Способ восстановления толстостенных конструкций

СНИХ ЕСНИ СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛ Ю О 1) 23 Р 6 00 ЗОБРЕТЕНИЯ ПИС ВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСКОМ енты,и УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71.) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш"(54)(57) 1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯТОЛСТОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, при котором удаляют образовавшуюся трещину,выполняют разделку, заваривают ее,устанавливают стяжные элем нагревают их и затягивают, о т л ч а ю щ и Ш с я тем, что, с целью сокращения сроков ремонтно-восстановительных работ и исключения образо- . вания трещин в металле сварного шва как в процессе заварки, так и в процессе экСплуатации, установку стяжных элементов, их нагрев и затяжку осуществляют до заварки разделки, а после ее заполнения стяжные элементы подвергают растяжению путем приложения заданной нагрузки, в процессе которого в стяжных элементах в направлении перпендикулярном направлению действия растягивающей нагрузки выполняют концентратор напряжений в виде сварочного валика, который располагают на участке действия нагрузки, равной (0,75-0,85) от заданной нагрузки.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и Ш с я тем, что стяжные элементы изготавливают из металла с более высокими пластическими свойствами, чем у металла толстостенной конструкЦии.1 10534Изобретение относится к сварке металла большой толщины и может быть .использовано при ремонтно-восстановительных работах, разрушенных в процессе эксплуатации металлоконструк ций и узлов тяжелого машиностроения, например станин прокатных станов, станин и архитравов мощных прессов и др.Известны различные способы восстановления работоспособности вьппедших из строя иэделий, Среди них имеются способы, когда образовавшуюся трещийу не удаляют, а работоспособность конструкции обеспечивается за счет установки поперек трещины анкеров или ригелей 1, либо анкеры устанавливают под углом 2 . Известно также применение для этих целей накладок 3 и 4 .Недостатком указанных способов является то, что они предназначены для сварки чугунных изделий небольшой толщины. Известен способ восстановления, когда усиливающие элементы в виде накладок, ребер жесткости устанавливаются после выполнения сварочных работ 5 . Недостаток указанного способа заключается в создании жесткого контура, который в ряде30 случаев вызывает образование новых трещин.Наиболее близким к данному изобретению является известный способ восстановления толстостенных конструкций, при котором удаляют образовавшуюся трещину, выполняют разделку, заваривают ее, устанавливают стяжные элементы, нагревают их и затягивают 6.К недостаткам этого способа относятся необходимость проведения демонтажа пресса; необходимость постройки специальной нагревательной печи одноразового использования; высокий общий предварительный подогрев (до температуры 400 С) и большие энергетические затраты на его осуществление; кроме того, излучаемое от изделия тепло резко снижает производительность труда сварщиков; необходи мость выполнения неоднократных термических обработок для снятия напряжений и восстановления пластичности металла сварного соединения.Цель изобретения - сокращение сро.55 ков ремонтно-восстановительных работ и исключение образования трещин в металле сварного шва как в процессе 19заварки, так и в процессе эксплуатации еДля достижения поставленной цели в способе восстановления толстостенных конструкций, при котором удаляют образовавшуюся трещину, выполняют разделку, заваривают ее, устанавливают стяжные элементы, нагревают их и затягивают, установку стяжных элементов, их нагрев и затяжку осуществляют до заварки разделки, а после ее заполнения стяжные элементы подвергают растяжению путем приложения заданной нагрузки, в процессе которого в стяжных элементах в направлении перпендикулярном направлению действия растягивающей нагрузки выполняют концентратор напряжений в виде сварочного валика, который располагают на участке действия нагрузки, равной (0,5-0,85) от заданной нагрузки, Кроме того, стяжные элементы изготавливают из металла с бо- . лее высокими пластическими свойствами, чем у металла толстостенной конструкции.На фиг. 1 показана схема осуществления способа; на фиг. 2 - утоненная часть стяжного элемента;. на фиг. 3 - графики зависимости деформации металла сварного соединения от полноты заполнения разделки для стяжных элементов с различными пластическими свойствами; на фиг. 4 - графики изменения работоспособности сварного соединения и стяжного элемента в зависимости от величины сечения стяжнога элемента.Способ осуществляется следующим образом.Производят удаление образовавшейся трещины, для чего выполняют ее разделку 1 газокислородным пламенем. К нижней плоскости станины приваривают кронштейны 2, в которые устанавливают стяжной элемент 3 (фиг. 1). По эпюре определяют величину смещение от места приложения максимальной растягивающей нагрузки Р до нагрузки, равной 5-857 от максимальной.В этом месте в стяжном элементе выполняют проточку 4 длиной 150- 200 мм и диаметром, меньшим диаметра стяжного элемента на 10-15 Х, это гарантирует местное перераспределение напряжений и их концентрацию именно, в этом месте. После установки стяжных элементов их нагревают до 110Э 10534120 С и производят термическую затяжоку с тем, чтобы после заполнения разделки в металле шва сохранились сжимающие напряжения,Заполнение разделки осуществляютлюбым способом электродуговой многопроходной сварки: горкой, каскадоми т,п. Сварочные работы выполняютэлектродами диаметром 3-5 мм на режи-мах, приведенных в сертификатах на 10электроды.После заполнения разделкив процессе пробного нагружения изделияна стяжной элемент наносят уширенный валик 5 (фиг. 2) поперек растяну-.15тых волокон. Наплавку производяттеми же электродами, что и сваркуразделки, но на более. высокой силетока, чтобы вызвать образованиенадрезов по линии 6 сплавления с 20последующим возникновением в этихместах разгрузочных трещин.На графиках (фиг. 3) кривые 7,8 и 9 выполнены для стяжных элементов, изготовленных из металла, пластические свойства которого выше пластических свойств основного металла,равны им и ниже последних, а кривая10 - для стяжного элемента, установленного после заполнения разделки. ЗОНа графиках (фиг. 4) кривая 11показывает работоспособность стяжного элемента, а кривая 12 - металласварного шва в зависимости от полноты сечения стяжного элемента. Пози 35ция 13 - область наивысшей работоспособности сварного соединения.П р и м е р. Восстанавливаетсястанина мощного пресса, изготовлен 19 4ная из стали 35 Л (6 =20-300 ИПА, =157). Стяжной элемент выполнен из стали аустенитного класса (например, Х 18 Н 9 Т, 6 р =350 МПА, с"=25-ЗОЖ) диаметром 90 мм, По эпюре определяют место выполнения концентратора напряжений на стяжном элементе. Величина смещения " 150-180 мм, диаметр проточки 75 мм, После заполнения разделки пресс ставят под нагрузку 10000 т.с. и в нагруженном состоянии наплавляют валик электродами КА, диаметром 5 мм, 3=220 А, 0 =,27 В.Использование изобретения позволит исключить образование трещин в металле шва, так как разрушению подвергается стяжной элемент. Для подсчета экономии за базовый объект принят способ восстановления пресса, взятый в качестве прототипа. Согласно базовому способу для его осуществления требуется демонтаж пресса, строительство печи одноразового использования, выполнение сварочных работ с предварительным подо" гревом, термической обработкой, монтаж пресса. Если учесть, что весь комплекс указанных работ в зависимости от мощности пресса производят в среднем 5-8 мес, а суточная производительность составляет в зависимости от номенклатуры в среднем 3-5 тыс.руб., то следует, что экономический эффект от внедрения настоящего изобретения при ежемесячной работе пресса в течение 22 сут. составит (3-5 тыс, руб)-22 8=528880 тыс, Руб1053419Г 71 О дР 4 РЛ 7 Ю 7 РЮ МАРР Лолнота ссжия чтя,амя ЗЮУФФЯЯР, % 4 ьг, 4-У -Ю -ф В Люююг задояие- РМ ОФРе чи