Способ изготовления многослойных конструкций

)4 В 23 К 33/00: 31 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ ТОРСКОМУ СВ кции,го Югети сваро давМАШ,участпо фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Ленина и ордена ТрудовКрасного Знамени институт электросвим. Е.О. Патона(56) Отто .1, РогепЬ 1 дцп 9 загтеп цпдЕгМеппцп 9. -Оег РгаИМег, 1977, йоХисматуллнн Е. Р. и др. Особенноски крупногабаритных сосудов высокопения. Сб. научных трудов ВНИИХИМвып. 63. М., 1973.Патент Японии. 1 г 49-16021,кл. В 23 К 31/00, 1975.(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, преимущественно труб и сосудов, включающий навивкумногослойных обечаек из полосы перпенди.кулярно ее продольной оси, крепление концов полосы к нижележащим слоям, механиЯО 1186443 ческую обработку торцов обечаек и сваркустыковых соединений обечаек между собойили с другими элементами конструо т л и ч а ю.щ н й с я тем, что, с целью повышения качества швов путем сниже.ния давления газов в межвитковых зазорахдо менее критических значений, приводящихк образованию пор в шве, перед навнвкойучастки полосы, прилегающие к ее продольным кромкам, шириной, равной или большей суммы максимального припуска на механическую обработку торца обечайкн и0,55 ширины шва, по крайней мере с однойстороны подвергают механической обработке,образуя утонение укаэанных участков иа величину А, определяемую эмпирической форму.лой Л З (0,06-0,003 г 1 Ч ), где еЬ(Чпогонная энергия процесса сварки,2. Способ по и. 1; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что механическую обработку участков полосы производят на части ее длины.3, Способ но и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что механическую обработкуков полосы производят с перерывамиее длине.5 0 35 45 Изобретение относится к области сварки,в частности к способам изготовления стальных многослойных конструкций, преимущественно труб и сосудов, и может быть исполь.зовано во всех отраслях народного хозяйства,преимущественно в нефтегазовой и хими-.ческой промышленности.Цель изобретения - повышение качествашвов, включая обеспечение их герметичности,путем снижения давления газов в межвитковыхзазорах до менее критических значений, приводя-,щих к образованию пор в шве,Изобретение позволяет применять болеепроизводительные режимы сварки, недопус.тимые для обычных условий ввиду значи.тельного возрастанияколичества и размеровпор и свищей,На фиг, 1 представлено соединение обечаексваренных стыковым швом, общий вид; нафиг. 2 - полученная труба, вид сбоку;на фиг. 3 - схема навивки полосы перпендикулярно продольной оси барабана моталки;на фиг. 4 - варианты подготовки горизон.тально расположенной полосы посредствомуменьшения ее толщины на участках, прилегаюшик к продольным кромкам, предусматривающие обработку полосы сверху 11),снизу (11) или с обеих сторон (111); нафиг. 5 - варианты выполнения стыковогошва при различных методах обработки продольных кромок; на фиг. 6 - прерывистоерасположение зон гарантированного зазора.Предлагаемый способ используют, например, при изготовлении трубы наружнымдиаметром 1420 мм и толщиной стенки22 мм, образованной путем состыковки мно.гослойных обечаек 1 и 2 и сварки соответствующих стыковых кольцевых швов 3.Обечайки навиваются из полосы 4 рулонногометалла шириной 1700 и толщиной 5,5 ммв четыре слоя.Линия подготовки полосы включаетразматыватель рулона, правильные и подающие устройства, гильотинные ножницы,установку для УЗ-контроля полосы, стыкосварочную машину для соединения концоврулонов, устройство для механическойобработки полосы. 11 осле намотки передний 5 и задний 6 концы механически обработанной полосы 4 прихватывают со стороны торцов к телу обечайки 2, которая передается далее на установку для дуговой сварки наружного нахлесточного соединения заднего конца полосы. Затем производится механическое экспандирование обечайки посредством которого калибруется ее внутренний диаметр. После сварки внутреннего наклесточного шва соединения переднего конца полосы 4 производят контроль сварных швов обечайки и механическую обработку ее торцов с целью устранения телескопичности и получения фасок под сварку.При состыковке на центраторе сборочной установки обечайки 1 и 2 соединяются плотно без зазора и превышения кромок. Соединение кромок под сварку образует с внутрен. ней стороны обечаек фаску глубиной 3 - 4 мм с углом раскрытия 90а с наружной - щелевую разделку шириной 9 - 11 мм, при этом притупление составляет 7 - 8 мм,Сборочный шов 7 сваривают с наружной стороны разделки в СО или смеси на осно. ве аргона на следующем режиме: Э = 800 - 900 А; О, = 26-28 В; Ч = 120-180 м/ч с/ - 4 мм, Далее на отдельных установ. ках выполняют рабочие швы - внутренний 8, промежуточный 9 и наружный 10, Промежу. точный шов 9 сваривают в защитном газе, остальные - под флюсом или также в защитном газе.Примерные режимы сварки рабочих швов:внутренний шов 8 (сварка под флюсом) - .=- 700-750 А, Ц = 38 - 40 В, Чсв = - 35 - 40 м/ч;промежуточный шов 9 (сварка в СО) -Зсв= 720 780 А, О = 32-35 В, / = 35 - 40 м/ч;наружный шов 10 (сварка под флюсом) -Эсв 650 650 А, О= 40 - 42 В /св = 35 - 40 м/ч.Чем больше зазор между витками, тем свободнее выходит воздух иэ межслойной полости и тем меньше развиваемое в ней давление возду ха. Отсутствие пор гарантируется, если избыточное давление воздуха в полости не превышает 2 кПа. Данное условие обеспечивается при наличии определенного гарантированного зазора в примыкающих к шву участках межслойных полостей не ниже некоторой величины А, На основании экспериментальных данных, учитывающих влияние погонной энергии процесса сварки на нагрев и соответствующее измене - ние давления воздуха в межслойной полости, величина минимального необходимого зазора А может быть определена из эмпирической фор. мулы М = 0,06 + 0,003 с/ Ч а,где- эффективная мощность, дуги,кВт;Чс - скорость сварки, см/с;/Ч - погонная энергия процесса сварки,кДж/см;А - минимальный зазор, мм.Увеличение зазора сверх значений, определенных формулой (1), приведет к дальней186443 4О,36 и 0,143 мм. С учетом допуска наточность обработки принимают глубинуобработки полосы 0,16 мм.Ширину зоны обработки полосы (Ь )определяют по формулеВ = 0 55 Ь щ + цР,шему снижению давления воздуха в меж. слойной полости, однако качество швов при этом уже не будет улучшаться, посколь. ку отсутствие пор гарантировано и при меньшем зазоре А, В то же время возрас. тет объем механической обработки и снизится прочность изделия, поэтому верхний предел величины зазора в межслойной полости, примыкающей к шву, определяется допуском на точность механической обработки, кото. рая должна гарантировать величину указанного зазора не ниже А. Практически при обычных режимах дуговой автоматической сварки гарантированный зазор должен равнять ся 0,1 - 0,2 мм.Для свободного прохождения нагреваемогов межслойных полостях воздуха по периферии сварочной ванны и далее через зону дуги в атмосферу указанная полость с гарантированными зазорами (не ниже 4) должна быть шире шва, т. е. на каждой из стыкуемых обечаек превышать 0,5 , где Ьш - ширина шва. Минимальная ширина указанной полости на каждой из обечаек должна быть равна 0,55 Ь,. Следовательно, минимальная ширина обработки полосы должна быть равна сумме максимального припуска на механи. ческую обработку торца обечайки и 0,55 Ь,ц. По аналогии с величиной зазора повышение ширины обработки полосы не приводит к дальнейшему улучшению качества шва и связано с увеличением объема механической обработки. Если известна величина минимального припуска на обработку торца обечайки, то зону полосы, непосредственно прилегающую к ее боковым кромкам, шириной, равной указанному минимальному припуск, можно не обрабатывать.П р и м е р 1, Прилегающие к продольным кромкам участка полосы обрабатывают шлифовальными кругами по варианту 1(фиг. 4).Величину утонения полосы (глубину обработки) определяют по формуле (1), для чего предварительно находят эффективнуюмощность дуги1 1 св (14 (2)(4) 40 50 Пример 4.Тоже,чтоивпримере 1, но средняя часть полосы, соответствующая первому межвитковому контакту, обрабатывается по всей длине, а задняя частьполосы - прерывисто, причем длины обра батываемых и необрабатываемых участковзадней полосы одинаковы и составляют 0,5 м.Данный способ является комбинацией спосо.бов, изложенных в примерах 2 и 3. При где- КПД дуги (при автоматическойсварке под флюсом 0,85; в за.шитном газе 0,9).Подставляя значениев формулу (1)получают1 св 112А= 0,06 + (3)Таким образом, минимальный зазор Д для приведенных выше режимов сварки внутреннего 8, промежуточного 9 и наружного 10 швов соответственно равен 0,139,где П - максимальный припуск на обра.Рботку торца обечайки, 1 О Принимают ПР - 20 мм.Ширина внутреннего 8 и наружного 10швов составляет 22 - 24 мм, а промежуточ.ного 9 - 14 мм. Тогда, исходя из наибольшей ширины шва(24 мм), Я - 33,2 мм.С учетом допуска на точность обработки при.нимают В =35,0 мм.Поскольку в цилиндрическом сосуде давле.ния рабочие напряжечия в поперечном сечениивдвое ниже, чем в продольном, незначительноеослабление кольцевого сечения в прилегающейк шву зоне не приведет к снижению конструктивной прочности изделия. Поскольку гарантированный зазор получает. ся за счет внутренней стороны витков(1, фиг. 5), нет смысла обрабатывать перед-нюю часть полосы, соответствующую внутренней поверхности первого витка, которая необразует межвиткового контакта. При обшейпримерной длине полосы (с учетом перекрытия внутреннего и наружного витков 0,1 ибез учета зазоров между витками) 17,7 м,длина ее необрабатываемой передней частисоставит 4,3 м а обрабатываемой эадней -13,4 м.Пример 2. Тоже,чтоивпримере 1, но обрабатывается только средняяпо длине часть полосы, соответствующая пер.вому межвитковому контакту (1 У, фиг, 5),Его длина составляет 4,4 м. Пример З,Тоже,что ивпримере 1, но обработка полосы производится прерывисто (фиг 6). Длину обрабатываемых 45 и необрабатываемых частей полосы принимают одинаковой и равной 0,5 м. Общая длина обрабатываемой части полосы составит 6,7 м.этом обеспечивается герметичность внутреннейполосы трубы и некоторое ограничениеобъема механической обработки. Общая длинаобрабатываемой части полосы составит 8,9 м. Использование предлагаемого способа обес. печивает по сравнению с известными экономию средств за счет повьппения качества многослойных сосудов и труб,1186443 Составитедь 3, ХаустТехред О,Неце актор и аказ 6481 85 ое ственного кобретений и откр -35, Раушская. Ужгород, ул. Проек Тираж ВНИИПИ Госуда по делам изо 13035, Москва, ПП "Патент",Подпиета ССггий р В. Гирняк