Способ электродуговой многослойной сварки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскккСоциалистическиеРеспублик п) 874290(5 )М. Кл,В 23 К 9/18 В 23 К 9/16 3 Ъеуаарстаеаей квинтет СССР ао делам нэебретеннй н аткрытнйОпубликовано 23.10.81. Бюллетень ЗЧЬ 39 Дата опубликования описания 23,10.81 С, Л. Мандельберг, С. Е, Семенов, Н, И. Пинчук И. (, Пщуртщ,И, И, Бурняшев, Ю. В. Брынских, Ю. И. Райчук, И 9., Можарйко"С. А. Голованенко, И, И, Франтов, Ю. Л. Богачек, В Вс.,:Тарасов,В, И, Плотников и А. Г, ЛяхОрдена Ленина н ордена Трудового Красного Знамени"институт,.,электросварки им. Е, О. Патона АН Украинской ССР . -"- /(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ СВАРКИ 1Изобретение относится к электродуговой сварке, а именно к производству толстостенных сварных труб большого диаметра.Известен способ электродуговой многослойной сварки с сопутствующим сварке принудительным охлаждением сварного соединения 1. Принудительное охлаждение в процессе сварки осуществляется посредством подачи охлажда.ющей среды в зону под сварочной ванной илн за ней. НеЬбходимость принудительного охлаждения наиболее часто возникает при сварке толстого металла, Особенно прн сварке с повышенным тепловложением, например при скоростнон многослойной сварке толстосгенных спираль. ношовиых труб больнюго диаметра. Посредством принудительного охлаждения достигается умень. шение роста первичных зерен аустенита в участке перегрева зоны термического влияния сварки и сокращение протяженности этого участка,Недостатком известного способа является снижение механических свойств в сварных со. ф единениях, выполненных многослойной сваркой. Например, при многослойной сварке микроле.еированных сталей, содержащих в малом коли. 2честве А 1, Т 1, ЙЬ,. Ч, Яг илн Мо, нлн при многослойной сварке термически упрочненных ста- лей. При дуговой сварке этих сталей вместе с расплавленным основным металлом в сварочную ванну попадает некоторое количество микролегирующих элементов. Те из них, которые не угорают (ЙЬ Ч Мо) сохраняются в металле шва, При охлаждении шва определенная часть этн элементов остается в твердом растворе, что предопределяет протекание процессов выделения дисперсных карбонитркдных и карбидных фаз (йЬ (С, й), Ч(С, й). МоаС) при последующем югреве шва в процессе мтюгослойной сварки.Увеличение скорости охлаждения шва после сварки способствует перенасыщению и усилива. ет процессы последующего старения, В много. слойных швах в участках, подвергающихся на. греву при сварке очередного слоя в интервале 500-70(тС, отмечается повышение прочноспт прн одновременном резком снижении пластичес. ких и вязких свойств, что обусловлено протеканием процессов старения с выделением когерентных н полукогерентных карбонитридов я карбидов по гратпщам субзерен и на дислока874290 циях. Образование в многослойном шве зонс пониженными пластическими и вязкими свой.ствами ограничивает применение сварных соеди.пений микролегированных сталей без последу.ющей термообработки.Термообработка сварных конструкций далеко не всегда возможна или представляет опре.деленные трудности. При сварке термическиупрочненных сталей в околошовной зоне воэ.никает участок разупрочнения. Посредствомпринудительного охлаждения можно сократитьпротяженность этого участка, а также получитьструктуру распада аустеннта, которая обеспечи.вает приемлимый комплекс свойств и компенсирует разупрочнение от сварочного нагрева,Однако при многослойной сварке вследствиенагрева и охлаждения отдельных зон в сварномсоединении возникает неоднородность структуры. В сварном соединении отмечается ряд зонразупрочнения, располагающихся на разных уровнях по толщине свариваемой стали.Цель изобретения - улучшение механическихсвойств сварных соединений микролегированныхсталей и сталей термически,упрочненных, выполненных многослойной сваркой с сопутствуяяцйм сварке принудительным охлаждениемсварного соединения.Указанная цель достигается тем, что согласноспособу электродуговой многослойной сваркистали повышенной толщины с сопутствъуюшимсварке принудительным охлаждением сварногосоединения сварку последнего слоя ведут нарежимах, обеспечивающих нагрев обратной стороны шва до 0,85 Ас - 1200 С,Нагрев наплавленной части шва выполняют . с использованием тепла, выделяющегося при сварке последнего слоя шва. Для стали опреде,ленной толщины при заданной погонной энергии сварки последнего слоя шва этого тепла оказывается достаточно для нагрева шва до ука. заниых температур. В других случаях можно использовать также и дополнительные источни ки тепла, например индукционный нагрев. При использовании для нагрева только тепла сварки последнего слоя шва тепловые параметры сварки этого слоя можно получить расчетным путем либо подобрать экспериментально.На чертеже представлена схема трехдуговой автоматической сварки нод флюсом последнего слоя шва при многослойной сварке стали повышенной толщины.Схема включает наплавленные ранее слои 1 шва, электроды 2 при сварке последнего слоя шва, последний слой 3 многослойного шва, пи.рометрическое устройство 4 для контроля температуры, устройство 5 для принудительного охлаждения, устройство 6, для нагрева шва (пун. ктиром указано рабочее положение устройства),4При условии нагрева многослойного шва дотемпературы, превышающей 0,85 критическойточки Ас 3 слоя шва на обратной стороне соединения, за счет тепла сварки последнего слоя5обеспечивается нагрев промежуточных слоевшва до более высоких температур.Нагрев многослойного шва до укаэанных тем.ператур обеспечивает повышение пластическихи вязких свойств во всех слоях шва, подвергавшихся ранее при сварке нагреву в интервале1 о500 - 700 С, Улучшение свойств связано с тем,что при нагреве сварного шва до температурмежкритического интервала Ас - Ас и вышевыделения дисперсных частиц теряют когерентную связь с матрицей и укрупняются,15Дополнительный эффект оказывает ускорен.ное охлаждение в интервале 800 - 400 С. Приоскорости охлаждения выше 4 С/с распад аустенита протекает по бейнитному типу с увеличением количества нижнего бейнита.гоПри выполнении условий нагрева шва нагреву до указанных температур подвергается и определенный участок околошовной эоны сварного соединения, Нагрев в зоне также, как и25 в шве, охватывает всю толщину свариваемогометалла. Последующее принудительное охлаждение с заданной скоростью обеспечивает получение в околошовной зоне однородной структуры.П р и м е р. Согласно способу трехслойнойзо автоматической сварки под флюсом спиральношовных газопроводных труб 4 1420 мм с толшиной стенки 21 мм из листовой микролегированной (Ч, йЬ) стали 09 Г 2 ФБ контролируемой прокатки.На трубосварочном стане "2520" стальныелисты шириной 2500 мм и длиной 12 м соединяют сваркой в непрерывную полосу, формуют и сваривают спиральным швом, Сварку спи.ральношовной трубы выполняют в три слоя,4 о Первый слой (технологический) выполняетсягазоэлектрической сваркой (в СО,) с применением сварочной проволоки СВ - 08 ГА 3 мм.Шов выполняется внутри трубы в месте смыкания кромок полосы при формовке, Второй45 слой (первый рабочий) выполняется снаружитрубы на расстоянии 1/2 витка после первогошва. Шов выполняется двухдуговой сваркойпод флюсом е применением сварочной проволоки СВ- ГИ Ф 4 мм и флюса АН-бО. Третийслой (второй рабочий) выполняется внутри тру.бы на расстоянии 1/2 витка после второго шва.Шов выполняется трехдуговой сваркой под флю.сом с применением сварочных проволок СВ-ГНМ Ф 4 мм (две дуги) и СВ - 10 НМА ФЗ мм(первая дуга),Сварка последнего слоя шва выполняется на,электрическом режиме с погонной энергией". 10 ккал/см. Температура слоя шва на обрвтной стороне соединения контролируется пиро5 . ;:В 7429метрическим устройством. Температура шва наповерхности наружного слоя шва под зонойсварки третьего слоя составляет 800-900 С(0,98 - 1,10 точки Ас ). Точка Аса наружного слоя шва (нроволока Св - 08 ГМ, разбавление основным металлом 70%) составляет 815-.820 С,Принудительное охлаждение ведут водо.воздушной смесью, которую подают на поверхностьшва снаружи трубы на расстоянии 150 - 200 мм оот зоны последнего слоя шва.Полученные таким образом трубы и их свар.ные соединения обладают удовлетворительнымкомплексом положительных свойств, Нагревпри сварке последнего слоя всего сечения швадо температуры, превьппающей 0,85 точки Аснаружного слоя, способствует устранению в металле шва зон повышенной твердости, обуслов-жнных дисперсионным твердением шва в результате нагрева при сварке очередного слоя. Твер.дость в различных зонах сварного шва получен. ных труб составляет 225 в 2 Н 4 пПринудительное охлаждение обеспечиваетумеиыпение в структуре шва и околошовнойзоне доли дозвтектоидного феррита и образо.ванне структур распада аустенита по бейнитному типу (нижний бейннт),Ударная вязкость иа всех уровнях на высоте шва при 9 С составляет 7 - 11 кгм/смз 0 б(поперечные образцы с круглым надрезом по центру шва). Ударная вязкость в околошовной зоне (надрез на расстоянии 1 мм от линии сплавления) составляет 9 - 16 кгм/ему.Применение изобретения позволяет сущест. венно повысить пластические и вязкие свойства сварных соединений, выполняемых многослойной электродуговой сваркой на микролегиро. ваннъ 1 х сталях и сталях термически упрочнен. ных, Это, в свою очередь, способствует повышению прочности сварньгх труб при эксплуатации,формула изобретения Способ электродуговой многослойной сваркистали повышенной толщины, преимущественнотолстостенных газопроводных труб большогодиаметра, с сопутствующим сварке нринуднтельмым охлаждением сварного соединения, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения свойств сварного соединения сварку по.следнего слоя ведут на режимах, обеспечивающихнагрев обратной стороны шва до температур0,85 Ас 1 - 1200 СИсточники информации,принятые во внимание прн экспертизе1, Кузьмак Е. М. и др. Труды ВНИИПТХимнефтеаппаратура. Волгоград, 1970, вып. 2,с, 10 - 13 (прототип).874290 Редак 0 Тираж 1151ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская на аэ 913 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Составитель Г. Тютченкова .Родикова Техред А.Бабинец