Способ дуговой сварки плавлением сталей Советский патент 1982 года по МПК B23K9/16 B23K9/18 

(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ СТАЛЕЙ

1

Изобретение относится к соединению металлов сваркой, в частности к способам сварки плавление.м, обеспечивающим получение свойств сварных соединений на уровне свойств основного металла. Изобретение может быть использовано в различных отраслях машиностроения при сварке конструкций нз однородных и разнородных металлов, использовании как однослойных, так и многослойных металлических материалов, создании технологии и отработке режимов мехйнизированной сварки металлов, склонных к образованию горячих трещий.

Известен способ сварки узкими валиками на пониженной погонной энергии электродами малых диаметров с промежуточным естественным охлаждением сварного соединения до комнатной температуры после сварки каждого отдельного слоя сварного шва, обеспечиваюпдий свойства сварных соединений, близкие свойствам осн овного металла IJ.

Недостатком этого способа сварки являются высокая трудоемкость и малая эффектиьность механизации сварки, а также пониженные свойства внутренних корневых слоев шва.

Наиболее близким к предлагае.мому по технической сушности и достигае.мому результату является способ сварки, заключаю щийся в том, что термоупрочненные стали сваривают с повышенным тепловложение.м и сопутствующим принулительны.м охлаждением, которое начинают от те.мпературы кристаллиз.ации и заканчивают по достиже10 НИИ на участке перекристаллизации в зоне термического влияния средней температуры, соответствующей заданно.му температурному интервалу распада аустенита 2.

Недостатком известного способа сварки является ускоренное охлаждение в интер15вале подсолидусных температур, что способствует образованию в сварно.м соединении горячих макро- и микротрещин. Не представляется практически возможным применение этого способа сварки также для

20 выполнения переходных (разделительных) слоев, например, в сварных соединениях двухслойных сталей. Технически сложным является осуществление сопутствующего принудительного охлаждения.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений из толстолистовых однослойных и многослойных сталей путем 1сключения образования горячих трещин и повышения производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки плавлением сталей, склонных к образованию горячих кристаллизационных трещин, при котором сварку ведут плавящимся электродом, сварку ведут за один проход электродом диаметром, равным 0,3-1,4 толщины свариваемого металла.

При сварке коррозионностойких сталей в процессе сварки производят сопутствующее охлаждение в интервале температур 450- 850°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовленные в зависимости от типа соединения свариваемые кромки собирают с заданным зазором. Металлы толщиной до 12 мм сваривают обычно без дополнительного гранулированного присадочного металла. При толщине свариваемого металла более 12 мм зазор и разделку свариваемых кромок заполняют гранулированным присадочным металлом заданной грануляции по всей толщине свариваемого слоя. Сварку производят па повышенных токовых режимах, обеспечивающих устойчивое горение дуги, и пониженных скоростях. Увеличенное количество наплавляемого металла, получаемое при однопроходной сварке, позволяет отдалить момент смены напряжений на границе сплавления со сжимающих на растягивающие, а также снизить темп усадочных деформаций в процессе кристаллизации сварного соединения.

Ограничение минимального диаметра плавящегося электрода связано с необходимостью получения оптимальной формы сварного шва, например, отношения ширины шва к глубине провара. Применение дополнительного гранулированного присадочного металла, наряду с улучшением стабильности процесса сварки, уменьшает также долю участия основного металла. Последнее обстоятельство позволяет получить оптимальную форму шва при меньшем диаметре электрода. Использование электрода, имеющего диаметр менее 0,25 толщины свариваемого слоя металла, приводит к нарушению-процесса формирования сварочной ванны. В этих случаях не удается практически проварить заданную толщину металла за один проход без образования таких дефектов, как горячие трещ,ины, непровары и шлаковые включения.

В общем случае охлаждение сварного соединения в предлагаемом способе сварки должно быть естественным. В случае сварки термоупрочненных металлических материалов, а также коррозионностойких сталей, не стабилизированных титаном или ниобием.

сварку следует осуществлять с сопутствующим принудительным охлаждением. Выбираемый температурный интервал и скорость

охлаждения обуславливаются температурой отпуска или рекристаадизационного отжига и кинетикой фазовых превращений, а также допустимь м уровнем остаточных напряжений металла в зоне термического влияния. Температурный интервал охлаждения водяным душем для указанных материалов в общем случае составляет 450-850°С. В этом же те.мпературном интервале обеспечивается стойкость металла против межкристаллитной коррозии.

Сужение температурного интервала принудительного охлаждения за счет снижения его верхней границы способствует повыше5нию стойкости сварного соединения против образования горячих трещин, что также объясняется запаздыванием моме} та возникновения усадочных деформаций в интервале подсолидусных температур и существенным уменьшением их интенсивности.

Пример 1. Сплав па железноникелевой основе марки ОЗХН28МДТ толщиной 16 .мм сваривают с двухсторонним симметричны.м скосом свариваемых кромок под углом 30° при величине притупления от О до 2 мм.

5 Свариваемые кромки собирают с зазором от 2 до 4 мм; прихватывают ручной аргонодуговой сваркой усиленными прихватками с шагом не более 500 мм. В качестве присадки используют сварочную проволоку К .рки

,3 Св - О1Х23Н28МЗДЗТ диаметром 3 мм. Корень шва выполняют ручным аргонодуговым способом с выводом начала и конца (усиленного) щва на прихватки. Сварку производят на минимальной скорости при сварочном токе 180 А и напряжении на ду5ге 11 В. Оставшуюся разделку кромок заполняю гранулированным присадочным материалом из проволоки той же марки диаметром 2 мм при длине гранул 1.5--2 мм. Затем производят автоматическую двухстороннюю сварку под флюсом марки

0 АН-18 по режиму: сварочный ток первого прохода 440 А, второго прохода 480 .Д., напряжение на дуге 38 В. скорость сварки первого прохода 28 м/ч, второго 24 м/ч. Сварку второго шва производят после пред5варительной механической зачистки корня шва. С применением предлагаемого способа сварки изготовлено оборудование для нескольких производств экстракционной фосфорной кислоты, в том числе изотермические

емкостью 640 м .

0 реакторы

Пример 2. Двухстороннюю автоматическую сварку продольных и кольцевых стыковых швов сплава 06ХН28МДТ толщиной 30 .мм производят на подушке из гранулированной металлической присадки. Величина притупления двухсторонней симметричной разделки кромок составляет 4 мм. Прихватку кромок с зазором 4 мм производят