Способ дуговой сварки труб

Опубликовано 07. 02,82. Дата опубликования опи 53) УДК 621791 Ь,А. Хаванов,енко 54) .СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ТРУБ примене- ашиностроех соединеплав швов при по р крив выби Изобретение о 1 носится к сварке, в частности к способам дуговой . сварки труб, и может найтиние в различных отраслях мния при сварке нахлесточныний.3В судостроительной, химической, энергетической, авиа- и ракетостроении и других отраслях народного хозяйства часто встречаются нахлесточные соединения труб, образующие сложную конфигурацию швов, к качеству которых предъявляются повышенные требования.Известен способ дуговой сваркилением криволинейных торцовых13преимущественно равной толщины,котором дугу смещают от стыкаадиусу в сторону положительнойизны, причем величину смещения30рают такой, чтобы произведениеее на радиус кривизны было 20-50 мм 1.11.Этот способ трудно осуществим присварке швов сложной конфигурации,например эллипсных швов, так как сложно поддерживать все время изменяющуюся величину. смещения дуги, соответствующую радиусу кривизны в зоне сварки, и не применим для нахлесточных соединений.Известен способ сварки внахлестку многослойных пакетов с толстыми лис тами, например, с фланцами, при ко- . тором осуществляют предварительную: прихввтку элементов соединения коФ. тактной (роликовой) сваркой, а затем производят сварку плавлением 123.Однако предварительную прихватку, контактной сваркой трудно применять для получения швов сложной конфигу- . рациМ. Кроме того, переход с контакт- ной, сварки на дуговую снижает производительность процесса и требует дополнительное оборудование.Известен способ дуговой сварки труб, наиболее близкий к изобретение по технической сущности, при котором3 90303 одну трубу устанавливают в другую, образуя нахлесточное соединение,которое оплавляют за два прохода 31.В этом способе на трубе большего, диаметра и толщины выполняют ступенчатую разделку и сварку ведут с применением угла наклона электрода.Этот способ трудно осуществим при сварке швов сложной конфигурации, а выполнение ступенчатои площадно- о .образной проточки невозможно при сварке тонкостенных элементов и значительно повышает затраты на подготовку к сварке.Целью изобретения является полу-. 15 чение гарантированных геометрических размеров швов при сварке эллипсных соединений.Цель достигается тем, что в способе дуговой сварки труб, при кото- го ром одну трубу устанавливают в другую, образуя нахлесточное соединение, которое оплавляют за два прохода, сварку начинают на .большой оси эллип, са и ведут с изменением Формы дуги 2 э путем ее сжатия в зависимости от положения дуги на участках эллипса,при этом при сварке первого прохода дугу располагают по торцу наружной трубы, а при сварке второго прохода дугу Зв .смещают на ее внешнюю поверхность.При сварке второго прохода увеличивают эффективную мощность дуги по сравнению с эффективной мощностью дуги первого прохода в 1,5-2 раза.При наличии технологического отверстия вблизи нахлестки на участках эллипса с большим радиусом дуги сжимают в направлении сварки, а на остальных участках - в направлении,пер пендикулярном к направлению сварки.Дугу сжимают магнитным полем или путем вращения электрода с определенным углом заточки.С целью получения равномерного усиления по всему периметру шва при сварке второго прохода с присадочной проволокой начало сварки второго прохода располагает на большой оси эл" липса, а проволоку подают между активными пятнами дежурной и рабочей дуг. На фиг.1 показана схема началасварки первого прохода; на Фиг. 2.положение пятна дуги относительнотраектории движения электрода; нафиг. 3 - положение электрода присварке второго прохода; на фиг,4 " 9схема подачи проволоки при сварке второго прохода с присадочной проволокой; на фиг, 5 - сечение сварного шва после сварки первого прохода;на фиг.6 - сечение шва после сварки второго прохода.На фиг. 1-6 применены следующие обозначения: 1 - вольфрамовый электрод; 2 - сварочная дуга; 3 - наружная труба эллипсного соединения; 4- внутренний элемент нахлесточного эллипсного соединения; 5 - пятно дуги; 6 - траектория движения электрода 1;ч - скорость сварки; 7,8- положения оси электрода 1 при сварке первого" и второго прохода соответственно; 9 - сварной шов; С - длина дуги; 10 - присадочная проволока;- скорость подачи присадочной проволоки; 11 " пятно дуги 2 при дежурном значении тока; 12 - пятно дуги 2 при импульсном значении тока;13 - технологическое отверстие; 14 - сечение шва после первого прохода;15 - сечение шва после второго прохода; А - начало сварки первого прохода; В - начало сварки второго прохода.Способ осуществляют следующим образом.При выполнении швов сложной конФигурации в различных точках траектории сварки существуют различные условия теплоотвода, а значит, и изменяются размеры шва, При сварке ряда ответственных соединений предьявляются повышенные требования к геометрическим параметрам сварного шва. Программирование по скорости сварки и по сварочному току не всегда позволяет добиться получения размеров шва в заданных пределах, Изменение Формы дуги в зависимости от положения ее на участках соединения дает возможность стабилизировать размеры шва. Например, необходимо осуществить сварку эллипсного нахлесточного соединения с технологическим отверстием 13 во внутреннем элементе 4.При сварке первого прохода электрод 1 устанавливают таким образом, чтобы дуга 2 образовывала активное пятно 5 в зоне нахлестки свариваемых деталей, трубы 3 и элемента 4 (фиг. 1). Начало сварки располагают на большой оси эллипса в точке А и сжимают дугу 2 в направлении, перпен903039 6 дикулярном к направлению скорости. -сварки ч , На участках эллипса с большим радиусом дугу 2 сжимают в направлении скорости сварки чз (пятно 5) и так далее по всей траектории 6 движения электрода 1. Сварку производят в импульсном режиме. Такая деформация столба дуги 2 обусловлена наличием отверстия 13 в центре эллипса. Сжимая дугу 2 таким образом, 1 о 1 исключают оплавление краев этого отверстия, что недопустимо согласно требованиям к качеству сварного соединения. Начало сварки в точке А обусловлено наилучшими условиями тепло з отвода в этом месте соединения. Сварку первого прохода проводят на понйженной. эффективной мощности дуги 2, обеспечивая проплавление (сечение 14 шва) на небольшую величину в зоне 20 нахлестки (Фиг.5). При выполнении второго прохода дугу 2 смещают в сторону наружной поверхности соединения на 2-3 длины дуги и увеличивают эффективную мощность ее по срав. 2 З нению с эффективной мощностью дуги 2 первого прохода в 1,5-2 раза 1,фиг 3) Увеличение мощности дуги 2 необходимо для обеспечения заданного .минимального сечения .15 сварногозО шва за счет стекания металла со стенки трубы 3 (Фиг,6). Смещение дуги 2 в сторону наружной поверхности обеспечивает расплавление ее, и в этом случае не происходит оплавление от- Зз верстия 13, Дугу 2 сжимают магнитным полем либо формой затоцки электро" да 1, Например, применение клиновой заточки вольфрамового электрода 1 (фиг. 1) обеспечивает изменение формы 1 р дуги 2 по периметру эллипса, как показано на Фиг.2. В общем случае положение пятна 5 дуги относительно нахлестки меняют поворотом электродавокруг своей оси.4,в пределах 2-6 об/мин-. Второй проход выполняли двумя вариантами: с присадочной проволокой и без нее.В случае сварки без присадки электрод смещали в сторону наружной поверхности нахлестки на 3 мм и начало сварки было расположено в том же месте, что и при первом проходе. Параметры режима сварки второго прохода те же, что и при первом, кроме длительности импульса тока, котораяравна 0,2 с.При выполнении сварки второго прохода с присадочной проволокойФ 1,2 мм марки 3 И начало сварки располагали на противоположной стороне большой оси эллипса, Режим сварки, Как и при сварке без присадки, скорость подачи проволоки 4,6 м/ч. Применение предлагаемого способапозволит"избежать оплавлений кромокотверстия, получить размеры шва в,заданных пределах (ширина шва 5 При необходимости получения дополнительного равномерного усиления по всему периметру соединения сварку второго прохода осуществляют с проволокой 10. Последнюю для упроще- фф ния конструкции сварочного автомата подают в одном направлении относительно большой оси эллипса со скоростью ур в зону между активными пятнами 11 и 12 дежурной и рабочей ф дуг (Фиг.4). Такая подача проволоки 10 обеспечивает стабильный капельный перенос присадки в сварочнуо ванну и качественное формирование валика шва 9. Сварку второго прохода с проволокой 10 начинают из точки В против часовой стрелки, цто обеспечивает более равномерное усиление шва.Пример осуществления способа.Способ дуговой сварки неплавящимся электродом осуществляли при сварке нахлесточных соединений дросселя ф 10 мм с трубой ф 131/5 мм из титанового сплава 7 М по эллипсному периметру. Дроссель имел технологическое отверстие, Сварку осуществляли на установке типа СА, разработанной специально для.сварки этих соединений, Собранные на прихватах соединения закрепляли в медной цанге, которая приводилась в дви- жение по эллипсной траектории относи-. тельно неподвижного вольфрамого электрода. Электрод затачивали в форме клина, обеспечивая сжатие пятна дуги. Первый проход выполняли без присадочной проволоки, располагая конецэлектрода на расстоянии 1 мм от поверхности дросселя. Начало сваркирасполагали на большой оси эллипса,направление сварки - против часовойстрелки. Режим сварки первого прохода был следующим: импульсный ток прямой полярности, ток в импульсе 3 ц 60 А, ток в паузе 3 4 А, длительность импульса 1 0,1 с,длительность паузы Ф 0,3 с,ч - по программе на 12 участках эллипса8 мм, минимальное сечение егоЪ 1,3 мм, превышение шва над поверхностью наружной трубы 4 0,3 мм), плавный переход шва в зоне сплавленияКонтроль качества, проведенный по первой категории, показал отсут.ствие деФектов сварного соединения.Использование способа позволит обеспечить автоматическую сварку швов сложной конфигурации при гаран тированных размерах шва и качества сварного соединения.Формула изобретения1. Способ дуговой сварки труб, при котором одну трубу устанавливают в другую, образуя нахлесточное .соединение, которое оплавляют за 20 два прохода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения гарантированных геометрических размеров швов при сварке эллипсных соединений, сварку начинают на большой оси эллипса 23 ,и ведут с изменением Формы дуги путем ее сжатия в зависимости от положения дуги на участках эллипса,при этом при сварке первого прохода дугу располагают по торцу наружной трубы, з 0 а при сварке второго прохода дугу смещают на ее внешнюю поверхность.2. Способ пои. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при сварке второ-. го прохода увеличивают эффективную мощность дуги по сравнению с эффективной мощностью дуги первого проходав 1,5-2 раза.3, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества нахлесточного соединения,. имеющего технологическое отверстиевблизи нахлестки, на участках эллипса с большим радиусом дугу сжимаютв направлении сварки, а на остальныхучастках - в направлении, перпендикулярном к направлению сварки.4. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дугу сжимают магнитным полем.5. Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дугу сжимают путем вращения электрода с определенным углом заточки.6. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюполучения равномерного усиления повсему периметру шва при сварке второго прохода с присадочной проволокой,начало сварки второго прохода располагают на большой оси эллипса, а проволоку подают между активными пятнами дежурной и рабочей дуг.Источники информации,принятые во,внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 376194, кл. В 23 К 9/16, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 157022, кд. 8 23 К 9/00, 1962.3. Авторское свидетельство СССРГ 596395, кл. В 23 К 9/16,1976903039 Составитель Л. НазароваТехред И, Надь Корректор И Пож1 актор 3. Бо н каз 12523/18е е еиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 1150 НИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 3035, Иосква, Ж, Раувска