Способ сварки плавлением Советский патент 1987 года по МПК B23K9/16 B23K28/00 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам сварки плавлением конструкций из применяемых в химическом мапганострое- НИИ коррозионностойких высококремнис- тых хромоникелевых сталей аустенитно- го класса.

Целью изобретения является повышение механических свойств сварных соединений путем повышения пластичности.

Способ осуществляют след;7ющим образом.

Пример 1. Для количественной оценки воздействия скорости нагрева на ветви нагрева и диапазона температур термического цикла сварки (ТЦС) на механические свойства (пластичность) соединений .испытывали образцы из стали марок ЭП-794 и 3FI-6S4s которые подвергали сварке со следующими регулируемыми тепловыми условиями. Одну партию образцов (партия №1) I сваривали без учета скорости нагрева на ветви нагрева ТЦС и дополнительного принудительного охлаждения на ветви падения температур ТЦС. Другую партию образцов (партия № 2) сваривали с принудительным охлаждением шва и околопювной зоны соединений со скоростью не менее 200°С/с путем подачи хладагента (воды) в процессе сварки в специально подготовленные в образцах пазы. Последнюю партию об разцов (партия № 3) сваривали по предлагаемому способу, т.е. процесс сварки вели с учетом скорости нагрева в диапазоне температур 1000-500°С на ветви нагрева температур ТЦС и последующим принудительным охлаждением (со скоростью не менее 200°С/с) на ветви падения температур ТЦС. При этом скорость нагрева на ветви нагрева ТЦС при сварке образцов обеспечивали примерно равной 0|2U; 30; 40; 60; 70 и 80°С/с за счет варьирования значений погонной энергии процесса, относительной величины валиков и с помощью предварительного нагрева.

В процессе испытаний определяли среднюю скорость нагрева характерных зон сварных соединений, которую находили как частное от деления интервала температур на продолжительность пребывания в нем металла.

Во всех случаях температуру контролируемых зон регистрировали с помощью стандартного оборудования (тонкие термопары, потенциометр ЭП-600). Про

0

5

0

должительность пребывания металла в заданом интервале температур устанавливали экспериментально и с помощью известных аналитических зависимостей. Все сварные образцы подвергали механическим испытаниям на разрыв и угол загиба, что позволяло оценить влияние способа сварки на пластические свойства.

В таблице представлены результаты испытаний сварных образцов.

При осуществлении сварки образцов партии № 1 резко снижаются пластические свойства металла сварных соединений. Так, угол их изгиба не превышает 10 град., а-относительное удлинение шва и околошовной зоны - 5%.

Угол загиба у сварных соединений партии № 2 не превьш1ает 70 град. , а значения относительного удлинения в участках околошовного металла и швов составляют не более 15 и 10% соответственно, т.е. такие свойства соединений значительно уступают пластичности основного металла, вследствие чего требуют последующей термической обработки.

Применение контролируемых скоростей нагрева на ветви нагрева ТЦС при сварке образцов обеспечивает высокую (практически на уровне основного металла) исходную пластичность соединений высококремнистых хромоникелевых 5 аустенитных сталей,что связано со

структурными превращениями в указанных сталях и объясняется предотвращением выделений в структуре металла ответственных за его охрупчивание

0 силицидных фаз. Скорость нагрева на ветви нагрева ТЦС.должна быть не менее . Бол1ее низкие скорости нагрева, увеличивая продолжительность пребывания сварного соединения в спо45 собствующем воделениюсилицидной фазы интервале температур, равном 600- , предотвращают охрупчивание в меньшей степени.

Пример 2. При разработке технологического процесса сварки особо ответственных конструкций из коррозионностойких высокодремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса анализу подвергали конструктивное

55 оформление узла - толщину свариваемого металла, тип сварного соединения, а также теплофизические свойства стали. С помощью известных аналитических зависимостей (а в отдельных слу50

31

чаях экспериментально) рассчитывали (устанавливают экспериментально) тер мический цикл (скорость нагрева в ин тервале 600-900 с на ветви нагрева ТЦС), характерньш для. предлагаемого способа сварки, т.е. его тепловых ус ловий. Аналогично оценивали и ско- рость охлаждения на ветви падения ТЦС. Если расчетные (экспериментально установленные) скоростк нагрева (и охлаждения) составляли 60 С/с, то процесс сварки вели без применения каких-либо специальшлх мер, учитывая, что в этом случае гарантирована заданная пластичность сварных соединений - на уровне основного металла. Если определяемая скорость нагрева (и охлаждения) ниже, применяли специальные методы для ее повьппения - производили сварку узкими валиками малого объема, увеличивали энергию процесса, использовали предварительный подогрев и т.д.

Изобретение может быть использовано во всех отраслях машиностроения, специализирующихся в области сварки констр5гкций из коррозионностойких

Опыт

200

л

250 300 1000-500 200

То же То же - - |1 11

-.- 900-600

33502

высококремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса. Особенно перспективно его применение в хими- ческом машиностроении при производстве Ответственной реакционной аппаратуры, оно может быть использовано также в энергетическом и атомном машиностроении при изготовлении узлов и деталей из указанных сталей.

10

Формула изобретения

Способ сварки плавлением преиму- ществвнно коррозионностойких высококремнистых хромоникелевых сталей аустенитного класса, включающий принудительное охлаждение шва околошовной зоны на ветви падения температур тер- мического цикла со скоростью не менее 200 с/с, отличающий-- с я тем, что, с целью повышения механических свойств сварных соединений путем повышения пластичности, сварку ведут при нагреве околошовной зоны и шва в диапазоне 600-900 С температур нагрева термического цикла со скоростью не менее 60°С/с.

Ударная вязПримечание. Опыты I и 2 аналоги; опыты 3-5 прототип. Свойства сталей ЭП-794 и ЭИ-654 в исходном состоянии: относительное удлинение - 30-40%; ударная вязкость - 1,2-1,6 МДж/м и угол загиба 180 град, - приняты за показатель (критерий) качества сварных соединений.

Редактор А.Лежнина

Составитель Л.Назарова Техред В. Кадар

Заказ 3908/13Тираж 974Подписное

ВННИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уя. Проектная, 4

Продолжение таблицы

30-401,4-1,6

35-401,4-1,6

20-250,9-1,2

20-251,0-1,2

Корректор Л.Бескид

Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки плавлением конструкции из применяемых в химическом машиностроении высококремнистых хромоникелевых коррозионно- стойких сталей аустенитного класса. Целью изобретения является повьшение качества сварных соединений путем обеспечения высокой пластичности металла шва и околошовной зоны за счет применения контролируемой скорости нагрева, равной не менее 60 С/с, в диапазоне температур 600-900 Сна ветви нагрева термического цикла сварки. Возможность обеспечения высокой пластичности у соединений высококремнистых хромоникелевых аустенитных сталей обеспечивается за счет структурных превращений и предотвращения выделения в структуре металла ответственных за его охрупчивание силицид- ных фаз. 1 табл. с