Способ обработки сварных соединений

О П И С А Н И Е он 732104ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмкСоцкалнсткческнкРеспублик(23) Приоритет но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОБРАБОГКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 1Изобретение касается сварки, относитсяк способам обработки сварных соединенийи может бысть применено при изготовлениисильфонных заготовок из нержавеющих,хромоникелевых, аустенитных сталей в машиностроении, химическом машинострое 5нии и других отраслях промьщленности,Известен способ изготовления сварныхцилиндрических оболочек, включающийсварку и пластическую деформацию соединений прокаткой или проковкой их, прикоторой осуществляют оплавление околошовных участков, а затем производаг поверхностный наклеп многобойковым упроч-.нителем 11Однако этим способом не достигается15повышение качества всего соединения вцелом, а улучшается лишь качество отдельных его участков, либо их геометрии,причем улучшение качества не рассматривают в связи с целенаправленным изменением комплекса показателей структурывсего соединения, зависящих от величиныпластической деформации,2Известен так же способ обработки сварных соединений, наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности, по которому выполняют; зачисгку усилений сварных швов и последующую их прокатку 2Однако этот способ не позволяет получить высокое качество сильфонных заготовок из нержавеющих, хромоникелевых, аустенитных сталей, так как не повышается герметичность, а увеличение прочности соединений сопровождается уменьшением их пластичности, Кроме того, по известному способу усилия при деформациях швов прикладывают вдоль осей симметрии швов, без специального перераспределения нагрузок одновременно на участки околошовных зон вдоль обеих линий оплавления и на весь контур паа. Деформацию прокаткой выполняют из условий получения требуемой геометрии(снятии усилений; устранений депланации и др.),повышения прочности, уменьшений остаточных деформаций и напряжений. При5 10 20 40 45 50 55 3 73обработке по известному способу в сварных соединениях наблюдаются мпкротрешины в околошовных зонах,Исследованиями установлено, что микротрешины в опытных соединениях возникают вследствие формировании неблагоприятной структуры зон оплавления иметалла швов. В этих участках соединений происходит образование резко выраженных линий сплавления, сетки высокотемпературной б -ферритовой фазы, круьных зерен этой фазы и утолщенных границ зерен всех фаз.Особенно наглядно образование фазыд Гс и большой величины зерен соедию-ний подтверждено рентгенограммами структурного анализа, приведенными на чертеже.С помошью таких рентгенограмм похарактеру дифракционных линий, их взаимному расположению и интенсивностям определяют размеры зерен различных фаз,их характер расположения и количество,Для повышения качества и герметичности. сварных соединений необходимо создать в сварных швах необходимую сточктуру без хрупких прослоек фазы 6резко выраженных линий сплавления с определенным размером зерен всех фаз.Белью данного изобретения являетсяповышение качества и герметичностисварных соединений путем получения заданной структуры сварного шва и околошовной зоны.Для этого при зачистке снимают усиление сварного шва на величинуиакс+0,03н=г,1-(а ол 5)14где б-толшина заготсвки, а при последующей прокатке уменьшают тщ- шину сварного шва на (5-20) %от толшины зачишенного шва,На чертеже представлены типовыерекггенограммы, показывающие измененияструктуры соединений стали 12 Х 18 Н 10 Ттолщиной 0,2 мм от пластической осадкиих величиной 10-12%,где а,б - теоретические рентгенограммы;в,г - рентгенограммы основного металла;д,е металла шва до (в,д) и послепрокачки (г,е),О,Э и 7 У -лнний дифракции соответственно феррита и / - раствора отизлучений Сгибы(Э Ф) иСК (о,ст ),2104 4 П р и м е р. Были проведены исследования на пластинах и цилиндрическихзаготовках из стали 12 Х 18 Н 10 Т. Дляэтого были подготовлены шесть партий(по 60 шт в каждой) пластин и три партии (по 100 шт, в каждой) заготовоктолшиной 0,15; 0,20; 0,25 мм с отбортовкой и беэ нее. Перед сваркой выполняли подгибку кромок для сборки их беззазоров на плоской подкладке приспособления для сборки-сварки.Соединения осуществляли автоматической аргенодуговой сваркой неплавяшимся электродом, На пластинах отработалитехнологию сборки сварки и режим, получив (80%) швов качественных по формированию литого металла,Из вариантов подготовки кромок с отбортовкой и без нее, из-аа преимушествмеханической подготовки и сборки кромок перед сваркой, цилиндрические заготовки выполняли только с отбортовкой.,Сварку сильфонных заготовок выполнялипо отработанным, заданным Режимам.ДЮШвы на пластинах и заготовках былиизмерены в поперечном сечении по высоте и ширине, Высоту швов по отработанным кромкам получили для указанныхтолш.ин соответственно равной 0,400,42 мм, 0,45-0,47, 0,50-0,52 мм,Перед пластической деформацией соединений половину общего количества усиленных, качественных швов зачищали напостоянную величину,Низ - 2,1-4 (Й -0,15)бгде 6- толшина заготовки.Сечения швов, выполненных без отбортовки кромок, имели толшину, равнуютолшине заготовки. Такие швы не зачишали.Величина уменьшения толщины швов от зачистки была постоянной для каждой толшины шва и равной 0,05-0,07 мм. После зачистки толшины швов 1 были равны 0 3200 О 37 "0 и О 42+Ооз мм Величины зачистки были выбраны из условия получения соединений без задиров и рисок околошовных зон.Пластическую деформацию соединения осуществляли прокаткой их роликами, Для усиленных швов использовали вогнуто-выпуклые ролики, а для неусиленных швовдва плоских с канавкой и без нее.Соединения деформировали с различной степенью последовательно на величины 0; 2; 4 22% ( с швгом 2%). Вогнуто- выпуклые и плоские с канавкой и без2104 6 15 20 25 30 35 40 45 5055 5 73нее ролики в сочетании с подгибкой кромок пластин до сварки и с последующейзачисткой усиленных двов обеспечивалиприложение усилий одновременно по поперечному сечению вдоль обеих линийсплавпения, по участкам околошовных зони по всему контуру шва.С помощью рентгеноструктурных и металлографических исследований было установлено, что в металле шврв до их ппастической деформации существовало большое количество 6 -феррита, имеющегонеблагоприятное строение, обуславпивавшее резковыраженные линии оплавления.Указанную, структурную и фаэовую морфологию соединений удалось полностьюустранить при одновременном улучшениимеханических свойств только лри пластических деформациях в пределах 5 - 20%.При меньших деформациях швов не происходило полного раздробления д-ферритовой сетки, через Ю-феррита и резковыраженных линий оплавления и поэтому наблюдалось негерметичность и недостаточная прочность образцов по линиям сплавпения соединений при давлениях ниже контрольных. При большей величине деформаций происходило охрупчивание соединений,потверждавшееся сравнительными испытаниями на растяжение и на продавпиваниепо пробе Эриксена с образованием трещин по металлу швов в процессе формовки гофров.Усиленные швы беэ предварительнойзачистки вызывали быстрый неравномерный износ нажимных роликов и последующее некачественное обжатие соединений,что приводило к недопустимо большомуразбросу результатов по герметичности имеханическим свойствам заготовок.Поэтому в производство рекомендовалипластическую деформацию предварительнозачишенных усиленных швов,Измерения высот швов в сечениях после сварки, зачистки, пластического обжатия и установление указанных зависимостей высот швов от топшин лент позволилиупорядочить процесс контроля геометриишвов и разработку технологии сборкисварки. сипьфонных узлов.Выход качеств енных сипьфонных заготовок с высокой герметичностью, лрсчностью и пластичностью соединений послевнедрения предлагаемого способа их обработки повысился с 50 до 90%.Последующие длительные натурныеиспытания сипьфонов, изготовленных иззаготовок с обработанными предлагаемым способом соединениями, покаэапи их высокую надежность,Экономическая эффективность от внедрения данного способа обработки сварных соединений сильфонных заготовок была достигнута в результате повышения с 50 до 90% выхода качественных заготовок иъ.за повышения герметичности, увеличения прочности лри сохранении высоких пластических свойств соединений, Повышение качества достигали путем получения требуемого комплекса параметров структуры, осуществляя схему приложения усилий при пластической деФормации одповременно по поперечному сечению вдольобеих линий сппавпения и по всему контуру шва, осуществляя при этом пластическую осадку околошовных зон и шве навеличины в пределах 5-20% от толщинызачишенного шва. Выход (90%) качественных сипьфонных заготовок бып получен и при исследованиях контрольной пертии загоювок в количестве 300 шт. с толщиной стенки 0,15; 0,20; 0,25 мм(по 100 шт в каждой) после обработкисоединений предлагаемым способом. формула изобретения Способ обработки сварных соединений, преимущественно сильфонных заготовок из нержавеющих, хромоникелевых аустенитных сталей, по которому выполняют зачистку усилений сварных швов и последующую их прокатку, о т и и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повыддения качества и герметичности сварных соединенийпутем получения заданной структуры сварного шва и околошовной зоны, при зачистке снимают усиление сварного два навеличину+0,03Нш Я 2,1-4(Д -0,15 б огде (У - толщина заготовки,а лри последующей прокатке уменьшаюттолщину сварного шва на (5-20%) оттолщины зачишенного шва.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетепьство СССРМо 574294, кл. В 23 К 19/00, 1970.,2, "Влияние холодной прокатки и нормализации на структуру и механическиесвойства сварных образцов иэ трубныхсталей".Ро гмеЫзч ОМсо борпэФаг ЬогодагооЬо "ЫоМ абай ЕМег 1977, 97, Мо 21, 1032-1037.732104 ага Да Ю гкИр Р О О ЯО сю Составитель Л, Наэароваактор Л. Курасова Техред О, Андрейко Корректор Е. Папп16 каэ иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек 4 21/9 ТиражЦНИИПИ Госудапо делам иэо 113035, Москва, Ж 1160твенногоретеиий и Подписноемитета СССРткрытийая наб., д. 4/5