Способ поверхностной обработки сварных соединений

(53)5 В 23 К 28/02 ОБР К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ институт сельско троения. Г,Людмирский пун, В.П.Леонов сников В,В., ЛюдС,Г, Прогнозирощения сварных и переменных насварка, 1985,(54) СПОСОБ ПКИ СВАРНЫХ(57) Изобретенверхностной осоединений обизготовлении ОВЕРХНОСТНОИ ОБСОЕДИНЕНИЙие относится к спосбработки сварных шолочковых конструсварных сосудов д БО обам потуцерныхкций приавления. бласти свар- сварных сов условиях ния в отрасого машиноя уменьшеи обеспечеоединенийболочками. ГО С УДАР СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Лукьянов В.Ф Напрамирский Ю,Г, и Демченкование кинетики разруштуцерных соединений пргрузках. - АвтоматическаяЬВ 6, с. 7 - 9,ЛукьяновЛюдмирский Юсварных штуценое производст В.Ф., Напрасников В,В и,Г, Малоцикловая усталостьрных соединений, - Сварочво, 1982, Ф 12, с. 26 - 28. Изобретение относится к о ки, в частности к изготовлению судов давления, работающих повторно-статического нагруже лях химического и энергетическ строения, судостроения,Целью изобретения являе ние трудоемкости обработки п нии долговечности сварных штуцеров с цилиндрическими Цель изобретения - повышение долговечности за счет снижения уровня концентрации напряжений на наиболее нагруженной части кругового шва и уменьшение трудоемкости производства работ. В способе поверхностной обработки сварных штуцерных соединений оболочковых конструкций обработку выполняют на наиболее нагруженной части кругового шва, ограниченной центральнм углом р, Этот угол определяют в зависимости от соотношения компонент напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок по форму 2 ле 1 о = 116,9 гп + 101 су+ 1898,59 гт 1 - 27,9 е - 10,6 айаг,319 п 1 - 10,4 10 С - 1862, где р. - центральный угол обработки, град;гп - соотношение компонент главных напряжений, щ = р/а 1; аО- коэффициент концен- Я трации напряжений на границе шва штуцерного соединения; а 1 - главные напряжения, кг/мм; С - коэффициент уравнения скорости развития усталотных трещин в зависимости Париса. кг/мм . Способ позгзволяет сократить трудоемкость обработки. На фиг,1 показана топография разрушения штуцерного соединения для о 2/о 1 = 0,5; на фиг,2 - схема соединения с зонами дополнительной поверхностной обработки.На фиг,1 и 2 показаны стенка оболочки д 1 сосуда давления, сварной круговой шов 2. штуцер 3, усталостная трещина 4 и зона 5 обработки.Обработку сварного шва выполняют нв наиболее нагруженной части кругового шва, ограниченного центральным углом р, кото 1646751рый в зависимости от соотношения компонент напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок определяют по формуле р = 116,9 гп + 101 сцу + 1898,519 о) -- 21,9 е - 10,6 аЬ,319 ив- 10,4 10 С - 1862,где р - центральный уол обработки, граде - соотношение компонемт главныхнапряжений, равное 02/Ф;ад- коэффициент концентрации напряжений на границе шва штуцерного соединения;о - главные напряжения, кг/мм;2,С - коэффициент уравнения скоростиразвития усталостиых трещин в зависимости Париса, кг/ммВ стенке оболочки 1 вырезают отверстие, равное диаметру штуцера 3. Разделывают кромки иа оболочке и вподготовленное отверстие вводят и прихватывают штуцер 3, Собранное соединем обваривают по контуру угловыми швами. Наосновании известных зависимостей, исходяиэ геометрических параметров сварного соединения, определяют параметр ау, В зависимости от расположения узлаопределяют в = оЛ 71 . Далее задаютсяуровнем действующих нагрузок о 1 и, определив параметр С кинетической диаграммыПариса для используемого материала попредлагаемой формуле, определяют Р, иакотором производят технологическую обработку.Практическая реализация предлагаемого способа осуществляется при испытанияхна малоцикловую усталость сварных штуцерных соединений с соотношением компонент напряжений щ/о 1 - 0,5. Образецвыполняют иэ стали с пределом текучести(а 2 - 800 М Па в виде прямоугольной пласти ны 800 х 500 и толщиной 20 мм..В центральную часть оболочки сосудадавления вваривают штуцер по типовой технологии, Испытания проводят на специализированных стендах, создающих спомощью давления масла усилие на пластину, шарнирно закрепленную по контуру,Под действием гидростатического давленияобразец прогибается и на его поверхностисоздается двухосное поле напряжений,причем в продольном направлении напряжения в два раза меньше, чем в поперечном. Испытания проводят в корроэионнойсреде 3-ный раствор йаС) при номинальных нагрузках 01 -0,85 ОЬ, . Принимая дляданной технологии выполнения швов сред 45 55 ных соединений, работающих в двухосном поле с неравными компонентами, позволяет в 1,3 раза сократить трудоемкость, связанную с последующей дополнительной обработкой сварного шва, при одновременном сохранении качества сварного соединения.Ф ор мул а и э о 6 рете н и я Способ поверхностной обработки сварных соединений, включающий смижение концентрации напряжений на границе шва с основным металлом. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости с обеспечением долговечности сварных соединений штуцеров с цилиндрическими оболочками. обработку выполняют на иаинее значение радиуса перехода от шва косновному металлу Вп = 0,61 мм и учитываяразмеры соединения, получают ао,7, Полагая для данной схемы о/а 1 - 0.5 и испытываемого материала С - 3,11 109получают о =130,Поверхностную обработку выполняютпутем оплавления неплавящимся электродом в среде защитного газа наиболее нагру 10 жеиной части периметра кругового шва,ограниченного центральным углом р.Испытания показывают, что при предлагаемом способе обработки сварных штуцерных соединений существенноповышается работоспособность соединения по сравнению с исходным образцом,который не подвергается дополнительнойобработке, Количество циклов напряженийдо возникновения первых усталостных тре 20 щин возрастает в 3,5 раза. За счет болеемедленного развития усталостных трещинпо оплавленной околошовной зоне достижение предельного состояния, обусловленмого потерей герметичности сварного25 соединения, увеличивается в среднем на50. Параялельно с испытанием образцов,прошедших дополнительную обработку всоответствии с предлагаемым способом, испытывают образец, обработанный по всемуконтуру соединения кругового шва, либорассматривая круговой шов как половинудиаметра 1 Р " 180 . Результаты свидетельствуют об аналогичной долговечности как настадии зарождения, так и потери герметич 35 ности.Однако в образце, выполненном с частичной обработкой наиболее нагруженнойзоны, удается на 30 снизить трудоемкостьпроцесса оплавления по сравнению с обра 40 боткой по всему контуру при сохраненииобщей работоспособности соединения.Таким образом, предлагаемый способповерхностной обработки сварных штуцер1646151 более нагруженной части кругового шва, ограниченной центральным углом р, который в зависимости от соотношения компонент .напряжений, уровня концентрации напряжений и действующих нагрузок определяют по формуле: 111 8ф 1 о 2Составитель Л,НазароваТехред М.Моргентал Кор ор В.Гирняк Редактор Н.Бобков Заказ 1368 ВНИИППодписноеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЖ, Раушская наб 4/5 Тираж 5 осударственного коми 113035. Моска"Патент", г. У Р - 116,9 гп + 101 сь + 1898,5 дов- 27,9 а - 10,6 аЬ, 3 19 01 -- 10,4 10 С - 1862,6;1 где у 7 - центральный угол обработки, град.;в - с/о 1 - соотношение компонентглавных напряжений;сЮ- коэффициент концентрации напряжений на границе шва штуцерного соединения;о - главные напряжения, кг/мм;г,С - коэффициент уравнения скоростиразвития усталостных трещин в зависимо сти Париса, кг/мм