СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК C21D9/50 C21D1/55 

Способ относится к области машиностроения и может применяться при изготовлении сварных деталей машин из сталей, в частности из стали марки 09Г2С или аналогичных ей по химсоставу. Сталь 09Г2С широко применяется, например, при изготовлении шаровых газовых кранов типа "Борзиг", "Кобе", "ДУ", где основные узлы изготавливают сварными.

С целью устранения сварочных деформаций и напряжений сварные изделия отжигают. Это позволяет повышать сопротивление хрупким разрушениям, особенно при низких температурах эксплуатации. При изготовлении шаровых газовых кранов испытания сварных соединений выполняют при минус 60°C на ударных образцах с острым концентратором радиуса 0,25 мм. При этом образцы отбирают от свариваемых деталей и сварного соединения.

Руководящим документом РД РТМ 26-07-246-80 "Проектирование, изготовление и правила контроля сварных соединений стальной трубопроводной арматуры" предусмотрен отжиг после сварки низкоуглеродистых низколегированных сталей при температуре 600-650°C. При этом наблюдается случай пониженных значений ударной вязкости сталей. В книге: В.М.Сагалевич. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение. 1974. 249 с. - рассматриваются температуры отжига от 500°C до 800°C с выдержкой до 4 ч.

Однако не учитывается при таком высоком отжиге возможность снижения ударной вязкости низкоуглеродистых конструкционных сталей за счет выделения хрупких карбидов по границам зерен - - карбидной сетки (Кс). Например, при испытании на межкристаллитную коррозию низкоуглеродистых коррозионностойких сталей (12Х18Н10Т и других) по ГОСТ 6032-89 делают специальный правоцирующий нагрев как раз при температуре 640-660°C с целью выделения карбидов по границам зерен.

За ближайший аналог взят способ изготовления сварных деталей машин с отжигом по РД РТМ 26-07-246-80.

Недостаток ближайшего аналога: высокий отжиг при температуре 600-650°C не гарантирует достаточную ударную вязкость сталей, подвергающихся сварке, т.к. возможно выделение карбидной сетки в их микроструктуре.

Задача изобретения: обеспечить стабильность высоких значений ударной вязкости свариваемых сталей и отсутствие в их микроструктуре грубой карбидной сетки.

Поставленная задача решается тем, что перед отжигом сваренных деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сваренных деталей.

Таким образом, отсутствие грубой карбидной сетки будет определяться снижением температуры отжига, а снятие сварочных напряжений - увеличенной выдержкой при отжиге.

Для реализации способа выполняют операции.

1. Изготавливают детали под сварку и одновременно - ударные образцы из тех же сталей.

2. Отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой 4,5-5,0 ч.

3. Испытывают образцы с определением ударной вязкости.

4. На микрошлифах испытанных образцов (выборочно) определяют балл карбидной сетки по ГОСТ 8233-56.

5. Оценивают значения ударной вязкости на соответствие требованиям конструкторской документации.

6. Оценивают отсутствие в микроструктуре грубой карбидной сетки баллов 4...6.

7. При необходимости корректируют температуру отжига и отжигают промышленную партию сварных деталей.

8. Контролируют ударную вязкость.

Способ проверен практически путем термообработки ударных образцов, изготовленных из листовой стали 09Г2С с припуском под шлифовку после отжига. Часть образцов отжигали при температуре 650°C с выдержкой 2,0-2,5 ч, другая часть - без отжига. Для сравнения другую партию образцов предварительно нормализовали. Образцы изготовлены типа IX по ГОСТ 6996-66, поперечный надрез радиусом 0,25±0,025 мм выполнен методом оптико-шлифовки. Ударный изгиб образцов выполнен при температуре минус 60°C на копре мощностью 150 Дж. Результаты, показанные в таблице 1 по усредненным данным, подтверждают развитие в структуре стали карбидной сетки и, соответственно, падение ударной вязкости после высокотемпературного отжига при 650°C.

Таблица 1
Влияние отжига на ударную вязкость при отрицательной температуре и микроструктуру стали 09Г2СТермообработкаОбразец, №KCV^-60 Дж/см²Kc, баллНормализацияОтжиг. 650°C 2-2,5 ч   --127,02; 3--235,02; 3--325,04--424,02--532,02--Среднее28,62,6-+65,74; 5-+75,74; 5-+823,03; 4-+93,43; 4-+106,14; 5-+Среднее8,84,1+-1152,04; 5+-1250,02; 3+-1365,02; 3+-1454,04+-1566,04,5+-Среднее57,43,6++1649,03; 4++178,74; 5++1838,04; 5++1984,03; 4++205,74; 5++Среднее37,84,1Примечание: с термообработкой (+), без термообработки (-)

Технический результат предлагаемого способа заключается в возможности стабилизировать значения ударной вязкости на уровне, удовлетворяющем требованиям конструкторской документации, в частности, для шаровых газовых кранов для деталей из стали 09Г2С - не менее 25 Дж/см² (KCV^-60). Это позволяет устранить "сбои" в производстве при ремонтных работах шаровых кранов или при изготовлении другой техники с применением сварки низкоуглеродистых сталей.

Изобретение относится к области машиностроения при изготовлении сварных деталей, в частности при ремонте шаровых газовых кранов. Отжиг для снятия сварочных напряжений выполняют при 450-500°С, но с увеличенной выдержкой до 4,5-5,0 ч. Это предотвращает выделение в микроструктуре сталей грубой карбидной сетки, которая определяет падение ударной вязкости. Температуру оптимизируют с помощью термообработки и испытания пробных ударных образцов. Технический результат: стабилизируются удовлетворительные значения ударной вязкости, устраняются задержки в производстве ремонтных работ шаровых кранов. 1 табл.

Способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей, включающий изготовление деталей под сварку, их сварку и отжиг, определение на образцах ударной вязкости, отличающийся тем, что перед отжигом деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°С, но не ниже 450°С с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сварных деталей.