Способ электродуговой сварки Советский патент 1982 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к электродуговой сварке преимущественно дисперсионнотвердеющих и закаливающихся сталей и может быть испольэовано при сварке трубопроводов и ремонте литых деталей без последующей те 4ической обработки. .

Известен способ сварки, согласно которому при сварке разнородных сталей без последующей термообработки облицовку одной из свариваемых кромок, например закаливающейся низколегированной стали, производят материалом, аустенитного класса.

Этот способ сварки широко приме.няется при сварке сталей различного структурного класса. Например, при сварке незакаливающихся сталей перлитного класса .со сталями аустенитного. класса на кромку перлитной стали наплавляют аустенитный облицовочный слой толщиной 5-6 мм. В случае сварки закаливающихся перлитных сталей с аустенитньми толщина облицовочного слоя должна составлять 9-10 мм 1.

Этот способ сварки хотя и позволяет отказаться 6т проведения термообработки сварных соединений из разнородных сталей, однако он не

обеспечивает получение равнопрочного сварного соединения. При этом способе сварки образуются участки металла в зоне термического влияния с пониженными пластическими свойствами химической и структурной неоднородностью (хрупкие диффузионные прослойки) , не устраняются также и остаточные сварочные напряжения, что в

10 совокупности понижает эксплуатационную надежность сварных соединений.

Известен способ сварки, согласно которому на свариваемые кромки наплавляют менее легированный по отно15шению к основному сварному швуметалл. Например, сварка хромомолиеЗденованадиевых сталей хромомолибденовыми электродами 2.

Этот способ позволяет отказаться

20 от последующей термообработки, но околошовная зона тем не менее имеет повышенную твердость, химическую и структурную неоднородность,

Наиболее близким по технической

25 сущности и достигаемому эффекту к предложенному Является способ дуговой сварки, зак.шочающийся в предварительной на пониженных режимах наплавке на свариваемые кромки обли30цовочногр слоя с минимальны- содержанпем углерода, после чего осущест ляется заполнение разделки. При это происходит некоторое уменьшение химической и структурной неоднороднос ти в околошовной зоне 3. Однако этот способ сварки не поз воляет отказаться от проведения тер мообра бот.ки после сварки из-за неравномерного состояния участков металла окслошовной зоны. Целью изобретения является улучшение структуры и механических свойств околошо ной зоны, а также расширение диапазона химического состава облицовочного слоя и уровня тепловложения при заполнении раздел ки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электродуговой сварки легированнных,.преиму щественно закаливающихся и дисперси оннотвердеющих сталей и разнородных сЬединений, при котором на кромку легированной стали наплавляют облицовочный слой, а при сварке частично переплавляют этот слой, толщину облицовочйого слоя выбирают из соот . , „« d - толщина ношения свариваемого металла, а переплавление облицовочного слоя производят на 60-80% его толщины. Соотношение выведено на ад4г основе статистической обработки экспериментальных данных. При последующем заполнении разделки облицовочный слой переплавляется на 60-80% толщины, а темпера тура в зоне те1; 4ического влияния, образовавшегося после наплавки обли цовочного слоя, находится в интервале 1000-АС, (критическая точка диаграммы состояния железо - углерод). Одновременно со сваркой в околошовной зоне протекают процессы, характерные для высокотемпературного отпуска: уменьшение хикшческой и структурной неоднородности, понижение твердости, снижение уровня остаточных напряжений. Установлено, что возникающие при сварке облицовочного слоя напряжения в зоне термического влияния релаксируют до уров ня 0,3Cf, где (j - предел текучести В результате после сварки по предлагаемому способу околошбвная зона находится втермообработанном состоянии, и ее свойства гарантируют высокую эксплуатационную надежность сварного соединения. Таким образсм, термическая обработка исключается. Экспериментально установлено, что значения коэффициента в знаменателе (2,5гЗ) формулы выбираются следующим образом; для tf .20-50 выбира1бт 2,5г2,7; а для . 50-90 выбирают 2,8гЗ, т.е. чем больше cf, тем больше значение коэффициента в знаменателе в пределах, указанных в данном способе сварки. Пример. Производится сварка трубопроводов 0273x32 мм из стали 15ХМ, Предварительно на кромки разделки ар онодуговой сааркой наплавляют слой .толщиной сГ ; 2 мм. Режим сварки; Ipg 80.-90 А U 22-25 В; Vc.e 243 м/ч. Наплавку , производят по периметру от внутренней к наружной стенке. Следующим этапом является переплавление 60-80% облицовочного слоя электродами марки ТМЛ-4В, диаметром 4 мм. Режим сварки: Ice 170-190 А, и 25 В; VCB 3f4 м/ч. полное заполнение разделки производится теми же электродами марки ТМЛ-46.. Режим сварки: „о,- 130-150 В, и 25 В; VCB м/ч. После сварки сварное соединение охлаждают под слоем асбеста. Конт- рольа стыков трубопроводов подтверждает соответствие структуры и свойств требованиям РТМ-1с-73 к термообработанньм сварным соединениям. Определена твердость зоны термического влияния после наплавки облицовочного слоя, составляющая 325363 HV. После заполнения разделки сварного соединения и переплавления облицовочного слоя на 60-80%, твердость зоны теЕадического влияния, определенная на поперечный микрошлифах, составляет 227-245 HV, т.е. ее значение в полной мере удовлетворяет требованиям руководящих материалов . Металлографические исследования зоны тег г1ического влияния показывают выравнивание микроструктурной неоднородности после переплавления облицовочного слоя.. Использование предлагаемого способа электродуговой сварки позволит исключить операцию терялической обработки для сварных соединений из закаливающихся сталей с толщиной свариваемых элементов до 90 лм с гарантией эксплуатационной надежности трубопроводов в течение расчетного срока службы. Формула изобретения Способ электродуговой сварки легированных, преимущественно закаливающихся и дисперсионнотвердеющих сталей и разнородных соединений, при котором на кромку легированной стали наплавляют облицовочный слой, а при сварке частично переплавляют этот слой, отличающийся

тем, что, с целью улучшения структуры и механических свойств околошовной зоны, расширения диапазона химического состава облицовочного слоя и исключения операции термической обработки, толщину S. облицовочного слоя ь}бирают иэ соотношения S

v д / где itf-толщина свариваемого металла, а переплгшленне облицовочного слоя производят на 60-80% его толщины.

Источникн информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Земзин В.Н.. Сварные соедини разнородных сталей. М,, Мацино5 строение , 1968, с, 165.

I 2. Авторское свидетельство СССР 515609, кл. В 23 К 9/16, 1971. . 3. Патент Японии I 51-15498, О кл. 1.2 В 102, 1976 (прототип).