Способ электродуговой сварки

(5) 5 28 0 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН В вых сталеи, ра тике, Сущнос свариваемые ляют узкие ва 1,25-3,0 раза металл, Напл ным проплавл ющей 50-80 используемог зону наплавля толщинам осн ОЗХН 28 МДТ и другими; наплавку выполняют со стороны коррозионной среды на по- а ниженных режимах, при силе тока 60 - 70 ампер и сечении присадочного прутика 3 - 13 мм .2еивНаплавку выполняют продольными параллельными валиками многократными проходами со сплошным перекрытием поверхностей металла шва, линии сплавления и прилегающей к шву эоны основного металла шириной, равной 1,0-3,0 толщинам свариваемой стали.В ряде случаев, когда коррозия по телу сварного шва не наблюдается, например при ремонте сварных швов подвергшихся д чисто ножевой коррозии, наплавку выполняют двумя полосами с перекрытием линий сплавления и прилегающих к ним по обе стороны поверхностей сварного шва и основного металла шириной 0,2 - 1,0 толщины свариваемой стали в каждую сторону.Наплавку можно выполнять толщиной равной 0,1 - 0,5 толщины свариваемой стали.Выполнение наплавки сплавами с высоким К АВТОРСКОМУ С ВИДЕТЕ(56) Основные положения при сварке и наплавке узлов и конструкций атомных электростанций опытных и исследовательскихядерных реакторов и установок ОП 1513 - 72.М,; Металлургия, 1975, с. 34, 36, 119,(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ(57) Использование: электродуговая сваркаоборудования из аустенитных хромоникелеИзобретение относится к технике электродуговой сварки плавящимися электродами с обмазкой или в среде защитных газов и может быть использовано при изготовлении оборудования из аустенитных хромоникелевых сталей, предназначено для переработки.облученного ядерного горючего стандартных урановых блочков и ТВЭЛ различных энергетических ядерных установо),Цель изобретения состоит в повышении эффективности защиты сварных швов от ножевой и межкристаллитной коррозии.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе электродуговой сварки оборудования из аустенитных хромоникелевых сталей, предназначенного для переработки облученного ядерного горючего, использующем наплавку на свариваемые кромки с минимальным проплавлением основного материала, наплавку выполняют сплавом с содержанием хрома в .1,25-3,0 раза выше содержания хрома в основном металле, например сплавом 47 ХНМ,ботающего в атомной энергеь: после сварки деталей на ромки и сварной шов наплавики металлом, содержащим в больше хрома, чем основной вку производят с минимальением на силе тока, составляот силы сварочного тока, при сварке. Околошовную ют на ширине, равной 1,0 - 3.0 овного металла, 4 ил 2 табл.содержанием хрома и никеля приводит к повышению стойкости против общей и межкристаллитной коррозии в 5-6 рэз, т,к. нижний порог коррозионной стойкости, равный для хрома 11.5 О превышен ) чем в 4 раза. 5 Поэтому даже в случае образования и выпадения карбидов хрома не происходит обеднение поверхностных слоев зерен кристаллитов и не создается склонность к межкристаллитной коррозии. Верхний предел по содержанию хрома ограничен необходимостью сохранения аустенитной структуры наплавки. При образовании значительного количества ферритной фазы общая коррозионнэя стойкость и устойчивость 15 против МКК могут понизиться, Таким образом при использовании небольших количеств сплава для тонкой нэплавки достигается весьмэ эффективная защита с минимальными затратами высоколегиро ванных дефицитных материалов.При наплэвке происходит выгорание легирующих составляющих, а наоборот переплавленный слой обогащается хромом и никелем, что позволяет одновременно уда литься от нижнего порога коррозионной стойкости по хрому и избежать увеличения феррита в структуре наплавленного металла.Выполнение наплавочного слоя на при легающей к шву поверхности основного металла на расстоянии 1,0-3,0 толщины позволяет во всех случаях перекрыть зону опасных нагревов, возникающих при выполнении сварного шва, по которой, как 35 правило. начинается межкристаллитная и ножевая коррозия, Кроме того, ширина поверхности сплавления по заявленному способу увеличивается в значительной степени, примерно в 2 раза, поэтому даже 40 при одинаковой скорогти проникновения ножевой коррозии путь и время до сквозного прободения, а соответственно, и срок службы увеличатся также в двэ раза.Выбор режима по току 60-70 А и се чение присадочной проволоки равное 3- 13,мм определены исходя из минимальной площади одновременного переплава, что приводит не только к уменьшению абсолютной величины выделяемой в единицу време ни энергии и улучшению условий ее расстояния, но и снижает вложение тепла в единицу поверхности (мм, погонный метр), Определенное экспериментально знерговложение при наплавке по заявленному 55 способу составляет 0,1-0,2 квт,ч, на 1 пог.м прохода, в то время как энерговложения по известным режимам обычно превышают 0,5. квт.ч. нэ 1 п.м, В результате проведенных экспериментов были отработаны и многократно подтверждены условия качественной наплавки и минимального тепловлокения, почти полностью исключающие образование склонности к межкристаллитной коррозии по линии сплэвления и в зоне термического влияния. При таких низких силах тока (обычную сварку выполняют при силе тока 90-200 А) повышается вероятность образования дефектов типа пор, несплавления, повышенной хрупкости и пр. Однако в данном случае небольшое количество таких дефектов не будет оказывать никакого влияния на механические свойства сварного шва в целом, т,к. они располокены в дополнительном наплэвленном слое после проведения полного комплекса контроля основного сварного шва, и коррозионно-защитные свойства наплавленного металла из-за возможного образования дефектов также существенно не уменьшается. Наплавленный защитный слой не испытывает механических нагрузок, поэтому нет необходимости предьявлять какие-либо требования к механическим свойствам наплавки и регламентировать их. Контроль качества наплавленного слоя можно ограничить лишь визуальным контролем.На фиг,1 приведен поперечный разрез сварного соединения с Х-образной разделкой (ГОСТ 14771-76) и защитной наплэвкой; на фиг.2 - вид сварного Т-образного соединения со стороны наплавочных валиков в плане; на фиг.З - поперечный разрез двух- полосной наплавки; нэ фиг.4 - сварное соединение с двухполосной защитной наплавкой в плане.Полученное по предлагаемому способу сварное соединение имеет следующую конструктивную схему; наплавочные валики 1 - 7 выполняют в порядке нумерации, предусматривающей попеременное чередование сторон с целью снижения тепло- вложений и уменьшения остаточных сварочных напряжений. Валики нэплавки выполнены аустенитньм сплавом с содержанием хрома в 1,25 - З,О раза выше содержания хрома в свариваемой стали (ЗП - 630, ЗПи др).Из приведенных чертежей видно, что нэплавочные валики выполнены параллельными проходами и перекрывают сварной шов 8 и околошовные зоны (б) основного металла листов 9 и 10, При этом б= (1,0 - 3,0)Ьъ а толщина нплавленного слоя п= (0,1-0,5)Ь 2. В случае двухполосной защитнои наплавки наплавочные валики перекрывают линию сплавления и основной металл околошовный зоны шириной, равной 0,2 - 1,0 толщины свариваемого металла,по обе стороны от линии сплавления,Ширина перекрываемого листа11 = (0,2 - 1,0)Ь 2Ширина участка сварного шва, перекрываемого защитной наплавкой;12 = (0,2 - 1,0)п 2При этом 11 = 12. 10П р и м е р 1. Образцы из стали12 Х 18 Н 10 Т толщиной д = 6,0 мм сваривалиручной электродуговой сваркой электродами типа Э - 08 Х 20 Н 9 Г 2 Б ГОСТ 10052 - 75,ГОСТ 9466 - 75 марки ЦЛпри следующих 15режимах:= 90-110 А; Ч = 30 В; Я = 20-30 м/ч.Наплавку выполняли ручной аргонодуговойсваркой сварочной проволокой ЭП ЧМТУ 1 - 348 - 68 или нарезаной из листа 20"лапшой" из сплава 47 ХНМ (ЭП, ЭП -530), а также ручной электродуговой сваркой электродами ОЗЛ - 17 У ТУ 14 - 4 - 715-75,тип ЭХ 23 Н 27 ГЗМЗДЗБ ГОСТ 9466 - 75.Для обеспечения режима минимальных тепловложений использовали электроды диаметром 2-4 мм или "лапшу" максимальногоразмера сечения 4 х 4 мм, Наплавку выполняли на следующих режимах;=60 - 70 А; Ч=25 - ЗОВ; Я=15 - 20 м/ч, 30Образцы проходили длительные испытания(т10000 ч) в азотнокислых средах (концентрация 56-65) при т100 С. Данныеиспытания приведены в табл, 1.Пример 2, 35Сварные швы аппаратов радиохимической переработки облученнога ядерного горючего, подвергающиеся интенсивнойножевой. коррозии (глубинойдо 1 - 4 мм) впериод капитального ремонта, восстанавливали по предлагаемому способу, глубиной до 1,0 мм без выпиловки дефектов исвыше 1,0 мм с выборкой дефектных участ-ков шлифмашинкой до здорового металла споследующей подваркой и наплавкой, Восстановление выпиленных сварных швовпроизводили ручной электродуговой сваркой электродами типа ЭО 8 Х 20 Н 9 Г 2 Б ГОСТ10052-75, ГОСТ 9466 - 75 марки ЦЛ - 11, Наплавку выполняли ручной аргон одуго вой 50сваркой сварочной проволокой ЭП(03 ХН 28 МДТ), сварочной проволокой46 ХНМ ф 2-4 мм или нарезанной из листаЭП(47 ХНМ) "лапшой" с максимальными размерами 4 х 4 мм, Осмотр оборудования проводили через 3 - 5 лет испытаний(после выработки установленного межремонтного цикла), Данные обследованияоборудования приведены в табл, 2,Производственные испытания подтвердили, что срок межремонтной эксплуатации основного технологического оборудования может быть существенно увеличен с 3-4 лет до 6 и более лет,В результате проведенного комплекса лабораторных и производственных испытаний установлена высокая положительная эффективность предлагаемого способа: создаваемые комплексом отличительных признаков необходимые условия минимальных энерговложений (тепловложений) в значительной степени снижают, практически полностью устраняют возникновение и развитие ножевой коррозии по линии сплавления "металл-шов", а также исключают развитие общей коррозии и МКК по телу сварного шва,Возможно осуществление ремонта оборудования уже подвергшегося разрушению ножевой коррозии и МКК по сварным швам, в ряде случаев без выборки дефектных мест.Для получения высокой эффективности не требуется дополнительное охлаждение сварного шва с обратной стороны,Предлагаемый способ может быть осуществлен как аргонодуговой сваркой сварочной проволокой, так и электродуговой сваркой штатными электродами с обмазкой.Предлагаемый способ может быть использован на заводах, перерабатывающих стандартные облученные блоки из естественного и обогащенного урана. Особенно перспективным представляется способ на заводах, предназначенных для переработки реакторов топлива энергетических и транспортных установок, где предлагается использование особоагрессивных сред при вскрытии ТВЭЛ с коррозионностойкими нержавстальными и циркониевыми оболочками, а также труднорастворимым горючим на основе окислов урана и плутония и их интер- металлических соединений; на химико-металлургических за водах, осуществляющих аффинаж плутониевых материалов. По-видимому, целесообразно также применение защитных наплавок в ряде химических производств общей химической промышленности на операциях с высокоагрессивными средами, например при производстве специальных веществ и бактериологической продукции,Формула изобретения Способ злектродуговой сварки оборудования из аустенитных хромоникеливых сталей. работающего в атомной энергетике, при котором после сварки деталей на свариваемые кромки и сварный шов производят наплавку узкими валиками с минимальным1796386 проплавлением основного металла и с использованием присадочного материала с повышенным содержанием хрома, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости сварных соединений наплавку производят металлом, содержащим в 1,25 - 3,0 раза больше хрома, чем основной материал, а околошовную зону наплавляют на ширине, равной 1,0-3,0 толщинам основного металла на силе тока, 5 составляющей 50-80 от силы сварочноотока, используемого при сварке. Таблица 1Коррозионная стойкость образцов, изготовленных различными способами Тип образцов,Режим изготовления, Проникновение ножевой коррозии мм/го Расчетный срок службы (год)Сварка без наплавки. Сила тока 1=100-150 А.Сечение присадки не ограниченоСварка и наплавка на кромки по а,с. ЬЬ 153761.=90-110 А, 3 - не регламентир,Сварка и защитная наплавка по заявляемомуспособ 4-10 0,5-24-5 0,8-1,5 6-12 Я,мм 1,А. Таблица 2 Коррозионное состояние радиохимического оборудования после эксплуатации в течение 4;х летУсловия эксплуатации Проникновение ножевой ко озии мм/гоПроникновение МКК по швам мм/го0,1 0,1 до -8,0до 4;О 4-6 0,1-0,2 0,1-0,2 0,1-0,2 до 6,0 о 10,0 0,2 о 80 60-70 60-70 60-70 60-70 90-110150 110 Растворение облученных блоков1796386 Составитель В.Кривоноговактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор В.П Заказ 618Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ооизводственно-издательский комбинат "Патент", г. д, ул. Гагарина, 10