Способ оценки склонности сварочных материалов к образованию пористости Советский патент 1987 года по МПК B23K28/00 

Изобретение относится к сварке, в частности к способу оценки качества сварных соединений, и может быть использовано преи- муш,ественно в ремонтных работах трубопроводного транспорта для определения оценки склонности сварочных материалов к порообразованию, вызванному наличием наполнителя, содержащего влагу.

Цель изобретения - обеспечение достоверности и повышение точности оценки при испытании сварочных материалов, применяемых в ремонтных устройствах трубопроводов.

На сЬиг. 1 изображен получаемый образец для оценки склонности сварочных материалов к образованию пористости, вид сверху; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - ремонтное устройство трубопровода.

Способ осуществляют следующим образом.

ность пластины 1. После окончания сварочного процесса ведется контроль на наличие пористости в щвах, при это.м замеряют минимальное расстояние, мри котором в щве не

5 образуется пористости. В результате проведения таких испытаний выбирается оптимальный состав сварочного материала-наполнителя и минимальное расстояние ведения сварочного процесса без образования пористости шва, которое закладывается в раз меры ремонтной конструкции трубопровода. Отсутствие герметизации участков стыков между металлом накладной пластины 4 и пластины 1 с канавками 2 по граням 6, 5, 8 ведет к уменьшению точности имитации

,г естественных условий порообразования в последнем шве замкнутой ремонтной конструкции трубопровода с наполнителем, содержащим влагу. Введение же сварочного процесса по данным участкам требует необоснованного увеличения времени изготовления

В пластине 1 выполняют канавки 2 дли- 20 технологической пробы и расхода сварочных

35

ной L, шириной С на заданную, глубину, которые заполняют наполнителем 3 - материалом-возбудителем пор, при этом канавки выполняют на расстоянии друг от друга,

равном б+К, где б (birlx)xS, а X - коэф- 25

фициент теплопроводности материала пластины с канавками; Тн - температура нагрева данной пластины при сварке; Гк - температура кипения наполнителя; Q - количество теплоты сварочного процесса, обусловленное температурным режимом ведения сварочного процесса (I - силой сварочного тока; и - напряжением электросварочного процесса); S - площадь поперечного сечения, подвергаемая данному тепловому процессу (обусловленная скоростью выполнения сварки); К - толщина впоследствии накладываемых на канавки пластин 4.

После заполнения канавки 2 покрывают пластинами 4, имеющими .форму прямой призмы с основанием в виде прямоугольной трапеции, параллельные грани 5 и 6 которой перпендикулярны линии канавки. При этом длина наибольшей грани 6 не более б+с, наименьшей грани 5 - не менее С. Канавки накрывают так, что скошенна я грань 7 накладной пластины 4 ориентирована под острым углом а к линии канавки 2, а грань 8 параллельна канавке.

Для того, чтобы образующийся газ не выходил из полости заплаты при кипении влаги в наполнителе, что существенно сказывается на точности проведения испытаний, участки между гранями 6, 5 и 8 накладных пластин 4 и пластиной 1 герметично закрывают любым из известных способов (например, шлаковатой). Далее ведут наплавку контрольного шва 9 за один проход к граням 7 накладных пластин 4 в направлении от участков, максимально удаленных от канавок, к месту их выхода на поверхматериалов, что повышает стоимость проведения данных испытаний. При наложении контрольного шва 9 нахлесточного соединения между гранями 7 и металлом пластины 1 в направлении от участка грани 5 к участку грани 6 уменьшается точность проведения данной технологической пробы, поскольку максимальная теплота, полученная от наложения . предыдущего участка шва 9, сказывается на показателях пористости последующего участка шва 9 по линии сварки. При ведении сварочного процесса в обратном направлении согласно предлагаемому способу вклад теплоты от наложения предыдущего участка металла в показания по пористости последуюш,его участка шва значительно меньше, чем увеличивает точность проведения данных испытаний. Расположение канавок на расстоянии более б-(-/( ведет к необоснованному увеличению материалоемкости используемого образца. Это связано с те.м, что на данных

40 расстояниях ведения сварочного процесса выделение газа из наполнителя несущественно. При обосновании величины расстояния необходимо учитывать и величину катета накладываемого шва, максимальная величина которого при условии выполнения шва за

45 один проход равна толщине К накладываемой пластины. Кроме того, расположение канавок на данном расстоянии друг от друга позволяет оптимально использовать площадь пластины для проведения этой технологической пробы, т. е. на минимально возможной площади пластины 1 разместить максимально возможное количество канавок 2.

Форма пластин 4 в виде прямой призмы с основанием в виде прямоугольной трапеции, параллельные грани которой перпендикулярны линии канавки, выбор размеров и их расположение относительно канавок в пластине являются оптимальными, отклоне50

55

ность пластины 1. После окончания сварочного процесса ведется контроль на наличие пористости в щвах, при это.м замеряют минимальное расстояние, мри котором в щве не

образуется пористости. В результате проведения таких испытаний выбирается оптимальный состав сварочного материала-наполнителя и минимальное расстояние ведения сварочного процесса без образования пористости шва, которое закладывается в размеры ремонтной конструкции трубопровода. Отсутствие герметизации участков стыков между металлом накладной пластины 4 и пластины 1 с канавками 2 по граням 6, 5, 8 ведет к уменьшению точности имитации

естественных условий порообразования в последнем шве замкнутой ремонтной конструкции трубопровода с наполнителем, содержащим влагу. Введение же сварочного процесса по данным участкам требует необоснованного увеличения времени изготовления

технологической пробы и расхода сварочных

5

5

материалов, что повышает стоимость проведения данных испытаний. При наложении контрольного шва 9 нахлесточного соединения между гранями 7 и металлом пластины 1 в направлении от участка грани 5 к участку грани 6 уменьшается точность проведения данной технологической пробы, поскольку максимальная теплота, полученная от наложения . предыдущего участка шва 9, сказывается на показателях пористости последующего участка шва 9 по линии сварки. При ведении сварочного процесса в обратном направлении согласно предлагаемому способу вклад теплоты от наложения предыдущего участка металла в показания по пористости последуюш,его участка шва значительно меньше, чем увеличивает точность проведения данных испытаний. Расположение канавок на расстоянии более б-(-/( ведет к необоснованному увеличению материалоемкости используемого образца. Это связано с те.м, что на данных

0 расстояниях ведения сварочного процесса выделение газа из наполнителя несущественно. При обосновании величины расстояния необходимо учитывать и величину катета накладываемого шва, максимальная величина которого при условии выполнения шва за

5 один проход равна толщине К накладываемой пластины. Кроме того, расположение канавок на данном расстоянии друг от друга позволяет оптимально использовать площадь пластины для проведения этой технологической пробы, т. е. на минимально возможной площади пластины 1 разместить максимально возможное количество канавок 2.

Форма пластин 4 в виде прямой призмы с основанием в виде прямоугольной трапеции, параллельные грани которой перпендикулярны линии канавки, выбор размеров и их расположение относительно канавок в пластине являются оптимальными, отклоне0

5

ние от которых с одной стороны ведет к необоснованному увеличению материалоемкости используемого образца, с другой - к отсутствию условий свободного выхода образующихся газов при нагреве наполнителя в окружающее пространство, что в результате уменьшает точность определения склонности испытываемых сварочных материалов к образованию пористости.

Пример. На пластине из стали 17ГС толщиной 14 мм было выполнено 6 канавок глубиной 8 мм, шириной 10 мм и длиной 140 мм на расстоянии 128 мм друг от друга. Затем канавки полностью заполнялись бетоном, содержащим 3,0% воды. После этого канавки покрывались пластинами толщиной 8 мм, имеющими форму прямой призмы с протяженностью наименьшей грани поперечного сечения 10 мм, наибольшей - 130 мм. Величина грани вдоль линии канавки 140 мм. Стыки между накладными пластинами и пластинами с канавками у всех граней накладной пластины, кроме грани, расположенной под острым утом к линии канавки, плотно закрывались шлаковатой. Затем в месте свободного стыка выполнялось нахлесточное соединение путем наплавки присадочного материала у углового шва. Сварной шов у первых двух канавок выполняется электродом УОНИ 13/55, у последующих двух - электродом ФОКС ЕВ-50, а у остальных - электродом LW-52VI.

Режим ведения сварочного процесса: ток А; напряжение В; скорость сварки ,3 см/с; количество проходов - 2. После этого рентгеновским способом проводился контроль качества сварных швов. При контроле качества сварных щвов было установлено, что минимальное расстояние расположения шва нахлесточного соединения, при котором в шве не образуется пористость, для электрода УОНИ 13/55 равняется 65 мм, для электрода ФОКС ЕВ-50 - 50 мм, для электрода LW-52H - 40 мм. Таким образом, наилучшим электродом является LW-52M. В результате проведения таких испытаний был определен оптимальный состав электрода и конструктивные размеры ремонтного устройства трубопровода, и.мею- щего наполнитель, содержащий влагу. На фиг. 3 изображено ремонтное устройство нефтепровода 10 диаметром 530X8 мм, наложенное на место I1 повреждения и представляющее собой заплату 12 с подкладным кольцом 13,приваренным к телу трубы швами 14 и соединенным с заплатой 12 в виде прямоугольника нахлесточным соединением 15. Пространство, образованное подкладным кольцом 13, заполнялось бетоном 16, затем покрывалось заплатой 12 и соединялось с подкладным кольцом щвом, выполненным на расстоянии 9 (40 мм) от внутренней боковой поверхности кольца электродом LW-52H. Швы 14 выполнены до заполнения бетоном электродами УОНИ 13/55. Это позволило получить сварные швы ремонтного устройства нефтепровода с наполкителем, содержащим влагу, высокого качества, что обусловливает повышенную надежность и долговечность самого ремонтного устройства в процессе эксплуатации .нефтепровода.

Предлагаемый способ-оценки склонности

сварочных материалов к образованию порис- т ости в конструкциях с наполнителем, содержащим влагу, позволяет подобрать оптимальные составы сварочного материала, материала подкладной пластины и наполнителя.

15

Формула изобретения

1. Способ оценки склонности сварочных материалов к образованию пористости, включающий выполнение на .металлических плас0 тинах канавок, заполнение их дозированным количеством материала-возбудителя пор, содержащего стабильное количество влаги, наплавку контрольного нлва и определение критерия оценки стойкости швов против пористости, отличающийся тем, что, с целью обеспечения достоверности и повышения точности оценки при испытаниях сварочных материалов, применяемых в ремонтных устройствах трубопроводов, на поверхность пластин в зонах канавок размещают дополнительные

Q пластины со скошенной по крайней мере одной гранью, ориентируя ее этой гранью под. острым углом к канавке, герметизируют участки между пластиной с канавками и нескошенными гранями дополнительной пластины, выполняют контрольный шов по

5 скощенной грани в направлении от участков, максимально удаленных от канавок, к месту их выхода на поверхность пластин, и за критерий оценки стойкости швов против пористости принимают минимальное расстояние шва от боковой поверхности грани,

0 при котором материал-возбудитель не вызывает пористости в направленном металле. 2. Способ по п. I, отличающийся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости испытаний, канавки выполняют на расстоянии друг от друга не более ., где

б (()xS, а А, - коэффициент теплопроводности материала пластины с канавками; Тн - температура нагрева данной пластины при сварке; Гк - температура кипения наполнителя; Q - количество тепло0 ты сварочного процесса, обусловленное температурным режимом сварочного процесса; S - площадь поперечного сечения, подвергаемая данному тепловому процессу; К - толщина дополнительных пластин, длина наибольшей грани которых не более б-f-C, а

5 наи.меньшей - не менее С, где С - ширина канавок.

фиеЛ

Изобретение относится к области сварки, в частности к способу оценки качества сварных соединений к образованию пористости, вызванной наличием наполнителя, содержащего влагу, и может быть использовано преимущественно в ремонтных работах трубопроводного транспорта. Целью изобретения является обеспечение достоверности и повышение точности оценки. Для этого на металлических пластинах (П) выполняют канавки, заполняют их дозированным количеством материала-возбудителя пор, содержащего влагу. Канавки (К) накрывают П, по крайней мере одна из граней которых ориентирована под острым углом к К, по направлению которой на линии стыка накладной П и П с К производят наплавку контрольного шва в направлении от участков, максимально удаленных от К, к месту их выхода на поверхность П. Перед ведением сварки участки стыка между накладными П и П с К у остальных граней герметизируют. За критерий оценки стойкости швов против пористости принимают минимальное расстояние шва от боковой поверхности грани, при котором материал-возбудитель не вызывает пористости в наплавленном металле. К выполняют определенной длины, глубины и на заданном расстоянии друг от друга. При этом возможно подобрать не только оптимальный состав сварочных материалов, но и материал подкладных П, состав наполнителя. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (С (Л со ю со ;о оо ел