Способ получения кольцевых стыковых соединений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -В 23 К 31/06 В 23 К 33/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 0710,82. Бюллетень Мо 37 53 УДК 621. 791.,021(088.8) Дата опубликования описания 07, 1082(72) Авторы изобретения А, А. Бондарев и Е. Г. Терновой Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ СТЫКОВКАХ СОЕДИНЕНИЙИзобретение относится к способам сварки и, в частности, к способам полу.- чения кольцевых стыковых соединений сварных конструкций в экстремальных условиях и может быть использовано в химическом, атомном, энергетическом и общем машиностроении при производстве конструкций различного назначения, а также при создании объектов посредством сварки в космических условиях.Известны способы сборки и сварки кольцевыхстыковых соединений сварных конструкций, основной трудностью которых является обеспечение необходимой точности геометрических параметров сборки, гарантирующей отсутствие .зазоров в месте стыка, смещение кромок, соблюдение соосности заготовок и обеспечение качественного сварного соединения1, 2 ) .При осуществлении сборки и сварки без вмешательства человека механизмами, манипуляторами, автоматами или при управлении ими оператором дистанционно в экстремальных условиях, выполнение работ в которых связано с риском для жизни или здоровья человека, а также когда доступ к месту сварки ограничен, этот процесс оказывается еще более трудоемким.В случае, появления дефектов соединений их исправление не предусмотрено ни в одном из известных способов, так как эти операции беэ вмешательства человека невозможно осуществить.Перечисленные способы, осуществляемые в обычных условиях, недостаточно надежны для дистанционной сборкистыка под сварку. При незначительныхотклонениях от соосности стыкуемыхэлементов могут образоваться большиезазоры, что не обеспечит требуемого .качества сварного соединения и непозволяет внести исправления посредством наложения ремонтных швов засчет последующих проходов.Наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности является способ получения кольцевых стыковых соединений сварных конструкций,при котором на стыкуемах элементахвыполняют отбортовку, производят их 25 сборку и сварку путемоплавления кромок и затем проверяют герметичностьполученного сварного шва3).Однако этот способ не позволяетосуществлять дистанционную качестЗ 0 венную сборку и сварку конструкций,963767 если имеется незначительная несоосность заготовок или в зоне стыка их оси образуют некоторый угол, Если требования по точности сборки обеспечения,при выполнении, операции сварки в случае незначительного смещения 5 источника нагрева в сторону от оси стыка возможно образование различного рода дефектов, в том числе и таких, как прожоги, так как Формирование шва окажется на весу, и жидкая 10 ванна провалится.Исправить дефекты такого рода способ не позволяет.Целью изобретения является повышение надежности и качества, а так же обеспечение ремонтоспособности сварного соединения в экстремальных условиях.Для достижения поставленной цели по способу получения кольцевых стыковых соединений сварных конструкций,О по которому на стыкуемых элементах выполняют отбортовку, производят их сборку и сварку путем оплавления кромок и затем проверяют герметичность полученного сварного шва, стыкуемым поверхностям отбортовки придают сферическую форму и выполняют их конгруэнтными, а перед сваркой собранные элементы подвергают осевому сжатию. Кроме того, в случае обна-ЗО ружения неплотности при проверке герметичности полученного сварного шва на боковой поверхности отбортовки выполняют прорезные ремонтные шва на расстоянии от поверхности ос- З 5 новного сварного шва, превышающем глубину его проплавления путем проплавления отбортованных кромок на глубину не менее 1,5 толщины элементов. При этом элементы отбортовки 40 изготавливают в виде отдельных элементов, которые приваривают к соединяемым элементам конструкции.На чертеже представлена схема сварного соединения, полученного 45 предлагаемым способом. Способ осуществляют путем изготовления штамповкой из листа нужнойтолщины элементов отбортовки 1 и 2, .стыкуемые поверхности которых образованы в виде части сферы радиусомЙ с центром О на оси сварной цилиндрической оболочки 3. Необходимость раздельного изготовления элементов1 и 2 стыковочного узла вызвана тем, что при наличии продольных швов наобечайках большого диаметра их отбортовка не возможна, так как из-за низких пластических свойств участков металла в зоне сварного соединения б 0 произойдет разрыв оболочки. Кроме того, такая конфигурация стыкуемых кромок обеспечивает самоцентровку свариваемых элементов стыкуемого узла при сборке и выполняет роль б 5 демпфирующего устройства при появлении осевых динамических нагрузок как при сборке, так и в процессе эксплуатации. Затем элементы отбортовки приваривают кольцевыми швами 4 и 5к торцам стыкуемых цилиндрических оболочек 3 и 6 и производят калибровку отбортовок для придания им окончательной формы конгруэнтных частей поверхности тела вращения. Дистанционная сборка элементов стыковочного узла без .зазора в стыке будет обеспечена сразу же после их осевого сжатия до соприкосновения стыкуемых поверхностей независимо от смещения или преломления их осей на угол с- (по стрелкам).После поиска стыка и совмещения с ним источника нагрева, сварка собранных элементов обеспечивается автоматом, управляемым оператором дистанционно, Вначале выполняют сварку шва 7, проверяют его герметичность, и если она не обеспечена или нарушена в процессе эксплуатации, выполняют сварку шва 8 и т.д.Способ проверен экспериментально на цилиндрических обечайках из сплава АМг 6 Ф 200 мм, длиной 100 мм, с толщиной стенки 3 мм при отбортовке кромок, выполненных конгруэнтно по сферической поверхности радиусом 200 мм и центром этой сферы, расположенным на оси одной из свариваемых обечаек. Сборку стыкуемых обечаек производили дистанционно в вакуумной камере установки УМ при совпадении продольных осей и преломлении их в зоне стыка на угол до 8 фОстаточное давление в камере соответствовало 1"10 мм рт. ст. Стыкуемые обечайки располагали таким образом, чтобы одна из них была закреплена неподвижно, а другая перемещалась к месту стыка при помощи механизма МПи. После сближения обечаек вдоль оси до соприкосновения производили прихватку стыка в четырех диаметрально противоположных местах по периметру, а затем сварку на режимах; Ос,25 кВ, 1 А = 80 мА, Чсь = 60 и/ч (источник питания - УА).Обечайки сваривали в условиях соблюдения их соосности путем оплавления кромок, затем рядом выполняли второй и третий прорезныешвы. После этого сваривали обеча 1.ки с преломлением осей в зоне стыка на угол до 5 и со смещением кромок на 5 мм, затем с преломлением осей на угол до 8и смещением кромок на 7 мм. После сварки швы контролировали на плотность способом рентгеноскопии.Экспериментальная проверка способа показала, что предлагаемыйспособ позволяет выполнить дистанционно операции сборки без зазоров в стыке963767 формула изобретения 30 35 и получить качественное сварное соединение, кроме того, обеспечивает высокую надежность качества сборки стыка под сварку в части отсутствия зазоров независимо от возможных появлений смещения стыкуемых кромок 5 или когда оси собираемых-элементов в зоне стыка образуют некоторый угоМ,При некачественном выполнении сварного шва или при возникновении дефектов соединения в процессе экс О плуатации возможен его ремонт путем наложения последующих, прорезных швов при соответствующем смещении источника нагрева на боковую поверх,ность,отбортовки. 15Использование данного способа позволяет повысить надежность и получить качественное сварное соединение при дистанционной сборке и сварке конструкций в экстремальных условиях, например при монтаже космических объектов.Способ относится к изобретениям, по которым не представляется возможным подсчитать экономический эФфект без привязки его к конкретной конструкции или условиям применения. 1. Способ получения кольцевых стыковых соединений сварных конструкций, при котором на стыкуемых элементах выполняют отбортовку, производят их сборку и сварку путем оплавления ВНИИПИ Заказ 318/4Тираж 1153 Подписно лиал ППП "Патент",Ужгород,ул.Проектная,4 кромок и затем проверяют герметичность полученного сварного шва, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности и качества, а также обеспечения ремонтоспособности сварного соединения в экстремальных условиях, стыкуемых поверхностям отбортовки придают сферическую форму и выполняют их конгрузнтными, а перед сваркой собранные элементы подвергают осевому сжатию.2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в случае обнаружения неплотности при проверкегерметичности полученного сварногошва на боковой поверхности отбортовки выполняют прорезные ремонтные.швы на расстоянии от поверхностиосновного сварного шва, превышающемглубину его пропланления, путем проплавления отбортованных кромок наглубину не менее 1,5 толщины элементов,3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что элементыотбортовки изготавливают в виде отдельных элементов, которые приваривают.к соединяемым элементам конструкции.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРМ 519305, кл, В 23 К 33/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 625872, кл, В 23 К 33/00, 19753. Патент Великобритании Р 1313586,кл. В 3 й, 1973 (прототип),