Способ сварки стыков труб

Союз Советскик Социалистических РвслубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ЕТВЛЬСТВУ и 893475(51)М. Кл.з с присоединением заявки М В 23 К 31/06 Государстиенимй комитет СССР ио аедам изобретеиий и открмтий(53) УДК 621,791.85(088 8) Дата опубликования описания 30. 12. 81 ков и Л. Н. По(54) СПОСОБ СВАРКИ СТЫКОВ ТРУБ Изобретение относится к технологии сварки, в частности к способам сварки стыков труб, и может быть применено в различных отраслях промышленности при изготовлении элементов трубопроводов.Известен способ дуговой сварки конструкций, при котором замеряют сварочные напряжения и прикладывают внешние силы, причем точки приложения сил перемещают в процессе сварки. Указанный способ уменьшает остаточные деформации и напряжения при сварке 1).Однако этот способ вызывает необходимость непрерывного замера в процессе сварки возникающих в иэделии сварочных напряжений, сраднения их с заданным уровнем допустимых напряжений и затем перемещения точек приложения сил по сигналу рассогласования между текущими значениями сварочных напряжений и заданным их уровнем.,Для этого требуются специализированное оборудование и приборы, фиксирующие временные напряжения, а также создание таких временных деформаций детали, которые изменяют форму детали. Поэтому сварка выполняется либо по шаблону, либо на станке с программным управлением для копирования значительного изгиба детали.Для трубчатых конструкций преимущественно применяют крутящие иоменть: взамен растягивающих или изгибающих сил, вызывающих изгиб. Крутящий момент не вызывает изменения формы трубы и тем самым не требует сварки по специальному шаблону или станка с программным управлением. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 15 способ сварки стыков труб, при котором в процессе сварки осуществляют вращение свариваемого стыка путемзакручивания одного из концов трубывокруг продольной ее оси в пределах 20 упругой деформации 12 .Однако известный способ не поэзоляет сваривать продольные стыкитруб. Кроме того, по мере раскручивания трубы уровень напряжений втрубе падает. В результате взаимодействия постоянных сварочных напряжений и меняющихся начальныхнапряжений от момента в трубе сум 1 марные напряжения по длине шва 30 оказываются разными по величине,893475 42 М=М+М 30 следовательно, это приводит к неравномерному качеству соединенияпо длине стыка.Цель изобретения - повышение качества сварного соединения присварке продольных стыков труб.Указанная цель достигается тем,что в способе сварки стыков труб,при котором в процессе сварки.осу-.1 цествляют вращение свариваемого стыкапутем закручивания одного иэ концовтрубы вокруг продольной ее оси впределах упругой деформации, дополнительно закручивают второй конецтрубы в противоположном первому направлении, закручивание выполняют сизменяющимися по линейному законумоментами, сохраняя суммарный моментпостоянным, а сварку осуществляютс колебаниями сварочного электрода,располагая сварочные валики под углом 45 к продольной оси трубы.Кроме того, с целью снижения энергозатрат выполняют прерывистую сварку длинными валиками,На фиг. 1 представлена схема процесса сварки с колебаниями электро-да; на фиг. 2 - схема процесса свар-ки при прерывистом энерговложении;на фиг. 3 - график изменения момен"тов М с одного конца трубы и М" сдругого конца трубы.Известно, что напряжения, возникающие в трубе, и угловые перемеще-.ния зависят от величины суммарноговнешнего момента. При этом поперечное сечение трубы остается плоскими поворачивается как жесткое целое.В поперечных сечениях возникаюттолько касательные напряжения. Главные растягивающие и сжимающие напряжения направлены под углом 45 кобразующим.Если в процессе сварки продольного стыка закручивать концы 1 трубы 2 относительно продольной осиО О, то в любой точке трубы действуют по двум ортогональным направлениям напряжения растяжения Д 9 1и сжатияСГ М 2 от крутящего момента М. Известно также, что для уменьшения напряжений в сварном соединении и остаточных сварочных деформаций сварку производят по растянутым волокнам. Растянутые волокна при Закручивании трубы расположены под углом 45 к образующей.При осуществлении сварки колеблющимся электродом образуется сварной шов 3 с длинными валиками С и короткими валиками О Учитывая сказанное выше, предлагается производить сварку так, чтобы длинные валики (3 располагались в плоскости под углом 45 к диаметральной вертикальной плоскости трубы 2. Чтобы сварочная ванна не отклонялась от вертикальной диаметральной плоскости стыка, крутящие моменты с разных концов трубы изменяют свою величину. Причем, если с одного конца трубы величина крутящего момента изменяется от нуля до максимума, то на другом конце трубы величина момента изменяется от максимума до нуля. .От величины суммарного момента М зависит удлинение свариваемых кромок, которое при .постоянном суммарном моменте является величиной постоянной.Процесс сварки может быть осуществлен и прерывисто для снижения энергозатрат. В этом случае сварочный ток включают только при наложении длинных валиков, при наложении коротких валиков горит лишь дежурная дуга. 20 П р и м е р. Трубу из нержавеющей стали диаметром 100 мм, длиной 1 м с толщиной стенки 1 мм сваривают автоматической аргонодуговой прерывистой сваркой на весу по режиму: Я Зсэ = 60 А, ОС = 12 В; ЧсВ= 15 м/ч:). = 6-7 мм (амплитуда колебания) и частота 50-60 колебаний в минуту.Колебания сварочного электродапроизводят в плоскости под углом З 0 45 ф к диаметральной вертикальной плоскости трубы.Усилие закручивающего момента подсчитывают пб формулам:6 Е 352 Т где ) - угол относительного сдвига,= 0,004; 6 - модуль сдвига;модуль упругости, Е 40 = 2,0 10 кг/см М - коэффициент Пуассона,0,25 - 0,33;3 - момент инерции. 0,1(10-9,64 ) =80 см4,й2 1-/4 2 1+0,3Р ф 0 70 00 493010 5 Данная нагрузка создает крутящий момент, прикладываемый к торцамтрубы, которые помещены и зафиксированы в двух планшайбах на установленных соосно вращателях типа МАС.Включают сварочный автомат ивы полняют непрерывную сварку стыка.По базовому варианту параметрырежима следующие: Эс = 60 Л;ОсВ = 12 В; 3.= 4-5 мм (амплитудаколебания) ОсВ = 15 м/ч; Г = 1 65 1,2 Гц (частота колебаний).При сварке по базовому варианту прогиб трубы составляет 5-6 мм на погонный метр трубы, в то время как при сварке по данному способу наличия прогиба трубы не наблюдается.Кроме того, сварку по предлагаемому способу ведут прерывисто на укаэанном ранее режиме, включая сварочный ток прерывисто силач,в =1 - 1,5. В этом случае снижение энергозатрат составляет 25-30.Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет за счет снижения на 70-80 остаточных напряжений в сварной трубе умень шить местные коробления, а следовательно, повысить качество сварного шва.Предотвращение образования сварочных деформаций упрощает также произнодство и монтаж трубопроводов (не требуется последующая правка). повыаает их работоспособность,эксплуатационнув прочность и не портит внешний вид.Формула изобретения1. Способ сварки стыков труб, при котором в процессе сварки осущестЪляют вращение свариваемого стыкапутем закручивания одного из концовтрубы вокруг ее продольной осн впределах упругой деформации, о т"л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения качества сварногосоединения при сварке продольных стыков труб, дополнительно закручивают второй конец трубы в противоположном первому направлении, закручивание выполняют с изменяющимися по ли"о нейному закону моментами, сохраняясуммарный момент постоянньи, асварку осуществляют с колебанйямисварочного электрода, располагаясварочные валики под углом 45 к15 продольной оси трубы.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, выполняют прерывистую сварку длинными валиками.20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 539713, кл. В 23 К 28/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРР 340495, кл. В 23 К 31/06, 1971Состав Техред ктор А. Лежни Заказ 11337 В 113035,ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 1151ИПИ Государственногоо делам изобретенийМосква, Ж, Раушс врректор Л, Иен Подлисно омитета СССР ткрытий наб д 4