser welding;
- возможность ремонта сварочного шва в труднодоступных местах, в частности, возможность ремонта внутри трубы рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой.- the possibility of repairing the weld in hard-to-reach places, in particular, the possibility of repairing the molded pipe billet made by laser welding inside the pipe of the working seam.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в способе устранения дефекта сварного шва сформованной трубной заготовки, выполненного с использованием лазера, включающем обнаружение дефекта, обозначение его границ, выборку дефектного участка в пределах обозначенных границ и заполнение его наплавкой, новым является то, что выборку дефектного участка сварного шва выполняют плазменно-дуговой резкой, а заполнение его наплавкой - посредством дуговой сварки плавящимся электродом на обратной полярности с увеличенным вылетом, выбранном из условия выполнения наплавки за один проход, причем наплавку осуществляют непосредственно после осуществления выборки металла дефектного участка сварного шва, температура которого не достигла температуры его кристаллизации.The essence of the claimed invention lies in the fact that in a method of eliminating a defect in a weld of a molded tube billet made using a laser, which includes detecting a defect, designating its boundaries, selecting a defective area within the designated boundaries and filling it with surfacing, it is new that the selection of a defective section of the weld is performed by plasma-arc cutting, and filling it with surfacing - by means of arc welding with a consumable electrode on the reverse polarity with an increased overhang, selected one of the conditions for performing surfacing in one pass, and surfacing is carried out immediately after sampling the metal of the defective section of the weld, the temperature of which has not reached its crystallization temperature.
Технический результат достигается следующим образом. Существенные признаки формулы изобретения: «Способ устранения дефекта сварного шва, выполненного с использованием лазера, включающий обнаружение дефекта, обозначение границ дефекта, выборку дефектного участка, устранение дефекта посредством наплавки дуговой сваркой с плавящимся электродом…» - являются неотъемлемой частью заявленного способа и обеспечивают его осуществимость, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата.The technical result is achieved as follows. The essential features of the claims: “A method for eliminating a defect in a weld made using a laser, including detecting a defect, defining the boundaries of the defect, selecting the defective area, eliminating the defect by surfacing using arc welding with a consumable electrode ...” are an integral part of the claimed method and ensure its feasibility , therefore, ensure the achievement of the claimed technical result.
Как отмечалось выше, в известных способах ремонта сварных швов выборку дефекта сварки выполняют способами, которые увеличивают ширину шва после ремонта, например, шлифовальным кругом, высверливанием. Использование As noted above, in the known methods for repairing welds, the selection of a welding defect is performed by methods that increase the width of the weld after repair, for example, using an grinding wheel, drilling. Using
известных способов выполнения выборки дефекта в сварном шве не позволяют оптимизировать ее геометрические размеры, следовательно, оптимизировать тепловложения при заплавлении дефекта. При этом в применении к узкому лазерному шву это приводит к тому, что ширина выборки и ее объем всегда будут превышать ширину шва и объем дефекта шва, выходя в околошовную зону.Known methods for performing a defect sampling in a weld do not allow optimizing its geometric dimensions, therefore, optimizing heat input during defect melting. Moreover, when applied to a narrow laser seam, this leads to the fact that the sample width and its volume will always exceed the seam width and the volume of the seam defect, leaving the heat-affected zone.
В заявленном способе выборку дефектного участка выполняют посредством плазменно-дуговой резки.In the claimed method, the selection of the defective section is performed by plasma-arc cutting.
Принцип работы плазменного резака заключается в том, что сформированная в канале подачи газа струя воздуха, сжатого до установленного предела, поступает в рабочую зону, где уже находится предварительно зажженная электрическая дуга. Она и преобразует его в плазму. Под плазмой понимают высокотемпературный ионизированный газ, который может проводить электроток. Плазменная дуга формируется в плазмотроне из обычной электрической дуги, которую сжимают, а затем привносят в нее газ, обладающий возможностью образования плазмы. Для резки металлов применяют плазменно-дуговую резку, при которой подвергающийся резке образец должен проводить электрический ток. В этом случае деталь становится одним из элементов эл/цепи, и между ней и горелкой возникает искра. Ток режет заготовку методом плавления материала. Одновременно плазменная струя удаляет из области реза частички расплавленного металла, то есть производит зачистку рабочей зоны. В результате, в случае применения плазменно-дуговой сварки для осуществления заявленного способа, в сварном шве формируется выемка. При этом рез после плазменно-дуговой сварки получается качественным и высокоточным, что позволяет оптимально минимизировать объем выемки дефекта шва и выполнять выборку дефекта строго в соответствии с отмеченными границами в пределах первоначального сварочного шва, т.е. оптимизировать размеры выборки, что позволяет сохранить геометрию первоначально выполненного шва.The principle of operation of the plasma torch is that a stream of air formed in the gas supply channel, compressed to a specified limit, enters the working area, where a previously ignited electric arc is already located. She also converts it into a plasma. By plasma is meant a high-temperature ionized gas that can conduct an electric current. A plasma arc is formed in the plasma torch from a conventional electric arc, which is compressed, and then gas is introduced into it, which has the possibility of plasma formation. For metal cutting, plasma-arc cutting is used, in which the sample being subjected to cutting must conduct an electric current. In this case, the part becomes one of the elements of the electric circuit, and a spark arises between it and the burner. The current cuts the workpiece by melting the material. At the same time, the plasma jet removes particles of molten metal from the cut region, that is, it cleans the working area. As a result, in the case of using plasma arc welding to implement the claimed method, a recess is formed in the weld. In this case, the cut after plasma-arc welding is high-quality and high-precision, which allows to optimally minimize the volume of the seam defect seam and select the defect strictly in accordance with the marked boundaries within the original weld, i.e. optimize the sample size, which allows you to save the geometry of the originally completed seam.
Высокая скорость резки металлов обусловливает локальный нагрев детали, что позволяет минимизировать напряжения в металле шва и околошовном пространстве, возникающие в результате совокупного термического воздействия со сварочной дугой при дальнейшей заплавке дефекта.The high speed of metal cutting leads to local heating of the part, which minimizes stresses in the weld metal and near-weld space arising from the combined heat exposure with the welding arc during further defect melting.
Известно, что после устранения дефекта многопроходной наплавкой посредством дуги сварочной горелки формируется более широкий шов, что увеличивает зону термического влияния, увеличивает напряжения в металле шва и в околошовном пространстве, также способствует образованию новых дефектов шва. Кроме того, при этом теряется одно из преимуществ лазерной сварки - узкий шов, который обусловливает незначительную величину зоны термического влияния при лазерной сварке и является ее достоинством.It is known that after elimination of the defect by multipass surfacing by means of the arc of the welding torch, a wider seam is formed, which increases the heat-affected zone, increases stresses in the weld metal and in the weld space, and also contributes to the formation of new weld defects. In addition, one of the advantages of laser welding is lost - a narrow seam, which causes an insignificant size of the heat-affected zone during laser welding and is its advantage.
Использование для выполнения выборки дефекта шва плазменно-дуговой резки обеспечивает возможность устранения дефекта посредством дуговой сварки однопроходной наплавкой, что позволяет выполнить ремонт практически в пределах ширины первоначального шва. Это обеспечивается тем, что выполнение выборки дефекта плазменно-дуговой резкой позволяет минимизировать геометрические размеры выборки, а, следовательно, позволяет минимизировать количество требуемого жидкого металла и тепловложения при наплавке выборки. Кроме того, время начала устранения дефекта наплавкой соответствует времени окончания выполнения операции выборки дефектного участка, т.е. наплавку сваркой выполняют непосредственно после выполнения выборки плазменно-дуговой резкой, что обеспечивает непрерывность процесса и позволяет использовать наличие локального нагрева металла в области резки. Поскольку при резке металл шва нагревается до температуры плавления, то благодаря непрерывности процесса, металл шва не успевает остыть до температуры кристаллизации, что позволяет снизить количество тепловложения от дуговой горелки и выполнить наплавку за один проход. В результате снижается общее время теплового воздействия, что, в свою очередь, снижает вероятность появления новых дефектов, являющихся следствием ремонта шва, позволяет предупредить появление дополнительных дефектов шва, вызванных повторным термическим воздействием, сохранив остаточные напряжения в металле шва и околошовной зоне на уровне, соответствующем основной сварке шва.The use of plasma-arc cutting for sampling a defect of a weld makes it possible to eliminate the defect by means of single-pass welding by arc welding, which allows repair to be carried out almost within the width of the initial weld. This is ensured by the fact that the sampling of the defect by plasma-arc cutting allows to minimize the geometric dimensions of the sample, and, therefore, allows to minimize the amount of the required liquid metal and heat input during surfacing of the sample. In addition, the start time for eliminating the defect by surfacing corresponds to the end time for performing the operation of sampling the defective section, i.e. welding welding is performed immediately after sampling by plasma-arc cutting, which ensures the continuity of the process and allows you to use the presence of local heating of the metal in the cutting area. Since during cutting the weld metal is heated to the melting point, due to the continuity of the process, the weld metal does not have time to cool down to the crystallization temperature, which reduces the amount of heat input from the arc torch and performs surfacing in one pass. As a result, the total heat exposure time is reduced, which, in turn, reduces the likelihood of new defects arising from the repair of the weld, which prevents the appearance of additional defects of the weld caused by repeated thermal exposure, while maintaining the residual stresses in the weld metal and the heat-affected zone at a level corresponding to main weld seam.
Таким образом, в заявленном способе плазменно-дуговая резка, кроме основной функции - резки металла, выполняет дополнительную функцию - предварительный разогрев поверхностных слоев металла выборки, что при выполнении наплавки дугой обеспечивает проникновение жидкого металла расплавленного электрода в металл ремонтируемой зоны шва на глубину, достаточную для образования прочных кристаллизационных связей при остывании. При этом, благодаря тому, что вылет электрода увеличен на 10-40 мм, по сравнению с расчетным, в совокупности с вышеизложенным, обеспечивается достаточное количество жидкого металла для заполнения выборки любого объема за один проход.Thus, in the inventive method, plasma-arc cutting, in addition to the main function - metal cutting, performs an additional function - preheating of the surface layers of the sample metal, which, when performing arc welding, allows the molten electrode to penetrate the metal of the repaired weld zone to a depth sufficient for formation of strong crystallization bonds during cooling. Moreover, due to the fact that the overhang of the electrode is increased by 10–40 mm, compared with the calculated one, together with the foregoing, a sufficient amount of liquid metal is provided to fill a sample of any volume in one pass.
Количественные значения увеличения в дуговой сварке вылета электрода на 10-40 мм, по сравнению с расчетным, получены опытным путем и являются оптимальными.Quantitative values of the increase in the arc welding of the electrode outgrowth of 10–40 mm, as compared with the calculated one, were obtained experimentally and are optimal.
Выполнение наплавки электрической дугой в режиме обратной полярности обеспечивает стабильность горения дуги, а, следовательно, стабильность теплового режима, что, помимо снижения вероятности возникновения в результате ремонта дополнительных дефектов шва из-за термического воздействия, улучшает качество ремонта, обеспечивая равномерное поступление расплавленного металла в выборку. Кроме того, в режиме обратной полярности разбрызгивание расплавленного металла электрода незначительно, что способствует максимальному использованию его для выполнения наплавки, что также оказывает положительное влияние на температурный режим и качество наплавки.Performing surfacing with an electric arc in the reverse polarity mode ensures stability of the arc burning and, therefore, stability of the thermal regime, which, in addition to reducing the likelihood of additional weld defects resulting from repair due to thermal effects, improves the quality of repair, ensuring a uniform flow of molten metal into the sample . In addition, in the reverse polarity mode, the spraying of the molten metal of the electrode is negligible, which contributes to its maximum use for surfacing, which also has a positive effect on the temperature regime and the quality of surfacing.
В результате, использование заявленного способа обеспечивает ремонт рабочего шва трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой, без снижения механических характеристик металла шва и околошовной зоны и с сохранением в зоне ремонта геометрии шва. Поскольку сварной шов, выполненный лазерной сваркой, значительно уже сварного шва, выполненного электрической дугой, то заявленный способ некритичен к ширине исходного шва, что позволяет ремонтировать с помощью заявленного способа сварочные швы, выполненные различными видами сварок: электродуговой, лазерной, лазерно-дуговой. В результате обеспечивается достижение дополнительного технического результата: расширение арсенала средств для выполнения ремонта сварных швов.As a result, the use of the inventive method provides repair of the working seam of the tube billet made by laser welding without reducing the mechanical characteristics of the weld metal and the heat-affected zone and while maintaining the weld geometry in the repair zone. Since the weld made by laser welding is much narrower than the weld made by an electric arc, the claimed method is uncritical to the width of the original weld, which allows repairing welding seams made using various types of welding: electric arc, laser, laser-arc. The result is the achievement of an additional technical result: expanding the arsenal of tools for repairing welds.
Плазменно-дуговая резка металла известна, например, источниками информации является Интернет-среда (веб-страницы: http://tutmet.ru/plazmennaja-rezka-metalla-princip-raboty-tehnologija.html; http://ismith.ru/metalworking/plazmennaya-rezka-metalla/).Plasma-arc cutting of metal is known, for example, the information medium is the Internet environment (web pages: http://tutmet.ru/plazmennaja-rezka-metalla-princip-raboty-tehnologija.html; http://ismith.ru/ metalworking / plazmennaya-rezka-metalla /).
Однако неизвестно использование пламенно-дуговой резки металла для устранения дефекта сварного шва и неизвестно использование операции плазменно-дуговой резки металла, производимых одновременно, помимо выполнения основной функции для предварительного подогрева наплавляемой поверхности выборки дефекта шва и последующего устранения дефекта шва однопроходной наплавкой дугой, а также неизвестно использование плазменно-дуговой резки металла для устранения дефекта сварного шва, выполненного с использованием лазера, а именно: для выполнения выборки дефектного участка сварного шва, выполненного с использованием лазера.However, it is unknown to use flame-arc cutting of metal to eliminate a defect in a weld and it is not known to use a plasma-arc cutting of metal performed simultaneously, in addition to performing the main function for preheating the weld surface of a sample of a defect in a weld and subsequent elimination of a defect in a weld by single-pass welding, and it is also unknown the use of plasma-arc cutting of metal to eliminate a defect in a weld made using a laser, namely: laser sampling of a defective weld seam section.
Кроме того, неизвестно использование плазменно-дуговой резки для устранения дефекта рабочего сварного шва сформованной трубной заготовки, выполненного с использованием лазера, без снижения механических характеристик металла шва и околошовной зоны, обусловленных термическим воздействием в процессе ремонта, и с сохранением в зоне ремонта геометрии шва, а также неизвестно использование плазменно-дуговой резки для достижения технического результата, заключающегося в снижении зоны термического воздействия при устранении дефекта шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой; в минимизации тепловложения в ремонтный участок лазерного шва при устранении дефекта шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой; в минимизация объема выемки дефектного участка шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой.In addition, it is not known to use plasma-arc cutting to eliminate the defect of the working weld of the molded pipe billet made using a laser without reducing the mechanical characteristics of the weld metal and the heat-affected zone due to thermal effects during the repair process and maintaining the weld geometry in the repair zone, and it is also unknown the use of plasma-arc cutting to achieve a technical result, which consists in reducing the heat-affected zone while eliminating the joint defect sf rmovannoy tubular blank made by laser welding; to minimize heat input into the repair section of the laser weld while eliminating the weld defect of the molded tube billet made by laser welding; to minimize the volume of the excavation of the defective portion of the seam of the molded tube billet made by laser welding.
Таким образом, в заявленном способе устранения дефекта сварного шва плазменно-дуговая резка металла, ранее не использовавшаяся для ремонта сварного шва, в том числе, выполненного лазерной сваркой, впервые предложена для ремонта сварного шва, в том числе выполненного лазерной сваркой.Thus, in the claimed method for eliminating a weld defect, plasma-arc metal cutting, previously not used to repair a weld, including laser welding, was first proposed for repairing a weld, including laser welding.
Из вышеизложенного следует, что заявленный способ устранения дефекта сварного шва при осуществлении решает проблему устранения дефекта рабочего сварного шва сформованной трубной заготовки, выполненного с использованием лазера, без снижения механических характеристик металла шва и околошовной зоны, обусловленных термическим воздействием в процессе ремонта, с сохранением в зоне ремонта геометрии шва и с возможностью выполнения ремонта корневого шва внутри сформованной трубной заготовки. При осуществлении заявленного способа достигается технический результат, заключающийся: в снижении зоны термического воздействия при устранении дефекта рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой; в минимизации тепловложения в ремонтный участок лазерного шва при устранении дефекта рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой; в минимизации объема выемки дефектного участка рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой; в возможности ремонта сварочного шва в труднодоступных местах, в частности, в возможности ремонта внутри трубы рабочего шва сформованной трубной заготовки, выполненного лазерной сваркой.It follows from the foregoing that the claimed method for eliminating a weld defect during implementation solves the problem of eliminating a defect in the working weld of a molded pipe billet made using a laser without reducing the mechanical characteristics of the weld metal and the heat-affected zone due to thermal effects during the repair process, while maintaining them in the zone repair of the weld geometry and with the possibility of repairing the root weld inside the molded tube billet. When implementing the claimed method, a technical result is achieved, consisting in: reducing the heat-affected zone while eliminating the defect of the working seam of the molded tube billet made by laser welding; to minimize heat input to the repair section of the laser weld while eliminating the defect of the working seam of the molded tube billet made by laser welding; in minimizing the volume of the excavation of the defective portion of the working seam of the molded tube billet made by laser welding; the possibility of repairing the weld in hard-to-reach places, in particular, the possibility of repairing the molded tube billet made by laser welding inside the pipe of the working seam.
Кроме того, заявленный способ устранения дефекта сварного шва при осуществлении обеспечивает достижение дополнительного технического результата: расширение арсенала средств для выполнения ремонта сварных швов.In addition, the claimed method for eliminating a weld defect in the implementation provides an additional technical result: expanding the arsenal of tools for repairing welds.
На фиг. 1 изображен вертикальный разрез фрагмента сварного шва с дефектным участком; на фиг. 2 - вид А-А дефектного участка сварного шва с выполненной наплавкой.In FIG. 1 shows a vertical section through a fragment of a weld with a defective section; in FIG. 2 is a view A-A of a defective weld seam section with a weld deposit.
Заявленный способ устранения дефекта сварного шва осуществляют следующим образом. После обследования состояния шва и обнаружения дефекта, обозначают границы дефекта, выполняют выборку дефектного участка и устранение дефекта посредством наплавки дуговой сваркой с плавящимся электродом. Выборку дефектного участка выполняют в соответствии с обозначенными границами дефекта посредством плазменно-дуговой резки. Время начала устранения дефекта наплавкой соответствует времени окончания выполнения операции выборки дефектного участка. Выполняют наплавку посредством дуговой сварки на обратной полярности, при этом в дуговой сварке вылет электрода увеличивают на 10-40 мм, по сравнению с расчетным, а наплавку выполняют за один проход.The claimed method for eliminating a defect in a weld is as follows. After examining the condition of the seam and detecting the defect, the boundaries of the defect are indicated, the defective section is sampled and the defect is eliminated by welding with a consumable electrode. The selection of the defective section is carried out in accordance with the designated boundaries of the defect by plasma-arc cutting. The start time for repairing the defect by surfacing corresponds to the end time of the operation for sampling the defective section. Surfacing is carried out by means of arc welding at the opposite polarity, while in the arc welding, the overhang of the electrode is increased by 10-40 mm, compared to the calculated one, and the surfacing is performed in one pass.
После выполнения рабочего шва, заготовку устанавливают швом в положение на 12 часов, чтобы провести ультразвуковой дифракционно-временной неразрушающий контроль (ToFD) на основе датчиков EMAT (Electro-Magnetic Acoustic Transducer) с генерацией ультразвуковой волны с помощью диодной накачки. Преимуществом преобразователей ЕМАТ перед пьезоэлектрическими преобразователями является возможность работы без контактирующей жидкости. Одним из преимуществ лазерно-ультразвуковой дефектоскопии перед обычной ультразвуковой дефектоскопией является повышенная чувствительность. Данные методы позволяют не только обнаружить дефект, но и определить глубину его залегания. Выявленные дефекты помечали. Затем, при необходимости, проводили рентгенотелевизионный контроль для подтверждения необходимости ремонта. Участки с обнаруженными дефектами отмечали на трубе контроллером.After completing the working seam, the workpiece is placed with the seam in the 12 o'clock position to conduct ultrasonic diffraction-time non-destructive testing (ToFD) based on EMAT sensors (Electro-Magnetic Acoustic Transducer) with the generation of ultrasonic waves using diode pumping. The advantage of EMAT transducers over piezoelectric transducers is the ability to work without contacting fluid. One of the advantages of laser-ultrasonic flaw detection over conventional ultrasonic flaw detection is increased sensitivity. These methods allow not only to detect a defect, but also to determine the depth of its occurrence. Identified defects were flagged. Then, if necessary, X-ray television control was carried out to confirm the need for repair. Areas with detected defects were noted on the pipe by the controller.
Ремонт шва внутри трубы выполняли вручную. Заявленный способ был опробован при ремонте сварочного шва стальных пластин длиной 50 см, толщиной 21,7 мм из углеродистой стали класса прочности K60. Шов выполняли гибридной лазерно-дуговой сваркой. В результате контроля качества шва выявлен дефект (фиг. 1) в виде газовой полости.Repair of the seam inside the pipe was carried out manually. The claimed method was tested in the repair of the welding seam of steel plates 50 cm long, 21.7 mm thick, made of carbon steel of strength class K60. The seam was performed by hybrid laser-arc welding. As a result of the quality control of the seam, a defect was revealed (Fig. 1) in the form of a gas cavity.
С помощью плазменно-дуговой резки с использованием сжатого воздуха был выполнен паз на всю протяженность дефекта, при этом глубина паза - 5 мм, диаметр сопла 1,4 мм, ток от 50 до 100 А, расход воздуха от 10 до 15 л/мин, напряжение от 100 до 120 В, ширина паза до 2 мм.Using plasma-arc cutting using compressed air, a groove was made for the entire length of the defect, with a groove depth of 5 mm, a nozzle diameter of 1.4 mm, a current of 50 to 100 A, an air flow rate of 10 to 15 l / min, voltage from 100 to 120 V, groove width up to 2 mm.
Заплавление паза осуществляли с помощью дуговой полуавтоматической сварки на обратной полярности в среде углекислого газа. Использовали сварочную горелку фирмы Fronius. Толщина плавящегося электрода (проволоки) 1,6 мм; ток 200-250 А; напряжение от 15 до 25 В; вылет электрода 32-36 мм, то есть на 15-19 мм больше расчетного; скорость подачи проволоки 190-220 м/ч, скорость наплавки 70-110 м/час.The groove was melted using semi-automatic arc welding at reverse polarity in a carbon dioxide medium. A Fronius welding torch was used. The thickness of the melting electrode (wire) 1.6 mm; current 200-250 A; voltage from 15 to 25 V; electrode extension 32-36 mm, i.e. 15-19 mm more than the calculated one; wire feed speed 190-220 m / h, surfacing speed 70-110 m / h.
Следует отметить, что расчетное значение вылета электрода можно определить, основываясь на сведениях из книги: Сварка в углекислом газе, автор А.Г. Потапьевский, изд. Машиностроение, М., 1984 г., стр. 26, табл. 3.It should be noted that the calculated value of the electrode stick-out can be determined based on information from the book: Welding in carbon dioxide, author A.G. Potapievsky, ed. Engineering, M., 1984, p. 26, table. 3.
После выполнения наплавки осмотр шлифа посредством специального оборудования не выявил несплавлений и трещин (фиг. 2).After surfacing, inspection of the thin section by means of special equipment did not reveal incomplete fusion and cracks (Fig. 2).
Для подтверждения достижения заявленного технического результата, исследовали макроструктуру сварных швов путем травления продольных шлифов сварного соединения реактивом Вагапова.To confirm the achievement of the claimed technical result, we studied the macrostructure of welds by etching the longitudinal sections of the welded joint with Vagapov's reagent.
При традиционном способе ремонта с применением шлифовального круга увеличивается объем удаляемого металла, что приводит к увеличению объема наплавляемого металла, что в свою очередь увеличивает затраты на погонную энергию и повышает риск образования горячих трещин.In the traditional repair method using a grinding wheel, the volume of metal removed increases, which leads to an increase in the volume of deposited metal, which in turn increases the cost of heat input and increases the risk of hot cracks.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129191A RU2668621C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129191A RU2668621C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668621C1 true RU2668621C1 (en) | 2018-10-02 |
Family
ID=63798244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129191A RU2668621C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2668621C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU654370A1 (en) * | 1976-12-06 | 1979-03-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Method of plasma-arc surface cutting |
| JPS6167583A (en) * | 1984-09-07 | 1986-04-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Defect repairing method of metallic pipe |
| RU2012474C1 (en) * | 1991-02-07 | 1994-05-15 | Семенов Виктор Никонорович | Welded joint crack elimination method |
| JPH09168927A (en) * | 1995-12-19 | 1997-06-30 | Hitachi Ltd | Method of repairing moving blade and stator blade for gas turbine |
| RU2337803C2 (en) * | 2006-12-25 | 2008-11-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лентрансгаз" | Method for reparing gas pipelines with stress-corosion cracks |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129191A patent/RU2668621C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU654370A1 (en) * | 1976-12-06 | 1979-03-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Method of plasma-arc surface cutting |
| JPS6167583A (en) * | 1984-09-07 | 1986-04-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Defect repairing method of metallic pipe |
| RU2012474C1 (en) * | 1991-02-07 | 1994-05-15 | Семенов Виктор Никонорович | Welded joint crack elimination method |
| JPH09168927A (en) * | 1995-12-19 | 1997-06-30 | Hitachi Ltd | Method of repairing moving blade and stator blade for gas turbine |
| RU2337803C2 (en) * | 2006-12-25 | 2008-11-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лентрансгаз" | Method for reparing gas pipelines with stress-corosion cracks |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106232279B (en) | Stepped design weld joint groove | |
| EP2698223B1 (en) | A process of welding to repair thick sections using two arc welding devices and a laser device | |
| CN102756235A (en) | Field welding repair method especially for larger and penetrating defects in steel casting with heavy wall thickness | |
| CN103111724B (en) | Turbine blade laser cladding area flaw welding method | |
| RU2639182C1 (en) | Method of repair of longitudinal pipe weld, applied by laser welding | |
| RU2668641C1 (en) | Method of laser-arc welding of steel formulated pipe stock | |
| CN111408895A (en) | Large-gap argon arc welding back cover repairing method for carbon steel pipeline and container | |
| CN107150161A (en) | A kind of T91 steel welding technologies | |
| CN102398105A (en) | Process for integral hardening and tempering of X80 steel-grade automatic submerged arc welding pipe fittings | |
| RU2668623C1 (en) | Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser | |
| CN111702301A (en) | Welding process of UNS N07208 high-temperature alloy tube for boiler with temperature exceeding 700 DEG C | |
| CN106514029A (en) | Method for surfacing end of long pipe | |
| RU2668621C1 (en) | Method of defect correction of welded seam of a formed pipe shell made with the use of laser | |
| Ling et al. | Effect of welding sequence of a multi-pass temper bead in gas-shielded flux-cored arc welding process: hardness, microstructure, and impact toughness analysis | |
| RU2089363C1 (en) | Method of welding of base structures manufactured of steel | |
| Kumar et al. | Comparison of weld built-up by FCAW and MIG welding on damaged low Cr-Mo alloy steel tube in boiler application | |
| RU2109611C1 (en) | Method of welding of defects in aluminium alloy castings | |
| CN110666305A (en) | Narrow gap welding process of G115 steel | |
| Shuaib et al. | Friction stir seal welding (FSSW) tube-tubesheet joints made of steel | |
| CN113600971B (en) | Girth welding process for header and pipeline with thick wall on power station boiler | |
| CN105945443A (en) | Control method for transverse cracks generated by rewelding large thick plate | |
| Woods et al. | Quality and inspection | |
| Üstündağ et al. | Hybrid laser-arc welding of thick-walled pipe segments with optimization of the end crater | |
| RU2775448C1 (en) | Method for manufacturing a longitudinally welded clad pipe | |
| CN114985878B (en) | Welding method for large-caliber girth weld |