Способ обработки сварных соединений Советский патент 1991 года по МПК C21D9/50 C21D9/08 

k

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сварного соединения труб. Цель изобретения - обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом, повышение точности размеров и производительности термического оборудования, Зону сварного соединения ускоренно нагревают непосредственно по достижении остывающим сварным швом температуры А г1 -350-500°С в межкритический интервал температур, а затем ускоренно охлаждают до температуры АН - , после чего охлаждение ведут замедленно до температуры 100-200°С, при которой осуществляют обжатие на 3-5%. В результате обработки труб предлагаемым способом время термообработки трубы составляет 60 с. 2 табл

Изобретение относится к металлургии, к термической обработке сварного соединения труб.

Цель изобретения - обеспечение равно- прочности металла шва с основным металлом, повышение точности размеров и производительности термического .оборудования,

Сущность способа состоит в следующем.

Локальную обработку шва и околошовной зоны - зоны термического влияния - ускоренно нагревают непосредственно после сварки по достижении остывающим сварным швом температуры АГ1 350-500°С. Это уменьшает риск образования холодных закалочных трещин и благоприятно влияет на структуру готового изделия в зоне шва, так как при охлаждении стали от температуры порядка 1500°С (температура сварки до комнатной в зоне шва и околошовной зоне)

возникают неоднородные и резко различные по морфологии структуры. Затем нагрев осуществляют в область межкритических температур, что способствует образованию двухфазной структуры, обладающей сочетанием повышенных пластических (за счет ферритной матрицы) прочностных (за счет упрочняющей мартенситно-бейнитной фазы) свойств.

Охлаждение нагретых сварного шва и всей зоны термического влияния осуществляют ускоренно до АГ1 - 20-50°С, далее - на воздухе что обеспечивает образование при комнатной температуре на месте аустенит- ных участков упрочняющей фазы (мартенсит, бейнит). Выбор температурного предела ускоренного охлаждения обусловлен созданием необходимого 20-25% объема упрочняющей фазы, которая обеспечивает в обрабатываемом сварном соединении нужный уровень прочности, не вызывая охрупО 00 4J

ON СО

ел

чивания. Дальнейшее охлаждение до 100 200°С в замедленном режиме устраняет возможность возникновения закалочных напряжений и создает благоприятные условия для деформационного упрочнения без охрупчивания.

При 100-200°С осуществляют конечную операцию деформацию на 3-5%, которая приводит к деформационному упрочнению зоны сварного соединения

Охлаждение после сварки до температур более низких, чем Ам 350°С приводит к образованию структур, нежелательной морфологии, а при охлаждении сварного соединения до температур выше AM - 350°С нетехнологичен, так как трудно успеть осуществить контроль качества сварки

Ускоренное охлаждение до температур A ri 20-50°С определяется некоторым минимальным интервалом,который находится в области ниже AM. Температуру А м 10°С трудно выдержать в реальных условиях и появляется опасность перехода в температуру выше А г1 при изменении химического состава стали в пределах марки. А чем ниже температура ускоренного охлаждения, тем уже сортамент сталей а которые распространяется способ.

Замедленное охлаждение проводят до температур деформационного старения, так как при них осуществляют обжатие.

Обжатие менее 3% не дает эффективного воздействия, а более чем на 5% приводит к заметному изменению размеров, в то время как задача обжатия - только упрочнение и калибровка 3-5%-интервал, при котором степень деформации дает эффект упрочне ния, но не приводит к образованию в шве трещин.

Пример. Трубу ф 168x7,7 мм из стали 22ГЮ с углеродным эквивалентом ,5 в условиях Выксунского метзавода сваривали радиочастотной сваркой. Критические температуры для стали 22ГЮ: Aci 724°C. Асз 873°С, А п -698°С.

После того, как трубу сварили, шов остужали до температур AM - 350 500°С, далее зону шва и околошовную зону нагревали до разных температур выше Ас1, и охлаждали до АГ1 - 20-50°С эмульсией, а после этих температур - на воздухе.

По достижении сварным швом температур в интервале 100-200°С трубу подвергали обжатию на 3-5%. Данные экспериментов приведены в табл 1.

Такие же трубы из той же стали термс- обработали по противопоставленному способу С отпуском при 640°С погпе охлаждения из МКИ до температуры цеха

Дня этого пришлось снизить скорость стана, чтобн согласовать ее со скоростью нагрева под отпуск и скоростями охлаждения из МКИ Опробование проводили в двух

вариантах: 1-й - скорость охлаждения из МКИ соответствует скорости ускоренного охлаждения по заявленному способу; 2-й - скорость охлаждения из МКИ соответствует замедленному охлаждению по заявленному

0 способу. При этом испыт Н1 затраты времени и энергии.

Результат ы испытаний и сравнения сведены в табл 2.

Из табл 2 видно, что равнопрочность с

5 основным металлом заявленным способом достигалась практически после охлаждения из МКИ. Однако эта прочность необходимая, нонедостаточная Гарантированная

0 прочность и допустимая овальность получаются после калибровки. Прочность в среднем становится несколько выше, чем максимальная прочность основного металла, но все равно того же порядка, что и у

5 основного металла Противопоставленным способом в 1 варианте достигнута прочность более высокая чем у основного металла. Это может стать причиной трещинообразо- вания. Напряжения возникающие при

0 этом, снимаются высоким отпуском. Но и до высокого отеска появление в металле микротрещин не исключено из-за более высокого содержания в структуре упрочняющей фазы до35-4ол(, При охлаждении из МКИ

Ь со скоростью 2 варианта зона сварного шва не достигает уривня прочности основного металла. Промежуточные скорости охлаждения (между 1 и 2 вариантами) не обеспечат стерильных результатов из-за разброса

0 содержания упрочняющей фазы связанного с разбросом состава стали в пределах марки. Овапьность примерно вдвое выше.

Сравнение энергозатрат на калибровку и на отпуск показано, что последний привоЬ ди) к значительно большим затратам.

Включение в процесс производства руб отпуска после охлаждения из межкри- гического интервала заставляет снизить скорость всего стана, а это значит, что по

0 противопоставленному способу выпуск груб составит 200 шт. за смену, а по заявленному 340 шт. за смену, так как время термообработки составит 100 сек на 1 трубу, вмести 60 соответственно.

оФормула изобретения

Способ обработки сварных соединений, преимущественно обсадных труб, включающий охлаждение после сварки до заданной температуры, нагрев от этой температуры шва и околошовной зоны до АсгАсз и охлаждение, отличаю щийся тем, что. с

целью обеспечения равнопрочное™ металла шва с основным металлом, повышения точности размеров и производительности процесса, охлаждение после сварки ведут до Аг1 - 35(Ь500°С, охлаждение из интервала АсгАсз осуществляют до 20СЫОО°С со скоростью, обеспечивающей образование 20-25% мартенситно-бейнитной смеси и затем проводят пластическую деформацию сварного шва на 3-5%.

Таблица I

Таблица2

0,25

IffQO

60

0,50

3000

100