Способ контактной стыковой сварки оплавлением разнотолщинных деталей Советский патент 1984 года по МПК B23K11/04 

f10 Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением деталей, имеющих различную толщину. При сварке оплавлением установленные в зажимах машины свариваемые детали первоначально оплавляют с заданным общим припуском на оплавление, а затем осаживают. Известны способы контактной стыковой сварки оплавлением деталей одинаковой толщины с одинаковой конфигурацией свариваемого сечения, согласно которым свариваемые детали устанавливают в зажимах сварочной машины, затем центрируют и после этого сваривают. Центровка деталей производится с тем или иным допуском. На таких деталях как контейнерные трубы (трубопроводы контейнерных систем) и железнодорожные рельсыпревышение в зоне сварки кромки одной свариваемой детали над кромкой другой свариваемой детали. т.е. смещение свариваемьк кроМок, допускают не более 0,5 мм с последукицей сошпифовкой образовавшегося выступа на значительной длине выступающей детали. При контактной стыковой сварке оплавлением газопроводных труб большого диаметра 620-1420 мм, с толщиной стенок 10-25 мм, их центровку производят с допуском на смещение cвapивae шx кромок до 2-4 мм после осадки, т.е. в готовом соединении . При сварке деталей, имеющих одинаковую толщину, например, труб, листов с дoпycти alIми смещениями кромок, способы контактной стыковой сварки оплавлением обеспечивают получение качественный соединений, при сварке разнотолщинных деталей, имекщих с одной стороны допустимью смещения кромок, а с другой стороны - недопустимые, эти способы не обеспечивают получение качественных соединений. Известен также способ контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением с программным регулированием напряжения и скорости оплавления для деталей, отличакяцихся по толщине до . Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает качес венных соединений при сварке раз,нотолщинных деталей со смещенными несимметрично кромками. Суть недостат ка заключается в том, что при допустимом превьппении кромки тонкой детали над толстой U ( с противоположной 97 стороны свариваемых деталей кромка толстой детали выступает над кромкой тонкой детали на величину Aj , превьшакщую допустимую Д на разность толщин свариваемых деталей, т.е. Ьг-Й,(8т/1-&тн) технологическим соображениям на некоторых сварных изделиях допускается, например, смещение внутренних кромок при сварке разнотолщинных газопроводных труб большого диаметра при допустимом смещении наружных кромок. Однако при зтом в некоторых случаях не удается получить качественного соединения, Вышесказанное хорошо прошшюстрировать следующим примером, При сварке труб 1420 мм с толщиной стенок 19 и 16 мм в сварном соединении допускают смещение кромок на наружной поверхности Д до 4 мм. Следовательно, по внутренней стороне труб смещение кромок 2 составит Л,-Л,4(8уд-STH 4+(19-16). /Проведенньми исследованиями установлено существование определенного предела , характеризующего величину смещения кромок, превышение которого нарушает равномерность оплавления свариваемых торцов труб, т.е. части торцов, а именно кромок со смещением, превышакщим предел С . В этом случае выступающая кромка более толстой детали не будет оплавляться. В результате эти участки торцов образуют так называемую крышу, что влечет за собой нарушение стабильности процесса оплавления и появление в зоне соединения (в сварном у крышки различного рода дешве) фектов: непроваров, окисных пленок, которые снижают прочность соединения, по сравнению с прочностными характеристиками основного металла. Вйесте с тем контактная стыковая сварка оплавлением разнотолщинных деталей, таких как трубы, листы, значительно расширяет объём использования предлагаемого способа соединения деталей в промьшшенности. В ряде слу чаев, например при строительстве мощных магистральных трубопроводов в районах Северо-Западной Сибири с использованием контактной стыковой сварки соединение разнотолщинных труб является необходимым. Это объясняется тем, что отдельные участки газопровода имеют различную категорию, предусматривающую применение труб с различной толщиной стенок. Например, на участке протяженностью 50 км может быть около 100 стыков, выполненных и разнотолщинных труб с толщиной стенок 18,7 и15,7 мм (проект трубопровода диаметром 1420 мм Уренгой-Петровск). Цель изобретения - повышение качества соединения собранного с допус тимым превышением в зоне сварки кром ки свариваемого торца тонкостенной детали над кромкой свариваемого торц толстостенной детал. Цель достигается тем, что согласн способу контактной стыковой сварки оплавлением разнотолщинных деталей, при котором детали устанавливают в зажимах сварочной машины, оплавляю с заданным общим припуском на оплавление и осаживают, перед сваркой на поверхности тонкостенной детали, над которой имеется превышениекромки то стостенной детали, параллельно свариваемой кромке образуют технологическое утолщение, имекицее электричес кий контакт с поверхностью детали, при этом высоту технологического уто щения детали определяют из зависимос ти + Ь+Сот-д, где 8г и &, - толщина соответственно толстой и тонкой деталей; U1 - величина допустимо го превышения кром ки тонкой детали над кромкой толсто детали; h - высота технологического утолщения детали; опл коэффициент, учиты вающий степень оплавления смещенных кромок, расстояние между кромкой технологиче кого утолщения, ближней к свариваемо му торцу,, и этим свариваемым торцом устанавливают не больше высоты техно логического утолщения, а ширину технологического утолщения определяют равной 1,0-1,5 половины общего при,пуска на оплавление. Физическая сущность изобретения заключается в том, что, произведя одностороннее утолщение детали, например, путем наплавки валика J пpeдe ленной высоты на поверхность одной из деталей, над которой имеется превьш1ение кромки другой детали, или установки кольца, тем самым изменяют условия оплавления, главной особенностью которого является то, что выступающая кромка находится в тех же условиях, в которых будут находиться все другие кромки свариваемых торцов. В результате этого выступающая кромка не будет образовывать крышу, что, в свою очередь, .повышает качество соединений. Коэффициент Сл„. имеет физический смысл, связанный с возможностями процесса оплавления. Действительно, в процессе оплавления выступающая кромка может разогреваться только за счет притока тепла от близлежащих участков свариваемых торцов, которые нагреваются в результате непосредственного контактирования двух деталей и.за счет расплавленного металла, часть которого попадает на выступающую кромку. А одной из наиболее естественных причин оплавления выступающей кроМки является ее бомбардирование частицами расплавленного металла, вьшетающими со скоростью 60 м/с. При столь высоких скоростях вылета небольшие частицы приобретают достаточное усилие, необходимое для разрушения выступающей кромки, нагретой до температуры, близкой средней температуре металла . на поверхности свариваемых торцов. Для большого диапазона свариваемых толщин 22-25 мм коэффициент 3-4. Для толпщн менее 12 мм 0.2-3. Для толщин свыше 25 мм CQ 4-5 мм. Некоторое увеличение коэффициента Сдпл с увеличением толщины свариваемых деталей объясняется тем, что по мере увеличения толщины деталей увеличивается количество оплавившегося в единицу времени металла, воздействующего на выступающую кромку. Предлагаемый способ сварки позволяет не только получить качественные соединения при сварке разнотолщинных труб, но и увеличить площадь шва за счет выступающей кромки и наплавленного валика, если технологическое утолщение произвести за счет наплавки валика. Дпя того, чтобы создать-благоприятные условия для формирования шва в месте выступакнцей кромки и валика, расстояние меязду кромкой самого валика (планки или кольца), ближней к свариваемому торцу, и этим торцом не должно превышать высоты технологичес кого утолщения. При этом ширину вали ка (планки или кольца) устанавливают равной 1,0-1,5 половины общего припуска на оплавление. Примером конкретного выполнения изобретения может служить сварка газ проводных труб диаметром 1420 мм с толщиной стенок 18,7 и 15,7 мм. При сварке таких труб конечное смещение кромок свариваемых торцов может быть до 4 мм. Общий припуск на оплавлени 36 мм. . Ширину валика устанавливают равны bnifltt. . -„--1, мм. id Кромку валика, которая находится свариваемого торца, располагают от этого торца в 24 мм. Высоту валика h определяют тИ ,, + Ь + С При сварке указанных труб С 3,5 мм, поэтому Ь глU1 тц-Соп 18,7+i-15,7- ,,5 мм. Аналогичным способом производят определение высоты или толпщны и шйрины планки или кольца. В качестве следующего примера мо жет служить сварка газопроводных труб с толщиной стенок 15,7 и 12,7 мм. Принимая во внимание вышеуказанны условия на сборку и сварку труб боль шого диаметра, устанавливают ширину валика: ..1,рЛ|. ,,0 18 мм. Кромку валика, которая находится у свариваемого торца, располагают в 24 мм от этого торца. Высоту валика h определяют: мм, поэтому , h 15,7+4-12, мм. Аналогичным способом проводят определение высоты и ширины планки или кольца. Тогда при сварке труб с толщиной стенки 25,4 и 22 мм ширину валика устанавливают исходя из следующего выражения:опд.ОБЩ . с 36 . с о-, ,, мм. Высоту валика h определяем: И ти Ь СоплПусть CQJ, 5 мм, тогда h + h 25,4+4-22-5 2,4 мм. , Предлагаемый способ позволяет поучать высококачественные соединения при сварке разнотолщинных труб. Высокое качество соединений, вьтоляемых предлагаемым способом, подтвердается металлографическими исследова-, иями. Применение предлагаемого способа варки значительно повысит эффектив- ость строительных работ.

1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ РАЗНОТОЛЩИННЫХ ДЕТАЛЕЙ, при котором детали уставав-. ливают в зажимах сварочной машины с заданным общим припуском, оплавляют и осаживают,, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения собранного с допустимым превышением в зоне сварки кромки свариваемого торца тонкостенной детали над кромкой свариваемого торца толстостенной детали, перед сваркой на поверхности тонкостенной детали, над которой имеется превьш1ение кромки толстостенной дета.ли, параллельно свариваемой кромке образуют технологическое утолщение, имеющее электрический контакт с поверхностью детали, при этом высоту технологического утолщения детали определяют из зависимости,тц Ь4Со„,, где О-сд - OTH толщина соответственло толстой и тонкой деталей; Л, величина допустимого превьш евия кромки тонкой детали над кромкой толстой детали; h высота техвологического утолщения детали; .Опл коэффициент, учиты вающий степень оп(Л лавления смещенных кромок, расстояние между кромкой технологического утолщения, ближней к свариваемЬму торцу, и этим свариваемьм торцом устанавливают не больше высоты техно- логического утолщения, a ширину технологического утолщения определяют i со равной 1,0-1,5 половины общего припус4 ка на оплавление. 05 2.Способ ПОП.1, отличающ и и с я тем, что технологическое СО утолщение образуют путем наплавки ва лика. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что технологическое утолщение образуют путем установки планки. 4.Способ по П.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сварки разнотолщинных труб, технологическое утолщение образуют путем установки кольца.