Способ дуговой сварки неповоротных стыков труб

1Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки неповоротных стыков труб преимущественно плавящимсяэлектродом, и может найти применение влюбой отрасли народного хозяйства, особенно в машиностроении.При сварке неповоротных и кольцевыхстыков наиболее сложным местом, особенно при многопроходном процессе, являетсяместо перекрытия начала и конца шва. Этотпроцесс наиболее сложно осуществить присварке плавящимся электродом под слоемфлюса, так как в момент возбуждения дугиметалл изделия холодный, благодаря чемуиз-за большего отвода тепла металл электродной проволоки образует утолщение,которое препятствует в дальнейшем отделению корки шлака, а при перекрытии препятствует получению нормального проварав этом месте. Кроме того, в месте перекрытия образуется недопустимое утолщениешва, а при заварке кратера в месте обрывадуги - усадочная раковина.Известен способ сварки плавящимся электродом, при котором после контакта электрода с изделием под слоем флюса, включают источник питания и зажигают дугу,а после сварки уменьшают скорость подачи электродной проволоки на заранее определенную величину и источник тока работает до тех пор, пока не обрывантся дуга. Такой способ сварки используется сравнительной широко 1,Однако этот способ не обеспечиваетплавного формирования начала сварочногошва и плавного перекрытия его при сваркекольцевых швов. Это связано с тем, что вначале шва из-за переходных процессовсварочной дуги и непрогретости основногометалла образуется утолщение, которое затрудняет удаление шлака и способствуетобразованию шлаковых включений и непроваров, а также при перекрытии способствует образованию недопустимых утолщений, которые на рентгенограмме проявляются как недопустИмые дефекты сварногосоединения и по которым при знакопеременной или пульсирующей нагрузке происходит разрушение соединения.Известен способ сварки плавящимся электродом, при котором утолщение в началесварочного шва при автоматической сваркеплавящимся электродом в среде защитногогаза разваривают неплавящимся электродом, а перекрытие сварочного шва и кратер также выравнивают, разваривая этоместо неплавящимся вольфрамовым электродом 2.Этот способ конструктивно сложно реализовать при сварке многопроходных кольцевых швов плавящимся электродом под слоем флюса.Наиболее близким к предлагаемому является способ дуговой сварки неповорот ных стыков труб, при котором в начале и в конце шва изменяют скорость подачи сварочного электрода, причем в начале шва эту скорость увеличивают до номинальной, а в конце шва - уменьшают с номинальной до нуля Ь. пряжения (длины) дуги, что ведет к увеличению ширины проплавления, возвращает коэффициент формы шва в нужное значение. 55 Однако при сварке плавящимся электродом под флюсом начало и конец шва получаются неудовлетворительными, Это объясняется тем, что в начале процесса дуговой сварки плавящимся электродом неповоротных стыков изменение одной только скорости подачи сварочной проволоки не позволяет получить плавного формирования сварного шва, так как в момент возбуждения дуги образуется много расплавленного электродного металла объемом х.гх 1 д, который недостаточно сплавляется с основным металлом и образует значительное утолщение, мешающее отделению корки шлака, особенно в глубокой разделке, а при перекрытии шва приводит не к качественному проплавлению. При небольших скоростях сварки в начальный момент образуется утолщение, а при больших скорос-.тях происходит разрыв сварного шва, этот процесс не устойчив и зависит от различных не рассматриваемых здесь случайных факторов, При возбуждении дуги на номинальной скорости подачи электродной проволоки для выбранного режима, наблюда- ЗО ется нестабильное возбуждение дуги, отгорание проволоки у мундштука, образование ежика. При значительных начальных скоростях проволоки образуется утол щение сварного шва, При заварке кратера уменьшения скорости подачи электродной З 5 проволоки приводит к значительному увеличению длины дуги и ширины сварочной ванны, что приводит к подрезу сварного шва и усадочной раковине, Привлекая понятие коэффициента формы шва и сущ О ность дугового процесса сварки плавящимся электродом, где процесс проплавления и наплавления металла связан не только с эффективной тепловой мощностью дуги, но и с видом каплепереноса через дуговой промежуток, можно сказать, что регули рование целесообразной формы шва в данном процессе невозможно варьированием каким-либо одним параметром сварки: либо скоростью сварки, либо скоростью подачи электродной проволоки. Увеличение только скорости сварки приводит к форме 5 о шва с Е 1, т. е. уменьшается ширина проплавления при постоянной высоте шва. И только уменьшение при этом подачи проволоки и, как следствие, уменьшение количества капель металла и увеличение на1006 35 40 Способ дуговой сварки плавящимся электродом осуществляют следующим образом.45 В начале сварочного процесса на электродную проволоку подают сварочное напряжение в зависимости от требуемого подьема сварочного шва; скорость сварки устанавливают на 30 - 50/ю больше номинальной, 5 о дальнейшее увеличение начальной скорости сварки ведет к нестабильному возбуждению дуги. Одновременно устанавливают скорость подачи электродной проволоки 3 на 30 - 70 ю/ю от номинальной и направляют ее с этой скоростью до соприкосновения с изделием. 55 При меньшей скорости подачи электродной проволоки 3 наблюдается нестабильное возбуждение дуги, ее склонность к переходу 3Целью изобретения является повышение качества шва в местах перекрытия при сварке плавящимся электродом под слоем флюса и повышение производительности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки неповоротных стыков труб, при котором в начале и конце шва изменяют скорость подачи сварочного электрода, причем в начале шва эту скорость увеличивают до номинальной, а в конце шва - уменьшают с номинальной до нуля, одновременно с изменением скорости подачи сварочного электрода в начале и в конце шва изменяют и скорость сварки, при этом в начале шва сварку ведУт со скОРостью на 30 - 50 ю/ю больше номинальной и скоростью подачи сварочного электрода на 30 - 70 ю/ю меньше номинальной, а в конце шва - скорость сварки увеличивают до скорости в начале шва. На фиг, 1 изображена конструкция свариваемого кольцевого неповоротного стыка; на фиг. 2 - схема подачи электродной проволоки в стык; на фиг. 3 - циклограмма данного способа дуговой сварки плавящимся электродом.Схема содержит трубную решетку 1, ввариваемую трубу 2, электродную проволоку 3, токоподводящий мундштук 4.На циклограмме даны график 5 изменения скорости сварки, график 6 изменения скорости подачи электродной проволоки, момент 7 возбуждения дуги, начало 8 перекрытия и заварки кратера. Кроме того, обозначены внешний диаметр Р ввариваемой трубы 2, внутренний диаметр д ввариваемой трубы 2, ширина а основания разделки, высота б разделки, допустимый зазор в между трубной решеткой 1 и ввариваемой трубой 2, угол А разделки кромки, угол Я наклона сварочной проволоки 3, расстояние г между мундуштуком 4 и верхней поверхностью трубной решетки 1, длина 1 начального утолщения 5 сварочного шва и высота ж засыпки флюса. 51 о15 2 о 25 зо 37на кромку разделки под воздействием флюса, а значительное увеличение скорости подачи электродной проволоки 3 приводит к ухудшению возбуждения электрической дуги. В рем я, в течение которого изменяются начальные режимы сварки, зависит от требуемой длины начального участка сварочного шва и находится в пределах 2 - 6 с. За это время после зажигания дуги одновременно плавно уменьшают скорость сварки и увеличивают скорость подачи электродной проволоки до номинальных величин. При перекрытии и заварке кратера одновременно плавно увеличивают скорость сварки на 30 - 50 ю/ю и уменьшают скорость подачи электродной проволоки 3 до нуля в течение 3 - 1 О с, после обрыва дуги отключают сварочное напряжение. Благодаря этому количество расплавленного металла и величичина сварочной ванны постепенно умень шаются, расплавленный металл находится на поверхности, сварочная ванна мелеет при кристаллизации не образуется усадочной раковины, кратера. При перекрытии и заварке кратера, подбирая необходимое время изменения 3 - 10 с скорости подачи электродной проволоки 3, скорости сварки, устанавливают требуемое формирование сварочной ванны и перекрытия сварочного шва.Пример. Вваривали трубы в требную решетку с предварительной разделкой кромок (см. фиг. 1), где а = 4+ 0,5; б = 4 - . 5; в=0,5; А = 30 под сварку кольцевых двух- проходных швов плавящимся электродом 4 2 мм Св - 0,8 Г 2 с под слоем флюса АН - 348 сварочным автоматом СА 118 М с источником тока ПСО 500.На фиг. 1 изображен вид разделки, где 1 - трубная решетка СТ - 1 ОХСНД;2 - ввариваемая труба СТ 10 ХНМА Д =136 мм, д = 120 мм.Электродную проволоку направляли под углом /1 = 20 - 25 к трубе (фиг. 2). Расстояние между токопроводящим мундштуком 4 и трубной решеткой 1 устанавливали г =20 - ;22 м (фиг. 2), затем разделку (фиг. 1) засыпали флюсом высотой Ж15 - .18 мм (фиг. 2). Далее производили формирование начала сварочного шва со скоростью сварки Ч= 2,3 м/ч и с подачей электродной проволоки Ч = 100 м/ч напряжение холостого хода устанавливали 60 в, при этом сварочный ток был 180 в ;200 А, после возбуждения дуги (фиг. 3 поз 7) ток плавно увеличивался за 2 с до 360 А, а скорость сварки поз. 5 уменьшилась до Ув = 20 м/ч за 3 с. Удаление корки шлака изразделки наблюдалось хорошим, начало сварочного шва было плавным. В процессе перекрытия сварочного шва и заварки кратера (фиг, 3 поз. 8) одновременно скорость сварки поз. 5 Ч, ) плавно увеличивали с1006137 УсФ Уюр,витель Л. Назад И, Верес1104 ва Сос Тех а репко Редактор А. ШЗаказ 2007/24 твенного бретений - 35, Рауг. Ужго комии отскаяод, у 20 м/ч до 27,3 м/ч, а скорость подачи электродной проволоки поз. 6 плавно уменьшали до нуля в течение 3 с. После обрыва дуги напряжение источника тока отключали. Перекрытие сварочного шва получалось ровным длиной 23 б Тираж ВНИИПИ Государ по делам из 113035, Москва, Ж илиал ППП ПатентПолученное сварочное соединение контролировалось внешним осмотром, измерениями и рентгенографированием.Способ сварки плавяшимся электродом 5под слоем флюса позволил снизить брак в месте начала шва на 28%, а при перекрытии Корректор Ю.МПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4