Способ подбора оптимальных режимов сварки кольцевых стыков

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 13.1077 (21) 2533322/25-27 (51) М. Кл.2 с присоединением заявки Нов В 23 К 28/00 В 23 К 31/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявите СПОСОБ ПОДБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ КОЛЬЦБВЫХ СТЫКОВКИ опИзобретение относится к сварке, в частности к способам подбора оптимальных режимов сварки кольцевых"сты- ков, и может найти применение в машиностроении, атомной, судостроительной и других отраслях промышленности.В современной металлообрабатывающей промышленности широкое примене ние находят сварочные трубчатые металлические конструкции, причем в ря- де случаев трубы сваривают друг с другом или приваривают к концевым деталям, например при сварке патрубков, фланцев, нипелей, труб с трубными ре щетками и т,д. (1.В процессе изготовления таких конструкций необходимо производить подбор оптимальных режимов сварки, обеспечивающих требуемое качество сварных 2 О соединений. Обычно подбор оптимальных режимов сварки производят на натурных образцах, т.е, собирают натурные узлы и сваривают их на различных режимах, после чего подвергают выполнен- ные сварные соединения анализусцелью выбора наиболее качественного соединения. Учитывая, что сварка производится при неустановивщемся терми-ческом цикле, необходимо производить анализ качества соединения в различных сечениях по длине шва, в том числе и при "перекрыгии "йервогб" йрохо 5 а."Наиболее распространенньм способом является способ выбора режимов сварки на основании эксперимента в зависимости от параметров проплавления, в частности бт глубины проплавления,Способ заключается в следующем, Производят сварку труб с натурными концевыми деталями в данном случае с трубными решетками) на различных режимах. Разрезают натурные образцы на поперечные шлифы и замеряют параметры проплавления, Оптимальным режимом считают такой, при котором глубина проплавления не меньше допустимой по техническим условиямНедостаток способа - большая трудоемкость и себестоимость эксперимента при изготовлении серии поперечных (по отношению к шву) щлифов в различ- ных сечениях неустановившегося теплового режима, а также трудность (а иногда и невозможность) выбора такого параМетра сварки; как требуемая протяженность-перекрытия сварного шва первого прохода.Известен также способ подбора тимальных режимов сварки кольцевыхстыков, наиболее близкий к данномуизобретению по технической сущности,при котором плоские образцы-имитаторы сваривают по длине, равной длинеокружности труб, определяют глубинупроплавления по длине шва и устанавливают оптимальный режим сварки научастке с допустимой глубиной проплавления (2.Однако данный способ не дает конкретной методики определения оптимальных режимов, т,е. электрических параметров и скорости сварки, количествапроходов и длины последнего прохода(в том случае, если он выполняется нена всю длину окружности), Он применим только для сварки труб диаметромболее 100 мм, так как при сварке трубмалого диаметра наблюдается изменениепараметров проплавления по длине шва,ввиду неустановившегося предельногосостояния процесса теплонасыщения. 20Это объясняется тем, то в момент зажигания дуги тепло вводится в холодный металл, начальная температура которого постоянна во всем объеме свариваемых деталей. По мере горения дуги вводимое тепло постепенно прогревает металл, приводя к увеличению параметров сварного шва. Это увеличениеособенно заметно также .1 в зоне замыкания шва, ЗОЦелью изобретения является. обеспечение подбора режимов сварки для трубс диаметром менее 100 мм с учетсмвлйянияавтоподогрева. Для этого присварке образцов-имитаторов вводят дополнительный источник тепла, которыйперемещают синхронно с основным впев,реди первого источника на расстоянииот него, равнбм длине кольцевого шва,а глубину проплавления определяют вшве, сваренном основным источником 40тепла,Сущность способа заключается в следующем,Сварку в процессе подбора режимоввыполняют на плоских образцах, имитирующйх соединения трубчатых узлов,Швы делают прямолинейными, причемдлину их принимают равной длине кольцевого шва привариваемой трубы, Втех случаях, когда подбирают режимы 5 Осварки труб диаметром более 100 мм,т.екогда влияние подогрева в зонезамыкания шва сказывается несущественно, сваркуплоских образцов производят одним источником тепла.55При подборе режимов сварки трубдиаметров менее 100 мм, т,е. в техслучаях, когда влияние подогрева существенно сказывается на изменениипараметров проплавления, вводят второй дополнительный источник тепла, 40Этот источник, перемещаемый впередипервого на расстоянии, равном длине" ок(нужности кольцевого шва, имитируетподогрев, возникающий при сварке кольцевых швов, При сварке двумя источни ками тепла исследованию подвергаютсварной шов, выполненный основным источником тепла, т,е, источником, перемещаемьм вторьм, Из сварных образцов вырезают продольные шлифы, однаиэ плоскостей в которых совпадает сосью сварного шва, В начальный периодсварки (в образцах со швами малойпротяженности и по всей длине) наблюдается неравномерНость глубины проплавления по длине шва, которая воз:растает по мере перемещения источникатепла.Из образцов, выполненных при различных режимах сварки (при различнойпогонной энергии) выбирают те, на которых протяженность участка сварногошва с глубиной проплавления не менеедопустимой составляет 0,6-0,9 егодлины, Остальная часть шва имеет глубину проплавления меньше требуемой,поэтому она дс лжна быть перекрытавторично, т.е, длина участка шва сглубиной проплавления меньше допустимой соответствует минимальной длинЕнеобходимого перекрытия шва.П р и м е р. Подбирают режим сварки труб размером бх 1,2 мм к трубнымрешеткам, Требуемая глубина проплавления при этом не менее 1 мм,Путем ориентировочного расчетаустановлено, что глубину проплавления 1 мм получают при сварке на режиме Зсб = 80 А; Б 9: 11 В; Чд = 2 10 м/с.Так как при неустановившемся тепловом режиме глубина проплавления должна быть меньше, чем при установившем. ся, то силу тока при сварке трех опытных образцов принимают 60, 80 и 100 А,а длину шва 63 мм (т,е. равной длинеокружности кольцевого шва диаметромб мм),Три сварных плоских образца разрезают на продольные шлифы и при металлографическом анализе устанавливают,что при Зсмк = 60 А глубина проплавления по всей длине менее 1 мм навтором шлифе (при Зсо = 80 А) протяженность швас глубиной проплавления1 мм и более 6,5 мм, а на третьемшлифе (те, при Эса = 100 А) величинаэтой протяженности 16 мм. Таким образом был выбран режим сварки ,=100 А;11 В, %6 = 210 м/с при величйне перекрытия 5 мм;что несколькобольше, чем участок шва с глубинойпроплавления менее 1 мм,При внедрении изобретения повышается точность подбора режимов сварки,что способСтвует улучшению качествасварных соединений, уменьшается трудоемкость и стоимость проведения работ по подбору режимов сварки.Формула изобретенияСпособ подбора оптимальных режимовсварки кольцевых стыков, при котором.фактор А. Павлюк Техред С.Мигай Коррек тор С. Шекмар Тираж 1160 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 767/4 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 плоские образцы-имитаторы свариваютна длине, равной длине окружноститруб, определяют глубину проплавле"ния по длине шва и определяют опти"мальный режим сварки на участке с допустимой глубиной .проплавления, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что,. сцелью обеспечения подбора режимовсварки для труб с диаметром менее100 мм с учетси влияния автоподогрева, при сварке образцов-имитатороввводят дополнительный источник тепла,который перемещают синхронно с основньм впереди первого источника на расстоянии от него, равном длине кольцевого шва, а глубинуроплавления определяют в шве, сваренном основным источником тепла.l Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зеленин В.А, и др. Сварные соединения труб с трубными решетками всудовых теплообменных аппаратах. Л.,Судостроениеф, 1976, с. 11, 12,16.2. Авторское (свидетельствоСССРР 469562, кл. В 23 К 31/06, 1973.