Способ изготовления сварных соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ю)5 С 21 О 9/50 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 Од (л Ы Ю ОО аааий(56) Авторское свидетельство СССРМ 941104, кл, В 23 К 28/00, 1980,(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХСОЕДИНЕНИЙ(57) Изобретение касается электродуговойсварки и может быть использовано присварке стальных конструкций с одновременной термической обработкой сварногосоединения в процессе его производства,Изобретение относится к области электродуговой сварки и может быть использовано при сварке стальных конструкций с одновременной термической обработкой сварного соединения в процессе его производства.Известен способ термической обработки сварных стальных изделий, включающий регулируемое охлаждение сварного соединения в процессе сварки путем термической обработки сварного соединения участками, при которой каждый предыдущий участок шва охлаждается до температуры, соответствующей появлению эффекта сверхпластичности. К недостаткам указанного способа относятся низкая точность регистрации границы области сверхпластичности вследствие отсутствия отклика о ее появлении и, как следствие этого, низкая эксплуа.ЫХ 1735398 А 1 Цель изобретения - улучшение механических свойств сварного соединения. Способ сварки заключается в нагреве свариваемых . стыков до температур плавления и регламентированном охлаждении, при этом нагрев ведут перемещающимся шагами электродом. Каждый шаг электрода заканчивают по достижении его начальной точкой температуры Аг 1, а охлаждение осуществляют после каждого шага в течение времени й 2 = (0,4 - 0,7) Ь 11, где Ж 1 - временной интервал между Ас 1 и Аг 1 начальной точки шага. В результате термоциклирования формируется более мелкозернистая структура сварного шва, чем структура основного металла. 1 ил. тационная надежность и качество сварного шва,Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом термической обработки сварного соединения от температуры сварочного нагрева до заданной температуры с последующим нагревом сварного соединения или без него.К недостаткам этого способа относятся низкая точность регистрации границы перехода материалом линии Аз при принудительном охлаждении сварного соединения, так как время принудительного охлаждения сварного соединения является функцией текущего состояния структуры материала, его начальной структуры, производительности охлаждающей установки и объемов свариваемых материалов, а регистрация или индикация отклика материала, соответствующего границе перехода, отсутствует.Цель изобретения - улучшение механических свойств сварного соединения.На чертеже изображены распределения температуры в сварном шве по длине участка Ь 1, обусловленные теплопереда чей от нагрева последующего участка сварного шва от Л 2 до А 4 и диаграмма привязки длины сварных участков к соответствующим им временным интервалам.На чертеже приняты следующие обоз начения; 1 - осциллограмма изменения температуры в сварном шве на участке А 1 за счет его нагрева; 2 - осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Ь при удалении электрода от точки а 1 (расхолаживание с подогревом); 3 - осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Ь 1 за счет свободного расхолаживания материалов сварного шва до температуры Т; 4 - осциллограмма из менения температуры по длине сварного участка Ь за счет теплопередачи от нагрева участка Ь 2 при его сварке; 5 - осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Ь за счет теплопередачи 2 от сварного участка Лй при сварке второго участка и удалении электрода от точки а (повторное расхолаживание с подогревом);6 - осциллограмма изменения температуры по длине сварного участка Ь за счет свободного расхолаживания материалов сварного шва второго участка Ь 2, при этом аналогично воздействуют на изменение температуры по длине участка Ь 1 изменения температур от сварных участков Ьз и Ьа, но термоциклирование материала участка Л 1 от Ьз и Ж а не происходит; 7 - график экспоненциальной зависимости, характеризующий уменьшение температуры по длине первого сварного участка Л 1 в процессе его производства и термоциклирования со временем; 8 - электромагнитный отклик фазового перехода материала.Согласно способу изготовление сварных соединений осуществляют на основе следующих операций.Проводят нагрев стыков труб, например, из стали марки 12 ХМФ плавящимся электродом марки ЦЛМ диаметром 4 мм от источника питания типа ПСО(То = 500 С, Т 1=880 С, Тзк= 1539 С). Фиксируют импульс электромагнитной энергии, соответствующий началу прямого фазового перехода материала из а -фазы в у -фазу с помощью феррозондового датчика, расположенного на расстоянии 0,1 - 0,3 м от шва с чувствительностью по напряженности магнитного поля не менее Н = 1 А/м= 0,0126 Э, который запускает реле выдержки времени,В момент плавления электрода -сг (точка а)электрод с постоянной скоростью перемещают по стыку свариваемых материалов, врезультате чего температура точки а уменьшается,Фиксируют второй импульс электромагнитной энергии, соответствующий состоянию обратного фазового переходаматериала, который включает реле выдерж 0 ки времени.Определяют временной интервал Ь. ==1,4 7 между двумя фазовыми переходами(по показаниям реле выдержки времени),который пропорционален длине первого5 сварного участка Ь 1.По измеренному временному интервалуй 1 вычисляют интервал необходимого расхолаживания сварного соединения Лс длядостижения требуемой структуры материа 0 ла Лтг = 0,564 т,Нормируют интервал расхолаживанияЖр = Ь 2/ Ж 1 и определяют необходимуюпродолжительность расхолаживания сварного соединения для достижения требуемой5 структуры сварного шва, например, от Т =880 С до Т 500 С Жр = 0,4, т,е,Л т 2 = 0,4Ьц,Повторно включают сварочный автоматв момент времени т 4, после сварки первогосварного участка Ь и осуществляют повторный нагрев сварного соединения, приэтом в момент второго прямого перехода Ыи обратного перехода ту фиксируют интервал Ж,. (с помощью реле выдержки времени) и вычисляют йр = А 2/Лб, В результатеповторного нагрева -Сварка второго участка Лг, температура первого участка сваркаЬ первоначально возрастает, затем падаетдважды, проходя через линию фазового перехода, тем самым осуществляя термоциклирование первого сварного участка Ж.После сварки третьего Аз и четвертогоучастков Лоптимизации структуры материала первого сварного участка Л соглас 45 но чертежу не происходит из-за отсутствияфазовых переходов в материале сварногошва, а лишь снимаются внутренние напряжения в материале при его разогреве и охлаждении,50 При сварочном токе тсв = 180 А длинаединичного сварного участка составляла Ь= 15 мм, что соответствует временным интервалам Ьц = 8 с, Лб = 5 с, Ьсг = 3,2с,Ь 12 = 3,19 с, Лтз = 2,14 с, ЬЬц = 8,63 с,Таким образом, для труб с наружнымдиаметром Онар = 133 мм и толщиной стенкид= 10 мм ненормированный временной интервал термоциклирования единичногосварного участка составляет 8,63 с.Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с известным заключаются в повышении качества сварного соединения за счет повышения точности определения оп тимального интервала термоциклирования, обуславливающего организацию оптимальной структуры материалов сварного соединения в процессе сварки стальных изделий, а также повышении эксплуатационной на дежности сварного соединения за счет автоматической оптимизации структуры материала сварного соединения путем использования усредненных откликов фазового перехода материала сварного 15 соединения для любых сталей с фазовыми переходами, любых обьемов свариваемых стыков и конфигураций с любыми исходными содержаниями углерода в стали и любых технологических режимов обработки с подогревом и принудительным охлаждением,Формула изобретения Способ изготовления сварных соединений, включающий нагрев свариваемых стыков до температур плавления и регламентированное охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения механических свойств сварного соединения, нагрев ведут перемещающимся шагами электродом, причем каждый шаг заканчивают по достижении его начальной точкой температуры Аг 1, а охлаждение осуществляют после каждого шага в течение времениЬ 2 = (0,4 - 0,7)Ьс 1,где Ьт 1 - временной интервал между Ас и Аг 1 начальной точки шага,