Способ дуговой сварки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик1 791483В 23. К 9/02 Государственный комитет ао делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30.12.80(2) Авторы изобретения В. Л. Березин, А. Ф, Суворов и А. С. Козлов Московский ордена Трудового Красного Знамени институтнефтехимической и газовой промышленности имени И. М. Губкина(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ Изобретение относится к области дутовои сварки неповоротных стыков труб плавящимся электродом с принудительным формированием шва.Применение способов принудительного формирования для сварки неповоротных стыков труб связано с трудностями обеспечения качественного проплавлеиия "нижних" кромок в по. топочном и нижнем положениях, Так,например, на потолочном участке стыка расплавленный металл значительно растекается по наружному формирующему устройству и в условиях интенсивного теплоотвода зкранирует близлежащие кромки от тепла сварочной дуги с образова. нием в дальнейшем их локального непровара.Регулирование теплового состояния водоох-, лаждаемых формирующих устроиств в известном температурном диапазоне /О ( т(100 С/ не может сколько. нибудь существенно повлиять на условия проплавления кромок и кристал. лизацию металла сварочной ванны вблизи гра. иицы контакта с формирующим устройством.Известен способ дуговой сварки 1;. при котором производят охлаждение зоны сваркии 2с целью повышения качества сварки кольцевого стыка плавно изменяют интенсивность тепло. отвода в зависимости от положения ванны в пространстве. С помощью этого способа можно эффективно регулировать интенсивность теплоотвода из зоны сварки в основной металл и изменять величину проплавления одновремен. но по всему сечению шва.Недостатком этого способа является невозможность локального регулирования интенсивности теплоотвода в поперечном сечении ванны и обеспечение качественного проплавления кромок при сварке неповоротного стыка труб с принудительным формированием шва.Целью изобретения является повышение качества сварного соединения,Поставленная цель достигается тем, что теплоотвод осуществляют формирующим ползуном с развитой наружной поверхностью, при этом иа участке стыка от вертикального до нижнего производят дополнительный теплоотвод циркуляцией воды в ползуне.На фиг. 1 схематично изображен процесс формирования и охлаждения сварочной ванны;Данный способ может быть осуществлен с помощью устройства. которое представляет собой медный ползун, выполненный в виде корпуса 1 с полостью 2, подключенной к источнику циркулирующей воды. Иа рабочей поверх.ности ползуна имеется углубление 3 по всей длине с некоторой кривизной для формирова ния наружной поверхности шва 4. В случае ис. пользования ползуна для формирования многослойного шва его рабочая поверхность должна иметь выступ высотой, равной толщине последующего слоя. Наружная поверхность ползуна 35 выполнена в виде системы радиаторных ребер 5, которые охлаждаются посредством свободной или вынужденной конвекции воздуха.Тепловой поток, отводимый формирующим устройством, подсчитывается по следующему 40 выражению:1С 1 = 2 1 аЕ (т - та )+аЕ (тп - т)1 коэффициент теплоотдачи награнице расплавленный металл -полэун;коэффициент теплоотдачи награнице полэун - вода иливоздух;поверхность полэуна,контактируюшая с расплавленным металлом;поверхность ползуна, охлаждаемая потоком воздуха илициркулирующей водой;температура расплавленногометалла вблизи контакта с где а,50 Е 2 ползуном; на фиг. 2 - зависимости теплового потока С 1, отводимого иэ зоны сварки через формирующее устройство, охлаждаемое воздухом или водой, от сварочного тока 3,; на фиг. 3 - кривые зависимости увеличения площади проплавления основного металла при использовании формирующего устройства с воздушным охлаждением по сравнению с водяным охлаж. дением.Процесс сварки кольцевого стыка труб про изводится снизу вверх с использованием наружного формирующего устройства, контактиру. ющего с расплавленным металлом и компенсирующего его вес и гидростатическое давле. ние на всем протяжении сварки. 15Для обеспечения качественного проплавления кромок формирование сварочной ванны на участке стыка от потолочного до вертикального осуществляется через ползун в режиме воздушного охлаждения, а на участке от вертикаль ного до нижнего в режиме водяного охлажде.. тп - температура поверхности пол.зуна по границе с расплавленным металлом;тп - температура на охлаждаемойповерхности ползуна;т - температура воздуха или водывблизи охлаждаемой поверхности ползуна.На фиг, 2 кривые 6.а и 6.б и 6-в изобра. жают зависимости тепловото потока, отводимого из зоны сварки через формирующее уст. ройство, охлаждаемое в спокойном воздухе, с общей площадью радиаторных ребер, равной соответственно 2,4 и 6 х 101 М, от сварочного тока Э,; кривая 7 - зависимость теплового потока, отводимого из зоны сварки через формирующее устройство, охлаждаемое циркулирующей водой. Из графика (кривые 6-а, 6-б, 6-в и 7) следует, что интенсивность теплового потока, отводимого формирующим устройством, в режиме воздушного охлаждения, во всем диапазоне сварочного тока значительно ниже интенсивного теплового потока, отводимого устройством в режиме водяного охлаждения, что подтверждает правильность приведенного выражения, по которому значение теплового потока с понижением тепло- отдачи охлаждаемой поверхности и вызываемым при этом повышением температурного состояния формирующего устройства с одновременным снижением коэффициента теплоотдачи а, на грани. це расплавленный металл - полэун резко уменьшается.Выбор размеров системы радиаторных ребер должен быть согласован с температурным со. стоянием формирующего устройства, так как максимальная температура медного ползуна не может превышать 900 - 1000 С, что обуслов. лено условием сохранения его механической прочности. Так,кривые 6.а и 6-б, иэобража. юшие зависимости теплового потока, отводимого формирующим устройством в режиме воз. душного охлаждения, показывают предельную возмох ность использования свободного воздуш. ного охлаждения для конкретных величин сварочного тока и площади радиаторных ребер.Однако суммарная плошадь радиаторных ребер может быть уменьшена эа счет использования вынужденного воздушного охлаждения, приводящего к снижению температуры охлаждаемой поверхности формирующего устройства.Наблюдаемое понижение теплового потока, отводимого формирующим устройством в ре. жиме воздушного охлаждения, позволяет более эффективно испольэовать тепловую энергию сварочной дуги, выделяющуюся в плавильном пространстве при формировании сварочной ван ны. Это приводит к увеличению площади про 791483плавления основного металла вблизи контакта с формирующей поверхностью устройства (см. фиг, 3) и устранению дефектов, связанных с непроваром нижних кромок при сварке стыка на участке от потолочного до вертикального, Кривые 8-а, 8-б, 8-в изображают зависимости увеличения площади проплавлення ос. новного металла при использовании формирующего устройства в режиме свободного воздушного охлаждения с суммарной поверхностью радиаторных ребер, равной соответственно 2,4 и б х 10М 1, Согласно приведенным зависимостям площадь проплавления свариваемого металла возрастает с уменьшением поверхности радиаторных ребер, что полностью согласуется с ранее изложенными положениями,Использование предлагаемого способа дуговой сварки и устройства для его реализации позволяет обеспечить высокое качество шва по всему периметру кольцевого стыка в ши.роком диапазоне сварочного тока.Формула изобретенияСпособ дуговой сварки неповоротных стыков труб, при котором регулируют интенсивность теплоотвода из зоны сварки в зависимости от положения сварочной ванны в простраи.стве, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, стп целью повышения качества сварного соединения,теплоотвод осуществляют формирующим пол.зуном с развитой наружной поверхностью, приэтом на участке стыка от вертикального донижнего производят дополнительный теплоотвод1 З циркуляцией воды в ползуне.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Н 547307,кл, В 23 К 9/00, 1975,Ц, кбт. Корректор О. Билак Подписно аказ 9350 11 Тираж 11 бОНИИПИ 1 осударственного комитет по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Гаушская на д, 45 ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная,Редактор Т. Морозова станитель И, Ермишин хред М. Табакович