Способ термической обработки поперечных сварных швов тел вращения

(53)5 С 21 Р 9/ аи не иеСь юааейГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Руссиян А.В. и Луговской В.П, Сварктермическая обработка сварных соединий оболочек и трубМ.: Машиностроен1976, с.185. Изобретение относится к обработке металлов воздействием тепловых полей и может найти применение при разработке . режимов местной термической обработки сварных конструкций, например, для снятия остаточных напряжений.Целью изобретения является снижение остаточных напряжений и энергоемкости процесса.Способ включает нагрев и охлаждение. В обрабатываемой зоне создают локальные термонапряжения, превышающие предел текучести обрабатываемого материала путем перемещения локального теплового пятна с температуройТ=2 о,lаЕ+Т, (1)по спиральной траектории, причем шаг спирали определяют из соотношения,пбК(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОПЕРЕЧНЫХ СВАРНЫХ ШВОВ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к обработке металлов воздействиями тепловых полей и может найти применение при разработке режимов местной термической обработки сварных кОнструкций, например, для снятия, остаточных напряжений. В обрабатываемой зоне создают локальные термонапряжения, превышающие предел текучести обрабатываемого материала путем перемещения по спиральной траектории локального теплового пятна с фиксированной температурой, а также с заданным шагом спирали. 1 з.п, ф-лы, 2 ил., 1 табл. а отношение линейных скоростей,движентепло вого пятна по периметру оболочки и вдй:и симметрии определяют формулой где предел ткучести материала;- коэффициент теплового расширения материала;Е - Модуль Юнга;б=(1-2)Я - линейный размер теплового пятна вдоль оси симметрии изделия", где 3 - толщина стенки изделия;и - количество тепловых пятен по периметру, 1-5;То - температура окружающей среды; й=(5-25) - число полных оборотов теплового пятна, один оборот которого осуществляется за время его перемещения вдоль осиизделия на величину б и исключает приэтом гофрообразование;О - наружный диаметр изделия;Чш - угловая скорость движения теплового пятна по периметру оболочки;Ч - осевая линейная скорость движения теплового пятна,На фиг.1 показано устройство для осу,Ществления данного способа; на фиг.2 -графики, поясняющие способ.Устройство содержит индуктор 1 генеатора токов высокой частоты (ТВЧ), охлажающий водяной спрейер 2 и трубнуюаготовку (трубу, оболочку) 3.Индуктор 1 и спрейер 2 устанавливаютосесимметрично относительно обрабатываьмой заготовки на расстоянии(1+2)О от плоскости. сварного шва 4, После этоговключают привод вращения водяногопрейера с некоторой угловой скоростьюш = 0,5 - 60 об/мин), генератор.ТВЧ и приод осевой подачи спрейера и индуктора соскоростью Ч, Приводы на фиг.1 не показаНы. Спрейер имеет и форсунок (отверстий),через которые подается охлаждающая жидКость (вода) в зону нагрева, Отверстия вспрейере должны иметь равномерный шагпо окружности, число их соответствует числу тепловых пятен 5 в режиметермическойобработки.При вращении спрейера по окружностизаготовки создается чередование холодныхи горячих зон (тепловых пятен). На границах,холодных и горячих зон вследствие высоких,градиентов температуры образуются термические напряжения, приводящие к пластическим деформациям обрабатываемого.,материалаи ведущие к снижению уровняостаточных напряженийП р и м е р. Испытания проводят налабораторной установке. Труба 68 х 4,5 мм(ст,20) сваренная из двух патрубков кольцевым швом и подвергается двум типам термообработок,Термообработка стыка осуществляласьв муфельной печи.со скоростью нагрева 250300 С/ч (график 6). Время нагрева 40 мин,время выдержки 85 мин при 620-660 С, охлаждение на воздухе,Термообработка стыка (термоциклирование). осуществляется по предлагаемомуспособу на лабораторной установке, гдесваренная в.стык труба вращается с угловойскоростью а = 0,261 с(Ч в = 0,009 м/с) иперемещается вдоль оси со скоростью Ч =-0,112 10 з м/с (график 7). Генератор ТВЧтипа ВЧГ 1-25/0,44. Размер теплового пятна в пределах б7 мм, температурныйградиент ЬТ = 208 С, соотношение скоростей ЧвЧу 81, количество пятен по периметру трубы п=2, количество циклов К=10,Время, затраченное на термообработку участка трубы=(20 х 2) = 2 68 х 2 = 272 мм ( по5 136 мм от сварного шва в обе стороны),составляет мин,Результаты замеров остаточных напряжений в окрестности сварного соединенияв осевом ( а) и тангенциальном ( о) направлениях представлены на фиг,2, где график 8 соответствует данным для исходногосварного соединения, график 6 после термообработки в муфельной печи, график 7 послетермоциклирования тепловыми пятнами.15Определение компонет а, об- осуществляется с помощью тензодатчиков при расточке образцов методом ЗАКСА.В таблице У. поиведены результаты других экспеоиментов с трубой 68 х 4,5 мм изст.20 при термоциклированийс различнымирежимами относительно параметров Й,Ув/Чг, б при п=2, ОТ=208 С,Опыты показывают, что с увеличениемчисла циклов й25, а также при б 25 -образуются гофры на поверхности трубыпри термоциклировании.Таким образом, проведенные испытания подтверждают возможность осуществленного снижения остаточных напряженийс помощью обработки тепловыми пятнами.Формула изобретения1. Способ термической обработки поперечных сварных швов тел вращения, вклю 35 чающий нагрев и охлаждение зонытермического влияния шва, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью снижения остаточныхнапряжений и энергоемкости процесса, нагрев осуществляют путем перемещения теп 40 ловых пятен по спиральной траектории, приэтом температуру пятен устанавливают нениже Т=2 о,/аЕ+Т,где о, - предел текучести материала;а - коэффициент теплового расширения материала;Е - модуль ЮнгаТ, - температура окружающей среды, а50 шаг спирали определяют из соотношенияпбо -гле и = 1-5 - количество тепловых пятен попериметру изделия;б=(1-2)Я - линейный размер тепловогопятна вдоль оси симметрии изделия, исключающий гофрообразование,где Б - толщина стенки изделия;И = 5-25 - число полных оборотов теплового пятна, один оборот которого осуществ ляется за время его перемещения вдоль оси изделия на величину б и исключает при этом гофрообраэование.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что перемещение тепловых пятен осуществляют путем вращения спрейера с и патрубками и одновременного перемещения вместе с индуктором вдоль оси изделия,661230 6при этом отношение угловой Чщ и линейной Ч скоростей спрейера определяют из зави- симости Ча лО й5 Ч (Я игде О - наружный диаметр иэделия.1661230 е,Составитель Т. Бердышев едактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал . КоРРектоР В,гирняк каз 2098 Тираж 395Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10