СПОСОБ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА Российский патент 1998 года по МПК B23K9/23 

Изобретение относится к сварке, в частности к электродуговой сварке потолочных швов изделий из чугуна, и может найти применение при сварке изделий из трубных заготовок в нефтегазовой промышленности, энергетике, судостроении и коммунальном хозяйстве.

Известен способ электродуговой сварки чугуна (см. авторское свидетельство СССР N 1181830, кл. В 23 К 28/00, публ. 1985, БИ N 36), по которому на поверхности кромок наплавляют промежуточный слой с использованием никелесодержащих сварочных материалов, выполняя наплавку потолочно с остыванием промежуточного валика перед наложением последующего до температуры 60-70^oC, а затем производят соединение с зазором между кромками и сварку соединительным швом. Этим способом возможно осуществлять сварку потолочных швов, однако качество сварного шва не всегда высокое из-за наличия провисания обратного валика.

Известен способ изготовления сварных соединений из высокопрочного чугуна [2] включающий подогрев до 700-800^oC, сварку и охлаждение на воздухе до цеховой температуры с изотермической выдержкой при температуре Этот способ применим только при контактной стыковой сварке и не может использоваться при электродуговой сварке потолочных швов.

Наиболее близким к заявляемому является способ сварки чугуна [3] В соответствии с ним сварку выполняют после предварительного подогрева свариваемого изделия до температуры 200-600^oC. Электродуговую сварку производят в несколько слоев электродом диаметром 2,5 3,25 мм с содержанием никеля 55 95% причем слои укладывают последовательно. Этот способ также не обеспечивает качественной сварки потолочных швов при сварке изделий из чугуна из-за образования подрезов при наложении обратного валика.

Цель изобретения повышение качества сварки потолочного шва за счет устранения провисания обратного валика при стыковой сварке изделий из чугуна.

Указанная цель достигается тем, что в способе сварки изделий из чугуна, включающем разделку кромок со скосом под одностороннюю сварку, предварительный подогрев свариваемого стыка, аргонодуговую сварку неплавящимся электродом и термообработку, сварку потолочного шва осуществляют в следующей последовательности сваривают корневой шов при погонной энергии, равной 0,8 - 0,9 от номинальной с использованием присадочной проволоки с содержанием никеля 45 95% затем без присадочной проволоки аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом при номинальной погонной энергии переплавляют корневой шов, после чего аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с использованием присадочной проволоки при номинальной погонной энергии накладывают заполняющие слои сварного шва.

Авторам не известен источник информации, в котором был бы описан способ сварки чугунных изделий, включающий заявляемую совокупность существенных признаков, поэтому, по их мнению, заявленное техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна".

Авторам не известен источник информации, в котором бы содержались сведения, что для устранения провисания обратного шва при потолочной сварке чугунных изделий корневой шов сваривают аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом при пониженной погонной энергии с использованием присадочной проволоки, содержащей 45-95% никеля, а затем при номинальной погонной энергии без присадочной проволоки переплавляют корневой шов. Поэтому авторы считают, что заявленное техническое решение соответствует критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

На основании вышеизложенного заявленный способ может быть признан изобретением и защищен патентом.

Пример реализации заявленного способа рассмотрим на примере стыковой сварки двух труб из чугуна с шаровидным графитом диаметром 100 мм с толщиной стенки 6 мм. Свариваемые торцы труб подготавливают под сварку. Для этого очищают их от грязи и окалины и снимают фаски под углом 27±3^o к торцевой поверхности со скосом наружу. Наружную и внутреннюю поверхности оконечностей труб очищают на ширину 10-20 мм от кромок. Сборка под сварку производится без зазора между остриями кромок. Допускается местный зазор не более 0,6 мм на длине не более 1/3 окружности. Допустимое смещение кромок относительно друг друга не более 0,5 мм на участке не более 1/3 окружности. Сборку стыка под сварку можно производить на лежках, центровку - регулированием подкладок под лежки. Предварительный подогрев осуществляется газовым пламенем. Температура предварительного нагрева 250-300^oC. После подогрева осуществляют сварку корневого шва неплавящимся электродом в среде аргона с использованием присадочной проволоки диаметром 1,6 мм, содержащей никеля 90% от массы, железа 5% и марганца 5% На длине 2/3 окружности сверху сварку ведут при номинальной погонной энергии (ток сварки 110-120 А, напряжение дуги 10-11 В, длина дуги 1-2 мм, скорость перемещения электрода 4-4,5 м/ч).

В нижнем положении (1/3 окружности) сварку корневого шва ведут на пониженной погонной энергии (ток сварки 90-100 А, напряжение дуги 10-11 В, длина дуги 1-2 мм, скорость перемещения электрода 5-5,2 м/ч). Затем убирают присадочную проволоку и при номинальной погонной энергии (ток сварки 110-120 А, напряжением дуги 10-11 В, длине дуги 1-2 мм, скорость перемещения электрода 4-4,5 м/ч) переплавляют корневой шов в нижнем положении, после чего с использованием присадочной проволоки, содержащей никеля 40% железа 55% марганца 5% и хрома 5% осуществляют электродуговую сварку неплавящимся электродом заполняющих швов по всей длине окружности. Термообработка производится путем нагрева шва и околошовной зоны до температуры 950-980^oC кольцевой газовой горелкой, охлаждения в термокожухе со скоростью не более 0,5^oC/с, до температуры 650-700^oC и дальнейшего охлаждения на воздухе до температуры окружающей среды.

Потолочный шов, сваренный по заявленному способу, имеет обратный валик без подрезов и провисания за счет того, что при переплавке корневой шов под давлением дуги заполняет кромки без их глубокого расплавления.

Способ электродуговой сварки потолочных швов изделий из чугуна может найти применение при сварке изделий из трубных заготовок в нефтегазовой промышленности, энергетике, судостроении и коммунальном хозяйстве. Выполняют разделку кромок со скосом под одностороннюю сварку. Осуществляют предварительный подогрев свариваемого стыка. Сваривают корневой шов при погонной энергии, равной 0,8 ... 0,9 от номинальной, с использованием присадочной проволоки, содержащей 45 - 95% никеля. Без присадочной проволоки аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом при номинальной погонной энергии переплавляют корневой шов. Аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом при номинальной погонной энергии с использованием присадочной проволоки накладывают заполняющие слои сварного шва. Устраняется провисание обратного валика, что повышает качество шва.

Способ сварки изделий из чугуна, при котором выполняют предварительный подогрев свариваемого стыка, дуговую сварку с использованием сварочного материала на основе никеля и термообработку, отличающийся тем, что под сварку выполняют одностороннюю разделку кромок, а сварку осуществляют в потолочном положении, при этом сначала сваривают корневой шов аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой с содержанием никеля 45 95% на погонной энергии, равной 0,8 0,9 от номинальной, затем переплавляют корневой шов аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом при номинальной погонной энергии, после чего выполняют заполняющие разделку слои аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом при номинальной погонной энергии с присадочной проволокой.