Способ обработки сварных соединений

(51)5 С 21 О 9/50, 9/ ИЯ Т чно-исследовательеталлургии им, И,П. А,Б, Калинин, В.ф. ство СССРО, 1981,ТКИ СВАРНЫХ СОЕится к металлургии обработке сварного дуюГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Центральный на ский институт чернойБардина(57) Изобретение отноа именно к термическо Изобретение относится к металлургии, к термической обработке сварного соединения труб.Цель изобретения - обеспечение равно- прочности металла шва с основным металлом, повышение точности размеров и и роизводитель ности термического . оборудования.Сущность способа состоит в сле щем.Локальную обработку шва и околошов-. ной зоны - зоны термического влияния - ускоренно нагревают непосредственно после сварки по достижении остывающим сварным швом температуры А 1=350 - 500 С. Это уменьшает риск образования холодных закалочных трещин и благоприятно влияет на структуру готового изделия в зоне шва; так как при охлаждении стали от температуры порядка 1500 С (температура сварки до комнатной в зоне шва и околошовной зоне) соединения труб, Цель изобретения - обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом, повышение точности размеров и производительности термического оборудования.Зону сварного соединения ускоренно нагревают непосредственно по достижении остывающим сварным швом тем.пературы А 1 - 350-500 С в межкритический интервал температур, а затем ускоренно охлаждают до температуры А 1 - 20 - 50 С, после чего охлаждение ведут замедленно до температуры 100 - 200 С, при которой осуществляют обжэтие на 3 - 5. В результате обработки труб предлагаемым способом время термообработки трубы составляет 60 с. 2 табл,возникают неоднородные и резко различные по морфологии структуры. Затем нагрев осуществляют в область межкритических температур, что способствует образованию двухфазной структуры, обладающей сочетанием повышенных пластических (за счет ферритной матрицы) прочностных (за счет упрочняющей мартенситно-бейнитной фазы) свойств,Охлаждение нагретых сварного шва и всей зоны термического влияния осуществляют ускоренно до Аг 1 - 20-50 С, далее - на воздухе что обеспечивает образование при комнатной температуре на месте аустенитных участков упрочняющей фазы (мартенсит, бейнит). Выбор температурного предела ускоренного охлаждения обусловлен созданием необходимого 20 - 25 обьема упрочняющей фазы, которая обеепечивает в обрабатываемом сварном соединении нужный уровень прочности, не вызывая охруп 1687635чивания, Дальнейшее охлаждение до 100- 200 С в замедленном режиме устраняет возможность возникновения закалочных напряжений и создает благоприятные условия для деформационнога упрочнения без охрупчивания.При 100 - 200 С осуществляют конечную операцию - деформацию на 3-5, которая приводит к деформационнаму упрачнению зоны сварного соединения,Охлаждение после сварки до температур более низких, чем А г" - 35 ООС приводит к образованию структур, нежелательной морфологии, а при охлаждении сварного соединения до температур выше Аг 1- 350"С нетехнологичен, так как трудно успеть осуществить контроль качества сварки,Ускоренное охлаждение до температур А г 1 - 20 - 50 С определяешься некоторым минимальным интервалом, который находится в области ниже Аг 1. Температуру А г 1 - 10 С трудно выдержать в реальных условиях л появляется опасность перехода в температуру выше А г 1 при изменении химического состава стали в пределах марки. А чем ниже температура ускоренного охлаждения, тем уже сортамент сталей,на которые распространяется способ,Замедленное охлаждение проводят да температур деформационнога старения, так как при них осуществляют обжатие,Обжатие менее 34 не дает эффективного воздействия, а более чем на 5;ь приводит к заметному изменению размеров, в та время как задача обжатия - только упрочненле и калибровка 3-5 оь-интервал, при котором степень деформации дает эффект упрачнения, но не приводит к образованию в шве трещин.П р и м е р, Трубу ф 168 х 7,7 мм из стали 22 ГЮ с углеродным эквлвалентом Сэ=4,5 в условиях Выксунского метзавода сваривали радиочастотной сваркой. Критические температуры для стали 22 ГЮ: Ас 1=724 СС, Асз=873 С, А г 1=698" С,После того. как трубу сварили, шов остужали да температур Аг 1 - 350 - 500 С, далее зону шва и окалошавную зону нагревали до разных температур выше Ас 1, и охлаждали да Аг 1 - 20-50 С эмульсией, а после этих температурна воздухе.По достижении сварным швом температур в интервале 100 - 200" С трубу подвергали обжатию на 3 - 5 О, Данные экспериментов приведены в табл 1 Такие же трубы иэ тай;ке стали термо. обработали па противопоставленному способу с отпуском при 640 С после охлаждения из МКИ да температуры цеха. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Г ." .):.) Для этого пришлась снизить скоростьстана, чтобы согласовать ее са скоростью нагрева под отпуск и скоростями охлаждения из МКИ, Опрабавание проводили в двух вариантах: 1-й - скорость охлаждения из МКИ соответствует скорости ускоренною охлаждения по заявленному способу; 2-й -скорость охлаждения из МКИ соответствует замедленному охлаждению по заявленному способу, При этом испытаг и затраты времени и энергии,Результаты испытаний и сравнения сведены в табл,Из табл. 2 видно, что равнопрочность с основным металлам заявленным способом достигалась практически после охлаждения из МКИ, Однако эта прочность необходимая, нонедостатачная. Гарантированная прочность и допустимая овальность получаются после калибровки. Прочность в среднем становится несколько выше, чем максимальная прочность основного металла, на все равно того же порядка, что и у основного металга, Противопоставленным способом в 1 варианте достигнута прочнос ь более высокая, чем у основного металла. Это может стать причиной трещинаабразавания. Напряжения, возникающие при этом, снимают "я высоким отпуском. Но и до высокого атг уска появление в металле микротрещин не исключена из-за более высокого содержания в структуре упрочняющей фазы - до 35-40", При охлаждении из МКИ са скоростью 2 варианта зона сварного шва не достигает уровня прочности основнога меала. Промежуточные скорости охлаждения между 1 и 2 вариантам 1 л) не обеспечат стабильных результатов из-за разброса содержания упрачняющей фазы связанного с разбросом состава стали в пределах марки, Овальность примерно вдвое выше.Сравнение энергозатрат на калибровку и на отпуск показала, чта последний приводит к значительно большим затратам,Включение в процесс производства труб отпуска после охлаждения из межкритическага интервала заставляет снизить скорость всего стана, а это значит, что по противопоставленному способу выпуск труб составит 200 шт. за смену, а по заявленному - 340 шт, за смену, так как время термоабрабатки составит 100 сек на 1 трубу, вместо 60 соответственно.Формула изобретения Способ обработки сварных соединений, преимущественно обсадных труб, включающий охлаждение после сварки да заданной температуры, нагрев от этой температуры шва и окалошавнай зань до Ас 1-Асэ и охлаждение, атл и ч а ю щийс я тем, что,с5 1687635 6целью обеспечения равнопрочности метал- ла Ас 1 - Асз осуществляют до 200-100 С со ла шва с основным металлом, повышения скоростью, обеспечивающей бточности азме ов и и ир змеров и производительности 20 - 2576 мартенситно-бейнитной смеси и запроцесса, охлаждение после сварки ведут 5 тем проводят и ас фол тическую деформацию до Аг 1 - 350-500 С, охлаждение из интерва- сварного шва на 3-5,Таблица 1 Примечания Степеньдеформации МПа Расход электроэнергии, кВт Предельные температуры,Способпо примерам ускорен" ного ох- лаждения замедленного охлаждения охлажденияпослесварки нагревазонысвдрного соединения 348 280 198 198 348 280 Трещин нет1800Трещин нет 780 1800 То же 1900 900 290 1900 198 900 Т а б л и ц а 2 6 Ь после конечной об- работки Энерго"затраты,кВт Геометрия(овальность)Ъ Время,потребноена процесс,с Способ Ьоснмет.МПа 1800 570 563 582 579 о,г 5561 581 60 580 ПредлагаемыйПротивопоставленныйспособ,1 вариант 60 Э 594 56 Э 560 0,50 Эооо597 558 100 Составитель Т.БердышевскаяТехред М.Моргентал Корректор Т Палий Редактор И,Сегляник Заказ 3679 Тираж 376 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 фбзоны сварного шва после охлаждения из МКК,МПа 678 665 648 678 665 648 678 665 648 678 665 648 200 150 100 200 150 100 200 150 100 200 150 100 580 583 590 582 586 580 595 600 605 595 603 608