Способ сварки кольцевых соединений магнитоуправляемой дугой Советский патент 1992 года по МПК B23K9/08 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам для сварки кольцевых соединений, преимущественно труб с трубными решетками, электрической дугой, вращающейся в магнитном поле и может быть использовано в энергетическом и нефтехимическом машиностроении.

Известен способ сварки кольцевых швов, при котором сварка производится с помощью кольцевого электрода и вращающейся, электрической дуги, перемещаемой по периметру шва постоянным магнитным полем;

Однако из-за возможности доступа к трубной решетке только с наружной стороны этот способ не позволяет качественной сварки труб с трубными решетками.

Наиболее близким к предлагаемому является способ для нагрева металлических деталей бегущей электрической дугой, перемещаемой магнитным полем. Способ заключается в попеременном изменении направления вращения дуги в результате

1Л

изменения направления магнитного потока, При этом электрическая дуга попеременно смещается к наружной поверхности трубы и электрода при нарастании воздействия магнитных сил и к внутренней кромке при снижении воздействия магнитных сил,

Недостатком известного способа являются неравномерная глубина проплавления по периметру кольцевого шва и местные подплавления торца неплавящегося кольцевого электрода вследствие регулярной локализации более эффективного нагрева во время уменьшения скорости перемещения дуги при ослаблении управляющего магнитною поля на определенных участках периметра шва и торца электрода за счет регулярности имметричного реверсирования вращения уги. В результате снижаются качество варки и стойкость неплавящегося электрода.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем равномерного проплавления свариваемых кромок по всему периметру шва и повышение стойкости неплааящерося электрода путем устранения локальных перегревов его рабочего горца.

Поставленная цель достигается тем, что управляющее реверсируемое магнитное поле формируют асимметричным, а перед реверсом магнитного поля его кратковременно отключают.

Новым в предлагаемом способе является асимметричность управляющего реверсируемого магнитного поля и кратковременные его отключения перед реверсом. Асиммет зия управляющего реверсируемого магнитного поля может осуществляться путем изменения амплитуды или длительности противоположных полупериодов тока управляющего электромагнита. Во время меньших амплитуд или меньшей длительности полупериода тока управляющего электромагнита, а также во время кратковременных отключений- последнего, движение сварочной дуги замедляется. При этом определенные части периметра шва и торца электрода прогреваются интенсивнее,возрастает глубина проплавления металла шва. В полупериоды большей амплитуды и длительности тока управления электромагнита аналогично изменится управляющее реверсируемое асимметричное магнитное поле и, следовательно, сварочная дуга совершает большее вращательное движение по кольцевому контуру в направлении вращения дуги, соответствующим полупериодом с большей длительностью и амплитудой тока электромагнита, что обеспечивает периодическое поступательное движение зоны интенсивного нагрева, по кольцевому контуру в направлении вращения дуги, соответствующим полупериодом с большей амплитудой и длительностью тока электромагнита, В результате достигается равномерное увеличение глубины проплавления по всему кольцевому периметру шва и устранение локальных подплавлений торца неплавящегося электрода и повышение его стойкости.

На фиг. 1 представлен пример асимметричного формирования управляющего реверсируемого магнитного поля путем изменения амплитуды противоположных полупериодов тока электромагнита ki 5 Ika. где ki амплитуда тока в первом полупериоде, а длительности полупериодов равны ti t2, где ti - длительность первого полупериода, ta -. противоположного полупериода. На фиг. 2 представлено тоже самое с отключениями магнитного поля в течение времени паузы tn перед реверсом поля путем кратковременного отключения электромагнита. На фиг. 3 представлен пример асимметричного формирования управляющего реверсируемого магнитного поля путем изменения длительности противоположных полупериодов тока электромагнита

ti t2 с его кратковременными отключениями, где амплитуда тока противоположного полупериода Iki и первого полупериода Ik2 равны, а длительности тока первого полупериода ti и противоположного полупериода

0 не равны, соответственно не равны длительности пауз тока после первого полупериода tni и после прот/зоположного полупериода tn2. Возможно одновременное сочетание

асимметричного формирования упраляющего реверсируемого магнитного поля пу. тем изменения амплитуды lki Ik2 и длительности ti t2 противоположных полупериодов тока электромагнита,,.

0г

Сварку по этому способу производят

следующим образом. Устанавливают сварочное устройство концентрично продольной оси ввариваемой трубки с заданным

5 дуговым промежутком. Устанавливаются требуемые технологией величины времени остановов дуги и асимметрия амплитуд или длительностей противоположных полупериодов реверсирования. Включают питание

0 электромагнитного устройства и в дуговом промежутке создают асимметричное реверсируемое магнитное поле. Возбуждают сварочную дугу. Взаимодействие магнитного поля дуги с магнитным полем электромагнитной катущки приводит к асимметричному реверсированию враа1ения дуги с кратковременными остановками ее во время смены направления вращения. Во время замедленного движения и кратковременQ ных остановок дуги определенные части торца электрода и периметра шва прогреваются более эффективно, глубина проплавления возрастает, В полупериоды большей длительности и амплитуды тока управления

с магнитной катушки дуга совершает большее вращательное перемещение по кольцевому контуру, что в противоположные полупериоды меньшей длительности и амплитуды, В результата зона эффективного

П нагрева получает одностороннее поступательное движение по кольцевому контуру в направлении вращения дуги, соответствующим полупериодом тока электромагнита с большей длительностью и амплитудой, что

е позволяет достичь равномерное увеличение глубины проплавления с качественным формированием металла по всему кольцевому периметру шва, устранение локальных подплавлений торца неплавящегося электрода и повышение его стойкости.

Пример 1. Сваривались трубы с трубными решетками из стали 12x18 Н 10 Т с асимметрией амплитуды тока электромагнита противоположных полупериодов реверсирования и кратковременным отключением тока электромагнита. Размер трубок 25x2,0 мм. Трубная решетка располагалась в нижнем положении. После установки сварочной головки с кольцевым электродом концентрично свариваемому стыку длиной дуги 2,2-2,4 мм подают защитный газ - аргон около 30-35 л/мин, включают ток, инвертируемый/частотой 7 Гц ток питания электромагнитной катушки 3,6-3,7 А на одном и 3,1-3,35 А на другом полупериоде с длительностью бестоковой паузы 0,005 с, возбуждают сварочную дугу с током 650670 А. Вследствие взаимодействия управляющего магнитного поля катушки и собственного магнитного поля дуга получает асимметричное реверсируемое вращение и в течение времени 6 с обеспечивает равномерное проплавление глубиной около 1,8-2 мм кольцевого стыка и качественное формирование шва по всему периметру. После выключения дуги остывающий шов обдувается в течение 3-4 с защитным потоком аргона.

П, р и м е р 2. Сваривались трубы размером 35x2,5 мм с трубными решетками в нижнем положении из стали 12x18 Н 10 Т с асимметрией длительности тока электромагнита противоположных полупериодов реверсирования и кратковременным отключением тока электромагнита. После установки сварочной головки с кольцевым электродом концентрично свариваемому стыку длиной дуги 2,2-2,4 мм, подают защитный газ - af5roH около 30 3S /i/мин. включают инвертируемый Чг стогсй 7 Гц ток питания электромагнитной катушки 3,6-3.7 А с длительностью 0,065 с и паузой 0.005 с

на одном полупериоде и соответственно 0,060 с и 0,010 с - на другом, возбуждают сварочную дугу с током 670-700 А. Вследствие взаимодействия управляющего магнитного поля катушки и собственного

магнитного поля дуга получает асимметричное реверсируемое вращение и в течение времени 6-6,5 с обеспечивает равномерно проплавление около 2,0-2.4 мм кольцевого стыка и качественное формирование шва по

всему периметру. После выключения дуги остывающий шов обдувается в течение 3-4 с защитным потоком аргона.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным

выполнение качественных соединений с заданной глубиной проплавления и повышение стойкости неплавящегося электрода.

Формула изобретения 1. Способ сварки кольцевых соединений магнитоуправляемой дугой, при котором используют кольцевой неплавящийся электрод и реверсируемое управляющее магнитное поле, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, преимущественно труб с трубными решетками, и увеличения срока службы неплавящегося электрода, управляющее реверсируемое магнитное поле формируют асимметричным.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что перед реверсом магнитного поля его кратковременно отключают.

i, .

Использование: сварка труб с трубными решетками в энергетическом и нефтехимическом машиностроении. Сущность изобретения: при сварке кольцевых соединений магнитоуправляемой дугой используют кольцевой неплавящийся электрод и асимметричное реверсируемое магнитное поле. Перед реверсом магнитного поля его крат ковременно отключают. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.