SU874290A1 - Способ электродуговой многослойной сварки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электродуговой сварке, а именно к производству толстостенных сварных труб большого диаметра.

Известен способ электродуговой многослойнт сварки с сопутствующим сварке принудительным охлаждением сварного соединени  (1. Принудительное охлаждение в процессе сварки осуществл етс  посредством подачи охлаждающей среды в зону под сварочной ванной или за ней. НеЬбходимость принудительного охлаждени  наиболее часто возникает при сварке толстого металла. Особенно при сварке с повыuieHiSiiM тепловложением, например при скоростной многослойной сварке толстостенных ошральношовных труб большого диаметра. Посредством принудите ы ого охлаждени  досгагаетс  умень шение роста первичных зерен аустешт в участке перегрева зоны териопеского вли ни  сварки и сокращение прот женности этого участка.

Недостатком известного способа  вл етс  снижение механических свойствв сваршлх соединени х , выполненных многосло1Ь1Ы) сваркой. Шпример, пр  многослойной сварке м кр пегированных сталей, содержащих в малом количестве А1, Ti, Nb, V, Zr или Mo, или при многослойной сварке термически упрочненных сталей . При дуговой сварке этих сталей вместе с расплавленным основным металлом в сварочную ванну попадает некоторое количество микролегирующих элементов. Те из них, которые не угорают (Nb, V, Mo), сохран ютс  в металле шва. При охлаждении шва определенна  часть эти элементов 1эстаетс  в твердом растворе, что предопредел ет протекание процессов выделени 

fO дисперсных карбоннтридных и карбидных фаз (Nb (С, N), V(C, N), MojC) при последующем нагреве шва в прсщессс М1югослойной сварки. Увеличение скорости охлаждени  шва после . сварки способствует перенасыщению к усиливаIS ет процессы последуннцего старешм. В много слойнь{х цшах в участках, подаергающихс  нагреву при сварке с ередного сло  в интервале 5(Ю-700°С, отмечаетс  повышение прочности при одновременном резком снижении пласпгюо20 ких и в зких свойств, тго обусловлено протеканием процессов старени  с выделением когерентных и полукогерентных карбоннтрндов и карбидов по границам субзерен и на дислокащ х . Образование в многослойном шве зон с пониженными пластическими и в зкими свойствами ограничивает применение сварных соедн нений микролегироваиных сталей без последующей термообработки. Термообработка сварных конструкций далеко не всегда возможна или представл ет определенные трудности. При сварке термическн упрочненных сталей в околошовной зоне возникает участок разупрочнени . Посредством принудительного охлаждени  можно сократить {фот женность зтого участка, а также получить структуру распада аустенита, котора  обеспечивает прнемлимый комплекс свойств и компеисирует разупрочиение от сварочного нагрева. Однако при многослойной сварке вследствие нагрева и охлаждени  отдельных зон в сварном соединении возникает неоднородность структуры . В сварном соединении отмечаетс  р д зон разупрочнени , располагающихс  на разных уро н х по толщине свариваемой стали. Цель изобретени  - улучшение механических (жойств сварных соединений микролегированны сталей и сталей термически .упрочненных, выполненныхмногослойной сваркой с сопутствующим сварке принудительным охлаждением свартсого соединени . Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу электродуговой многослойной сварки стали повышенной толщины с сопутствующим (харке принудительным охлаждением сварного соединени  сварку последнего сло  ведут на режимах, обеспечивающих нагрев стороны шва до 0,85 Ас, - 1200С. Нагрев наплавленной части шва выполн ют с использованием тепла, выдел ющегос  при сварке последнего сло  шва. Дл  стали опреде .ленной толщины при заданной погонной энерги ( жарки последнего сло  шва этого тепла оказьшаетс  достаточно дл  нагрева шва до указанных температур. В других случа х можно использовать также и дополнительные источники тепла, например индукционный нагрев. При использовашш дл  нагрева только тепла сварки последнего сло  шва тепловые параметры сварк зтого сло  можно получить расчетным путем либо подобрать экспериментально. На чертеже представлена схема трехдуговш автоматической сварки под флюсом последнего сло  шва при многослойной сварке стали повышенной толцщны. Схема включает наплавленные ранее слои 1 шва, электроды 2 при сварке последнего сло  июа, последний слой 3 многослойного шва, пи рометрическое устройство 4 дл  контрол  температуры , устройство 5 дл  принудительного охлаждени , устройство 6, дл  нагрева шва (пу ктиром указано рабочее положение устройства) При условии нагрева многослойного шва до температуры, превышающей 0,85 критической точки Acj сло  шва на обратной стороне соединени , за счет тепла сварки последнего сло  обеспечиваетс  нагрев промежуточных слоев шва до более высоких температур. Нагрев многослойного шва до указанных температур обеспечивает повышение пластических и в зких свойств во всех сло х шва, подвергавишхс  ранее при сварке нагреву в интервале 500-700°С. Улучшение свойств св зано с тем, что при нагреве сварного шва до температур межкритического интервала Ас, - выше выделени  дисперсных частиц тер ют когерентную св зь с матрицей и укрупн ютс . Дополнительный эффект оказывает ускоренное охлаждение в интервале 800-400° С. При скорости охлаждени  выше 4° С/с распад аустенита протекает по бейнитному типу с увеличением количества нижнего бейнита. При выполнении условий нагрева шва нагреву до указанных температур подвергаетс  и определенный участок околошовной зонь сварного соединени . Нагрев в зоне также, как и в шве, охватьтает всю толищну свариваемого металла. Последующее принудительное охлаждение с заданной скоростью обеспечивает получение в околошовной зоне однородной структуры. Пример. Согласно способу трехслойной автоматической сварки под флюсом ширальношовных газопроводных труб ф 1420 мм с толщиной стенки 21 мм из листовой микролегированной (V, Nb) стали 09Г2ФБ контролируемой прокатки. На трубосварочном стане 2520 стальные листы шириной 2500 мм и длиной 12м соедин ют сваркой в непрерывную полосу, формуют и сваривают спиральным швом. Сварку ошрапьноШовной трубы выполн ют в три сло . Первый слой (технологический) вьшолн етс  газоэлектрической сваркой (в COj) с применением сварочной проволоки СВ - 08 ГА 03 мм. Шов вьшолн етс  внутри трубы в месте смыкаш  кромок полосы при формовке. Второй слой (первый ) выполн етс  снаружи трубы на рассто нии 1/2 вилса после первого шва. Шов вьшолн етс  двухдуговой сваркой под флюсом с дримеиением сварочной проволоки СВ-08-ГИ 04 мм и флюса АН-60. Третий слой (второй ) выполн етс  внутри трубы на рассто иик 1/2 витка после второго шва. Шов выполн етс  трехдуговой сваркой под флюсом с изменением сварочных проволок СВ--08ГНМ 04 мм (две дуги) и СВ-10НМА 03 мм (перва  дуга). Сварка последнего сло  шва выполн етс  на , электрическом режиме с погонной энергией 10 кка /см. Температура сло  шва на обрвтной стороне соединени  контролируетс  пирометрическим устройством. Температура иш на поверхиости наружного сло  шва под зоной сварки третьего сло  составл ет 800-900° С (0,98-1,10 точки Ас- ). Точка Acj наружного сло  шва (проволока Св - 08ГМ, разбавлекие основным металлом 70%) составл ет 8l s820°С .

Принудительное охлаждение ведут водо-воздушной смесью, которую пода1рт на поверхность шва снаружи трубы на рассто шш 150-200 мм от зоны последнего сло  шва.

Полученные таким образом трубы и их сварные соединенна обладают удовлетворительным комплексом положительгалх свойсп. Нагрев при сварке последнего сло  всего сечеюм шва др температуры, превышающей 0,85 точки Ас наружного сло , способствует устранению в металле шва зон повышенной твердости, обусловленных дисперсионным твердением шва в резултате нагрева при сварке очередного сло . Твердость в разлН шых зонах сварного шва полученных труб составл ет 225-235 Н ,

Принудительное охлаждение обеспечивает уменьшение в структуре пюа и околошовной зоне доли доз тектоидиого феррита и ванне структур спада аустеннта по бейнитному типу (нижний бейнит).

Ударна  в зкость на всех уровн х на высоте шва при 60° С составл ет 7-11 кгм/си

(поперечные образцы с круглым надрезом по центру шва). Ударна  в зкость в околошовной зоне (надрез на рассто нии 1 мм от линии сплавлеин ) составл ет 9-16 кгм/см.

Примене1ше изобретени  позвол ет сушественно повысить пластические и в зкие свойства сварных соединений, выполн емых многослойной электродуговой сваркой на мнкролегнрованных стал х и стал х термически упрочненных . Это, в свою очередь, способствует повышению прочности сварных труб при зксплуатации .

Claims (1)

1. Кузьмак Е. М. и др. Труды ВНИИПТХимнефтеаппаратура . Волгоград, 1970, вып. 2, с. 10-13 (прототип).