CS235162B1

CS235162B1 - Arc welding process in protective atmosphere with non-consumable electrode

Info

Publication number: CS235162B1
Application number: CS599183A
Authority: CS
Inventors: Jurij S Iscenko; Vladislav V Roscin; Viktor A Bukarov; Nina A Frolova; Vladimir A Chavanov
Original assignee: Jurij S Iscenko; Vladislav V Roscin; Viktor A Bukarov; Nina A Frolova; Vladimir A Chavanov
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1983-05-15
Publication date: 1985-05-15
Also published as: SE461198B; DE3328204C2; DE3328204A1; SE8302488D0; DD230812A1; SE8302488L

Description

Vynález se týká technologie svařování a to jmenovitě svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou elektrodou při provádění tupých spojů.The invention relates to welding technology, namely, arc welding in a protective atmosphere with a non-consumable electrode in the case of butt joints.

Postup svařování podle vynálezu je možno nejúčinněji využít při svařování tupých spojů ocelových konstrukcí a trubek z austenitických ocelí, při montáži a opravách objektů jaderné energetiky, při výrobě technologických potrubí určených pro dopravu ropných produktů nebo zemního plynu, při výrobě potrubí pro rozvod paliv v zařízeních leteckého a raketového průmyslu, tj. všude tam, kde svarové spoje pracují za nejtěžších podmínek, protože tu totiž současně působí vysoká mechanická zatížení a silně korozní prostředí.The welding process according to the invention can be used most effectively in the welding of butt joints of steel structures and austenitic steel pipes, in the assembly and repair of nuclear power plants, in the production of technological pipelines for oil or gas transportation, in the production of fuel distribution pipelines and the rocket industry, ie wherever welded joints work under the most severe conditions, because at the same time there are high mechanical loads and a highly corrosive environment.

Z uvedených důvodů jsou v uvedených průmyslových odvětvích v současné době kladeny na jakost svarových švů tupých spojů zvýšené požadavky. Těmto požadavkům je možno nejlépe vyhovět použitím svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou elektrodou (TIG). Při tomto postupu svařování nejsou při svařování tupých spojů o tloušťce pod 3 mm styčné hrany opracovány, avšak při tloušťce spoje nad 3 mm jsou styčné hrany opracovány. Při svařování bez opracování hran je při prvním průchodu tupý spoj nataven v celé jeho tloušťce a další průchody jsou pak prováděny tak, že do svařovacího oblouku je přiváděn přídavný materiál, čímž se dosáhne požadované zesílení svarového švu.For these reasons, increased demands are currently being placed on the quality of butt joint weld seams in these industries. These requirements are best met by the use of non-consumable electrode (TIG) arc welding. In this welding process, the butt joints are not machined at butt joints below 3 mm thick, but at the joint thickness above 3 mm, the joint edges are machined. When welding without edge processing, the butt joint is melted in its entire thickness during the first pass, and further passages are then performed by feeding additional material to the welding arc, thereby achieving the desired reinforcement of the weld seam.

Použitím přídavného svařovacího drátu se však technologie svařování komplikuje, vyžaduje vyšší kvalifikaci svářeče a komplexnější a tudíž nákladnější pomocnou výstroj.However, the use of an additional welding wire complicates the welding technology, requiring a higher qualification of the welder and a more complex and therefore more expensive auxiliary equipment.

Při svařování tupých spojů o tloušťce přes 3 mm jsou pro vytvoření zkosené styčné spáry stykové hrany předem opracovány, elektroda se zasune do celé hloubky takto vytvořené styčné spáry, načež jsou v prvním průchodu zkosené styčné hrany v celé tloušťce nataveny a každý další průchod je prováděn s částečným odtavením hran styčné spáry a s přívodem přídavného kovu do svařovacího oblouku, čímž jsou vytvářeny vrstvy vyplňující kovem prostor mezi hranami styčné spáry až do vytvoření úplného svarového švu. Je tu nutno zdůraznit, že při provádění jednotlivých průchodů s přívodem přídavného drátu do svařovacího oblouku je vyvozován kmitavý pohyb v rovině probíhající kolmo na směr svařování. Tento kmitavý pohyb umožňuje podstatné zlepšení jakosti vytvářeného svarového švu při vysokém svařovacím výkonu.When welding butt joints with a thickness of more than 3 mm, the joint edge is pre-machined to form a bevelled joint, the electrode is pushed all the way into the joint, and then the entire thickness of the bevelled joint is melted in the first pass. by partially melting the joint edges and supplying filler metal to the welding arc, thereby creating metal filler layers between the joint edges until a complete weld seam is formed. It is to be emphasized that, when performing individual passes with an additional wire feed to the welding arc, an oscillating movement is generated in a plane running perpendicular to the welding direction. This oscillating movement enables a significant improvement in the quality of the weld seam produced at high welding performance.

Při provádění svarů popsanou technologií je obtížné udržování svarového švu, jsou žádoucí doplňkové operace pro zajištění jakosti svarového švu — jako například kmitání svařovacího oblouku, jakož i vyšší kvalifikace svářečů. Pro realizaci tohoto známého postupu svařování je nutná obsáhlá a nákladná pomocná výstroj, jako například souprava pro přívod přídavného drátu, mechanismus pro vyvozování kmitání svařovacího oblouku a elektrické přístroje pro řízení těchto mechanismů.When performing welds with the technology described, it is difficult to maintain the weld seam, additional operations are required to ensure the quality of the weld seam - such as vibration of the welding arc, as well as higher qualification of the welders. To accomplish this known welding process, extensive and expensive auxiliary equipment is required, such as an additional wire feed set, a welding arc oscillation mechanism and electrical apparatus for controlling these mechanisms.

Při provádění tupých spojů jsou v praxi uplatňovány různé postupy svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře. Jeden z těchto známých postupů spočívá v tom, že při prvním průchodu je tupý zdroj v celé jeho tloušťce zcela nataven s vytvořením výplňové vrstvy, načež jsou další průchody prováděny bez přídavného drátu. Potřebné zesílení svarového švu je přitom dosaženo tlakovými silami, vznikajícími v tupém spoji v důsledku jeho nerovnoměrného ohřívání svařovacím obloukem, přičemž tyto síly vyvolávají termoplastické deformace svarového kovu, přilehlého ke svařovací lázni. Tímto· postupem je však možno získat tupý svarový spoj o vysoké jakosti o tloušťce jen až do 3 mm. Jeho efektivita je tudíž snižována omezením oblasti jeho použitelnosti.When performing butt joints, various arc welding processes in a protective atmosphere are practically applied. One of these known methods is that in the first pass, the blunt source is fully melted in its entire thickness to form a filler layer, whereupon the further passages are carried out without additional wire. The necessary strengthening of the weld seam is achieved by the compressive forces occurring in the butt joint due to its uneven heating by the welding arc, these forces causing thermoplastic deformations of the weld metal adjacent to the welding bath. However, with this process it is possible to obtain a butt weld of high quality with a thickness of up to 3 mm. Its efficiency is therefore reduced by limiting its field of applicability.

Vyvstává tudíž nutnost rozšíření mezi použitelnosti svařování elektrickým obloukem s neodtavnou elektrodou a bez přídavného drátu a vyvinout jednodušší a hospodárnější technologii svařování tlustších tupých spojů.Thus, there is a need to extend the applicability of arc welding with a non-consumable electrode and without additional wire and to develop a simpler and more cost-effective welding technology for thicker butt joints.

Tak je například znám postup vícevrstvového svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou elektrodou, při jehož uplatnění jsou styčné hrany před svařením opracovány pro vytvoření zkosené styčné spáry a elektroda je pak zasunuta do celé hloubky takto vytvořené styčné spáry. Pak se v prvním průchodu zkosené styčné hrany zcela nataví v celé jejich tloušťce, čímž se získá kořen první vrstvy svaru. Pak je každý následující průchod prováděn s částečným odtavením hran styčné spáry a tím vytvořením další vrstvy, čímž jsou vyvolávány termoplastické deformace styčných hran, přičemž dochází ke zmenšování úhlu spáry а к vyplňování prostoru mezi hranami spáry kovem svarové vrstvy až do vytvoření svarového švu. Stykový úhel styčné spáry se při tom volí v rozmezí 17° až 30° a to tak, že při větší tloušťce kovu je tento úhel menší a při menší tloušťce kovu větší.Thus, for example, a multilayer arc welding process in a protective atmosphere with a non-consumable electrode is known in which the application edges are machined prior to welding to form a beveled joint and the electrode is then inserted to the full depth of the joint thus formed. Then, in the first pass, the tapered contact edges fully melt over their entire thickness, thereby obtaining the root of the first weld layer. Thereafter, each subsequent passage is performed with partial melting of the edges of the joint and thereby forming an additional layer, thereby causing thermoplastic deformation of the joint edges, reducing the joint angle and filling the gap between the joint edges with the metal of the weld layer until the weld seam is formed. In this case, the contact angle of the joint is chosen to be between 17 [deg.] And 30 [deg.] In such a way that the larger the metal thickness, the smaller the angle and the smaller the metal thickness.

Při svařování tupých spojů s použitím tohoto uvedeného postupu svařování je nutno přesně znát stykový úhel styčné spáry pro každou tloušťku tupého spoje. Jinak dochází ke zvýšení počtu průchodů, zajišťujících vyplnění styčné spáry kovem a vytvoření úplného svarového švu. Kromě toho se zvyšující se tloušťkou svarového švu, к níž dochází při následujících průchodech, dochází ke zvyšování tuhosti svarového spoje a jeho odporu proti termoplastickým deformacím vznikajícím v průběhu svařování, což má rovněž za následek nutnost zvýšení počtu průchodů, snížení svařovacího výkonu a zvýšení nákladů na svařování — například z důvodu zvýšení spotřeby ochranného plynu a elektrické energie.When welding butt joints using this welding process, it is necessary to know exactly the contact angle of the joint for each butt joint thickness. Otherwise, the number of passages is increased to fill the joint with metal and create a complete weld seam. In addition, the increasing thickness of the weld seam that occurs during subsequent passes increases the stiffness of the weld joint and its resistance to thermoplastic deformations occurring during welding, which also results in the need to increase the number of passes, reduce welding performance and increase the cost of welding. Welding - for example to increase shielding gas and electricity consumption.

Při uplatnění uvedeného postupu svařování s malou hloubkou styčné spáry je při provádění dalších průchodů prakticky nutno před vyplněním prostoru mezi hranami styčné spáry kovem a před vytvořením svaru vést elektrodu přesně nad spojem. Jinak by mohlo dojít ke zkratu mezi elektrodou a hranami styčné spáry, čímž by došlo k ovlivnění postupu svařování z důvodu vniknutí částic materiálu elektrody — totiž vniknutí wolframových vměstků do svarového švu, což je nepřípustné. Tyto vměstky by za provozu zařízení byly zdrojem koroze. Uplatnění tohoto postupu svařování vyžaduje rovněž zvýšenou kvalifikaci svářeče a je jím komplikována a zdražovtína nutná pomocná výstroj. Kromě toho dochází při zvyšujícím se počtu za sebou následujících průchodů ke zvětšování vyboulení základního kovu na straně kořene svaru první vrstvy. Tím je v daném pásmu vyvoláván stav napjatosti kovu — vznik koncentrátorů mechanických namáhání, čímž ' jsou snižovány provozní charakteristiky provedeného svarového spoje. Při svařování tupých spojů trubek dochází kromě toho k seškrcení průtočného průřezu svařeného potrubí.When using this method of welding with a low joint depth, it is practically necessary to guide the electrode precisely above the joint before filling the gap between the edges of the joint and filling the weld. Otherwise, there could be a short circuit between the electrode and the edges of the joint, thereby affecting the welding process due to the penetration of particles of the electrode material - namely the ingress of tungsten inclusions into the weld seam, which is unacceptable. These inclusions would cause corrosion during plant operation. The application of this welding process also requires increased qualification of the welder and makes it complicated and the auxiliary equipment required is more expensive. In addition, as the number of successive passages increases, the swelling of the parent metal on the root side of the first layer weld increases. This induces a state of metal stress in a given zone - the formation of mechanical stress concentrators, thereby reducing the operating characteristics of the welded joint. When welding butt pipe joints, the flow cross section of the welded pipe is also reduced.

Záměrem vynálezu je vinutí vysoce produktivního postupu svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou elektrodou pro provádění tupých spojů, při jehož uplatnění má být volbou velikosti zatížení, sledu provedení průchodů a opracováním hran tupých spojů na straně kořene svaru získán svarový šev o vysoké jakosti při nízkých nákladech na svařování a při použití jednodušší pomocné výstroje, aniž by při tom byly ovlivněny vlastnosti pásem, navazujících na svarový šev.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to wind a highly productive arc welding process with a non-consumable electrode for butt joints, which results in a high-quality, low-quality weld seam by selecting the load magnitude, pass sequence, and the cost of welding and the use of simpler auxiliary equipment without affecting the properties of the bands following the weld seam.

Daný úkol byl vyřešen tím, že při postupu svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou elektrodou, při němž jsou styčné hrany tupého spoje před svařením opracovány pro vytvoření zkoseného styku a do takto vytvořené styčné spáry je elektroda zasunuta v celé její hloubce, načež je opracovaný zkosený styk v prvním průchodu nataven v celé - jeho tloušťce a tím vytvořen kořen svaru první vrstvy a každý další průchod je proveden s vytvořením další vrstvy částečným odtavením hran styčné spáry, vyvozujícím termoplastické deformace hran styčné spáry tak, že úhel rozevření mezi hranami styčné spáry se postupně zmenšuje a dochází přitom k vyplňování prostoru mezi hranami styčné spáry kovem dané vrstvy až do vytvoření úplného svarového švu, při čemž ve smyslu vynálezu je při každém následujícím průchodu energie elektrického oblouku na délkovou jednotku změněna vůči předcházejícímu průchodu tak, že velikost této změny se zjistí ze vztahu v - - (á -K.,> . 10 a ' že při dosažení hloubky styčné spáry h g (0,3 až 0,4) . -<5 a její šířky B s (1,0 až 1,3) . h se elektroda ze styčné spáry vysune a nastaví se nad povrch tupého spoje v oblasti styku zkosených hran, při čemž se energie elektrického oblouku na délkovou jednotku vůči předcházejícímu průchodu zvýší skokem a provede se úplné odtavení hran styčné spáry tupého spoje za současného vytvoření svarové vrstvy na povrchu tupého spoje, načež se energie elektrického oblouku na délkovou jednotku při každém dalším průchodu postupně mění tak, že velikost této změny se zjistí ze vztahu r ^- ---^{n 1} přičemž v uvedených rovnicích použité symboly značí:The object was solved by the fact that in the arc welding process in a protective atmosphere with a non-consumable electrode, in which the butt joints are machined before welding to form a bevelled contact and the electrode is inserted into the joint in its full depth and then machined the bevelled contact in the first pass is melted over its entire thickness, thereby forming a weld root of the first layer, and each additional pass is performed to form an additional layer by partially melting the joint edges causing thermoplastic deformations of the joint edges so that the opening angle between the joint edges gradually decreases and the space between the edges of the joint is filled with the metal of the given layer until a complete weld seam is formed, and in the sense of the invention it is changed according to the invention every 10, and that upon reaching the joint depth hg (0.3 to 0.4). - <5 and its width B s (1.0 to 1.3). h, the electrode extends out of the butt joint and is positioned above the butt joint surface in the area of the bevel edge contact, whereby the arc energy per unit length is increased by a step and the melting butt joint edges are fully melted to form a weld layer surface of the butt joint, whereupon the arc energy per unit of length changes gradually with each passing, so that the magnitude of this change is determined from the relation r ^- --- ^{n 1,} whereby the symbols used in the equations are:

B — šířka spáry — vzdálenost mezi zkosenými hranami styčné spáry a povrchu spoje (cm), δ ~ tloušťka tupého spoje (cm), <i = tloušťka svarové vrstvy po prvním průchodu, h — hloubka styčné spáry — vzdálenost povrchů svařovaných částí od dna styčné spáry (cm), h_n_i = hloubka styčné spáry po (n—l)-tém průchodu (cm), ki = součinitel z praxe = 1,15 až 1,35, k2 — součinitel z praxe — 3,5 až 3,8, m_n_i = hloubka menisku — vydutost - svaru po předcházejícím průchodu (cm), n = průběžné pořadové číslo průchodu — od vytvoření kořene svarového švu až po dosažení svařeného spoje, q = I . U = energie elektrického oblouku (W . s-i), p — poloměr zaoblení povrchu svařovaných částí (cm), v = rychlost posuvu elektrického oblouku (cm . s¹).B - joint width - distance between the bevelled edges of the joint and the joint surface (cm), δ ~ butt joint thickness (cm), <i = thickness of the weld layer after the first pass, h - joint depth - distance of the welded surfaces from the joint joints (cm), h _n _i = joint depth after (n — l) -th passage (cm), ki = practice factor = 1.15 to 1.35, k2 - practice factor - 3.5 to 3 , 8, m _n _i = depth of the meniscus - concavity - of the weld after the previous pass (cm), n = the continuous sequence number of the pass - from the formation of the weld seam root to the welded joint, q = I. U = arc energy (W. Si), p - radius of curvature of the surface of welded parts (cm), v = arc feed rate (cm. S ¹ ).

Provádění následujících průchodů s postupně se měnícím zatížením, zjištěným z podmínky v “ ^hn_1) · ¹⁰ L (tf-ái)² 2 ρδ ] zajišťuje - vznik maximálních termoplastických deformací při zvyšující se tloušťce vytvářeného svarového švu, majících - za následek zmenšování úhlu rozevření styčné spáry a vyplňování prostoru mezi hranami styčné spáry kovem dané vrstvy při dostatečném využití energie elektrického pásma na styčných místech, při dostatečně chladných ostatních místech svařovaných částí. NavržeCarrying out successive passes with gradually varying loads, as determined by the condition in " ^hn_1) · ¹⁰ L (tf-ii ² 2 ρδ], ensures - maximum thermoplastic deformation occurs with increasing thickness of the weld seam to be formed, resulting in a reduction in joints and filling the space between the edges of the joint with the metal of the given layer with sufficient utilization of the energy of the electric band at the joints, with sufficiently cool other places of the welded parts. Suggest

Ί ný sled změn energie elektrického oblouku na délkovou jednotku při jednotlivých průchodech bere v úvahu zvětšování tloušťky vytvářeného svarového švu (δ—h_n_i), změnu tuhosti spoje [ki . δ² : (δ—δι)²], zaoblení svařovaného tupého spoje (n : 2₍ρ<δ) a stupeň ohřátí, který je nutno odvodit z předcházejících průchodů. Uvedené závislosti byly získány na podkladě četných pokusných hodnot. Vytvoření podmínek pro vznik maximálních termoplastických deformací vede ke snížení počtu nutných průchodů a tudíž ke zvýšení svařovacího výkonu. Kromě toho vytvářejí maximální termoplastické deformace podmínky pro rovnoměrné tváření kovu vrstvy ve směru styčné spáry a kořene svaru, čímž je zlepšována jakost takto provedeného svarového spoje.Sled The sequence of changes in arc energy per unit length in individual passes takes into account the increase in the thickness of the weld seam (δ — h _n _i), the change in the stiffness of the joint [ki. δ ² : (δ — δι) ² ], the fillet of the butt joint (n: 2 ₍ ρ <δ) and the degree of heating to be derived from the previous passages. These dependencies were obtained on the basis of numerous experimental values. In addition, maximum thermoplastic deformation creates conditions for uniform forming of the metal of the layer in the direction of the joint and the root of the weld, thereby improving the quality of the welded joint thus performed.

Operace vysunutí elektrody ze styčné spáry, její nastavení nad povrchem svarového spoje v oblasti styku při dosažení hloubky styčné spáry h á (0,3 až 0,4) . δ a její šířky B á (1,0 - až 1,3) . h vede ke zjednodušení následujících operací, speciálně ke zmírnění požadavku na přesné vedení - elektrody nad styčnou spárou, čímž se zjednodušuje technologie svařování a potřebná pomocná výstroj a snižují se požadavky na kvalifikaci svářeče. Pokud se týká splnění podmínek h á (0,3 až 0,4) . δ a B s (1,0 až 1,3) . h, jsou tyto stanoveny na základě průvarových vlastností elektrického oblouku v ochranné atmosféře. Při provádění průchodu po vysunutí elektrody z oblasti styčné spáry se energie elektrického oblouku na délkovou jednotku změní skokem za podmínky, že je tím zaručeno úplné odtavení hran styčné spáry. Při nesplnění této podmínky nedává libovolné zvýšení - energie elektrického oblouku na délkovou jednotku požadovaný výsledek. Při dosažení úplného odtavení hran styčné spáry se na povrchu tupého spoje vytvoří vrstva, čímž se zjednodušuje provádění dalších průchodů tím, že odpadá nutnost vedení elektrody nad povrchem vrstvy v hloubce styčné spáry atd.Operation of ejection of the electrode from the joint, its setting above the surface of the weld joint in the area of contact when reaching the joint depth h α (0.3 to 0.4). δ and its widths B á (1.0 - 1.3). h leads to simplification of the following operations, especially to lessen the requirement for accurate guidance - the electrodes above the joint, thereby simplifying the welding technology and the necessary auxiliary equipment and reducing the qualification requirements of the welder. Regarding the fulfillment of the conditions h a (0.3 to 0.4). δ and B s (1.0 to 1.3). h, these are determined on the basis of the penetration properties of the electric arc in the protective atmosphere. When performing the passage after the electrode has been withdrawn from the joint area, the arc energy per length unit is changed by a jump, provided that the edges of the joint gap are fully melted. If this condition is not fulfilled, any increase - arc energy per length unit does not give the desired result. Upon complete melting of the joint edges, a layer is formed on the butt joint surface, thereby facilitating further passages by eliminating the need to guide the electrode above the layer surface at the joint depth, etc.

Při pokračování se současně při každém dalším průchodu změní energie elektrického oblouku na délkovou jednotku, přičemž se velikost této změny zjistí ze vztahu ^-”-1 . юр---£-]At the same time, the arc energy is changed to a length unit each time it passes, the magnitude of this change being determined from the relation ^ - ”- 1. юр --- £ -

Uvedená závislost byla získána na podkladě četných pokusných hodnot a respektuje zvýšení tuhosti tupého spoje (δ—mn-i) po každém dalším průchodu, jakož i ostatní uvedené faktory.This dependence was obtained on the basis of numerous experimental values and respects the increase in the butt joint stiffness (δ — mn-i) after each further pass, as well as the other factors mentioned.

Při technologii svařování, vedené podle uvedené rovnice, dochází ke vzniku termor plastických deformací, zajišťujících rychlé odstraňování zeslabení svarového švu (mn_i), tj. vznikajícího menisku, a vytváření svarového švu o vysoké jakosti.Welding technology guided by the equation results in thermoforming of plastic deformations ensuring rapid elimination of the weakening of the weld seam (mn_i), i.e. the emerging meniscus, and the formation of a high quality weld seam.

Při každém následujícím průchodu se změ něnou energií elektrického oblouku na délkovou jednotku je účelné, když se část tupého- spoje ohřeje na teplotu, zjištěnou ze vztahuAt each successive pass with a change in arc energy per unit of length, it is expedient for a portion of the butt joint to be heated to the temperature determined from

T2 < T á (0,2 až 0,4) . Ti kde značíT2 <T a (0.2 to 0.4). Those where it marks

T — teplota ohřáté části tupého spoje (°C) Ti = teplota tavení kovu tupého spoje (°C) Tž — teplota ostatních částí tupého spoje (°C).T - temperature of the heated butt joint (° C) Ti = the melting temperature of the butt joint metal (° C) Tž - temperature of the other butt joint parts (° C).

Takto vedenou technologií svařování se zvyšuje nerovnoměrnost ohřátí tupého spoje, čímž jsou jednak zvyšovány termoplastické deformace a také zrychlován průběh zmenšování úhlu rozevření styčné spáry a vyplňování prostoru styčné spáry kovem dané vrstvy. V konečném efektu se tím snižuje počete nutných průchodů a tudíž zvyšuje svařovací výkon. Nutnost zajištění teploty T á (0,2 až 0,4) . Ti je podmíněna mechanickými vlastnostmi svarového kovu. Právě v oblasti (0,2 až 0,4) . Ti dochází u většiny kovů ke značnému poklesu meze pevnosti, což je v našem případě žádoucí pro intenzifikaci termické deformace. Při teplotě části tupého spoje pod teplotou T2 ostatních částí tupého spoje se zvyšuje nerovnoměrnost ohřevu tupého spoje, což má vliv na intenzivnější deformaci, čímž je zrychlováno zesilování svarového švu.The welding technology guided by this method increases the unevenness of the butt joint heating, which in turn increases the thermoplastic deformations and also accelerates the course of decreasing the joint opening angle and filling the joint joint space with the metal of the given layer. Ultimately, this reduces the number of passages required and thus increases the welding performance. It is necessary to ensure the temperature T ((0.2 to 0.4). This is determined by the mechanical properties of the weld metal. Right in the area (0.2 to 0.4). These metals have a considerable decrease in the breaking strength of most metals, which in our case is desirable for the intensification of thermal deformation. At the temperature of the butt joint part below the temperature of the other butt joint parts, the heating of the butt joint increases, resulting in more intense deformation, thereby accelerating the strengthening of the weld seam.

Je žádoucí, aby po vytvoření vrstvy na povrchu tupého spoje byla koncentrace energie v elektrickém oblouku zvýšena o (1,5 až 2,0-násobek. Tímto zvýšením koncentrace energie v elektrickém oblouku je redukována dodávka energie do- média prostředí a je zvyšována průvarnost elektrického oblouku. Kromě toho to vede k větší nerovnoměrnosti v · ohřívání spoje, čímž je zajišťován intenzívní průběh termoplastických deformací ve větším rozsahu. Toto je žádoucí hlavně v konečné fázi provádění svarového spoje, kdy jeho tuhost dosahuje maximálních hodnot. Číselná hodnota (1,5 až 2,0) je zdůvodněna fyzikálními možnostmi elektrického oblouku v argonové ochranné atmosféře. Technicky je totiž velmi komplikované dosažení v elektrickém oblouku v argonové ochranné atmosféře hustoty energie vyšší než dvojnásobné.It is desirable that after the formation of a layer on the surface of the butt joint, the energy concentration in the electric arc is increased by 1.5 to 2.0 times. This increase in the energy concentration in the electric arc reduces the energy supply to the environment and In addition, this leads to greater unevenness in the heating of the joint, thereby ensuring an intensive course of thermoplastic deformation to a greater extent, which is desirable especially in the final phase of the weld joint, when its stiffness reaches maximum values. 2.0) is justified by the physical possibilities of an electric arc in an argon shielding atmosphere, since it is technically very complicated to achieve an electric energy density in the argon shielding atmosphere more than double.

Při každém dalším průchodu je žádoucí posunout elektrický oblouk se změněnou energií na délkovou jednotku ve směru kolmém na směr svařování. Uplatnění této operace při zasunutí elektrody do- hloubky styčné spáry umožňuje zvětšení objemu částečného odtavení hran styčné spáry, což má za následek jednak intenzívní zmenšování úhlu rozevření styčné spáry a vyplňování prostoru mezi hranami styčné spáry kovem prováděné vrstvy, jako i zajištění odtavování hran styčné spáry kolem vytvářené vrstvy.With each additional pass it is desirable to shift the electric energy-modified arc to the length unit in a direction perpendicular to the welding direction. The application of this operation when inserting the electrode deep into the joint allows for an increase in the volume of partial melting of the edges of the joint, which results in both an intensive reduction of the joint opening angle and filling of the gap between the joint edges. layers being created.

235182235182

Takto provedená operace po vytvoření vrstvy na povrchu tupého spoje přispívá k rozšíření pásma ohřevu v příčném směru a k intenzifikaci průběhu termoplastických deformací. Je účelné, když se v pásmu zesílení tupého spoje ze strany jeho kořene provede pomocná styčná spára ve tvaru dvou souose šikmých zkosení s různými úhly sklonu jejich bočních ploch vůči vodorovné rovině, přičemž úhel sklonu ai boční plochy zkosení vzdálenějšího od styčné hrany je menší než úhel sklonu a2 boční plochy zkosení přiléhajícího ke styčné hraně.The operation thus performed after the formation of a layer on the surface of the butt joint contributes to the expansion of the heating zone in the transverse direction and to the intensification of the course of thermoplastic deformations. It is expedient if an auxiliary joint is formed in the zone of the butt joint on the side of its root in the form of two coaxial oblique chamfers with different angles of inclination of their lateral surfaces relative to the horizontal. the inclination a2 of the lateral surface of the chamfer adjacent the contact edge.

Provedení takové pomocné styčné spáry ze strany kořene umožňuje zmenšení škodlivého vyboulení povrchu v důsledku termoplastických deformací svarového spoje jak ve vlastním, švu tak i v k němu přihléhající oblasti, čímž se umožní vytvoření pozvolnějšího přechodu povrchu svarového švu do povrchu tupého spoje. Tím je předcházeno hání a jsou zlepšovány jakost svarového spovzniku koncentrátorů mechanických namáje a jeho provozní charakteristiky.The provision of such an auxiliary joint from the root side allows to reduce the harmful bulging of the surface due to thermoplastic deformations of the weld joint in both the actual seam and the adjacent area, thereby allowing a more gradual transition of the weld seam surface to the butt joint surface. In this way, the quality and the weld characteristics of the mechanical lubricant concentrators and their operating characteristics are improved.

Nutnost provedení šikmých bočních ploch zkosení s různými úhly sklonu α.ι a az je podmíněna různými stupni deformace svarového švu a k němu v této oblasti přilehlého kovu. Deformace vznikají nejintenzívněji a ve zvýšeném měřítku v oblasti svarového švu. Proto je úhel sklonu az boční plochy zkosení, přiléhajícího ke styčné hraně, tj. v oblasti svarového švu větší. V oblasti více vzdálené od styčné hrany probíhají deformace méně intenzívně než v oblasti přiléhající ke styčné hraně. Je to zdůvodněno nižší teplotou ohřátí kovu v odlehlejších oblastech a jeho vyššími pevnostními hodnotami, pročež úhel sklonu on boční plochy zkosení více vzdáleného od styčné hrany je menší.The need for inclined side surfaces of chamfers with different inclination angles α.ι and az is conditioned by different degrees of deformation of the weld seam and adjacent metal in this region. Deformations occur most intensively and on an increased scale in the weld seam area. Therefore, the inclination angle and from the lateral surface of the chamfer adjacent the contact edge, i.e. in the region of the weld seam, is greater. In the region more distant from the contact edge, the deformations occur less intensively than in the region adjacent to the contact edge. This is due to the lower heating temperature of the metal in the more remote areas and its higher strength values, so the angle of inclination of the lateral surface of the chamfer more distant from the contact edge is smaller.

Je žádoucí, aby úhel sklonu az boční plochy zkosení přiléhající ke styčné hraně, byl vzhledem k vodorovné rovině určen ze vztahu (0,09 až 0,111/ -.¾ ^{и arctg} .....(1,1 až 13)'- — kde značí:It is desirable that the angle of inclination and of the lateral surface of the chamfer adjacent to the contact edge be determined with respect to the horizontal plane from (0.09 to 0.111 / ¾ ^{and arctg} ..... (1.1 to 13). where it means:

b = šířka vrstvy při prvním průchodu (cm) δ — tlouštíka tupého spoje (cm) p — poloměr zakřivení povrchu svarového spoje (cm).b = width of the first pass layer (cm) δ - butt joint thickness (cm) p - radius of curvature of the weld joint surface (cm).

Úhel ai se při tom volí o (1,5 až 2,0) násobek menší než úhel až.In this case, the angle α i is selected by (1.5 to 2.0) times smaller than the angle..

Uvedená závislost byla získána na základě četných pokusných hodnot. Volba velikosti úhlu az podle uvedené rovnice přispívá nejlépe ke zlepšení vlastností svarového spoje.This dependence was obtained on the basis of numerous experimental values. The choice of angle α according to the above equation best contributes to improving the properties of the weld joint.

Další charakteristiky a přednosti vynálezu vyplynou z dále uvedených konkrétních příkladů provedení a příslušných vyobraze ní, znázorňujících: obr. 1 — schematický průřez styčnou spárou tupého svarového spoje podle vynálezu; obr. 2 — průřez tupým svarovým spojem podle vynálezu po provedení prvního průchodu ni; obr. 3 _ — čelní pohled na tupý svarový spoj zakřivené části podle vynálezu, s provedenou první vrstvou; obr. 4 —- grafické znázornění změny energie q : v elektrického oblouku na délkovou jednotku mezi jednotlivými průchody „n“; obr. 5 — průřez tupého svarového spoje podle vynálezu při provádění dalších průchodů n,; obr. 6 — tupý svarový spoj podle vynálezu při dosažení _ hloubky styčné ' spáry h á (0,3 až 0,4) . 5 a její šířky B g (1,0 až 1,3) . h; obr. 7 — tupý svarový spoj podle vynálezu po provedení ' průchodu, při němž byla energie elektrického oblouku na délkovou jednotku zvýšena skokem; obr.Further characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following specific exemplary embodiments and respective illustrations, showing: FIG. 1 a schematic cross-sectional joint of an butt weld joint according to the invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a butt weld joint according to the invention after the first pass n1; FIG. 3 is a front view of a butt weld joint of a curved portion according to the invention, with the first layer formed; Fig. 4 —- graphical representation of the energy change q: in an electric arc per unit of length between individual passages "n"; FIG. 5 is a cross-sectional view of a butt weld joint according to the invention when further passages n, 1 are made; FIG. 6 shows the butt weld joint according to the invention when the joint depth h is reached (0.3 to 0.4). 5 and its width B g (1.0 to 1.3). h; Fig. 7 - butt weld joint according to the invention after a passage in which the arc energy per length unit has been increased by a step; giant.

— provedený svarový šev tupého spoje; obr. 9 — čelní pohled na tupý svarový spoj podle vynálezu, s částí tupého spoje vystavenou doplňkovému ohřátí.- butt welded seam; FIG. 9 is a front view of a butt weld joint according to the invention, with the butt joint portion exposed to additional heating.

Postup vícevrstvového svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou . elektrodou, realizovaný podle vynálezu, probíhá takto:Process of multilayer arc welding in a protective atmosphere with non-consumable. The electrode according to the invention proceeds as follows:

Před provedením svaru se styčná . plocha tupého spoje opracuje — ze strany elektrického oblouku se provedou zkosení pod úhlem a (obr. 1) vůči svislé rovině a na straně protilehlé elektrickému oblouku se provedou zkosení pod úhly ai a az, přičemž úhel sklonu ai boční plochy zkosení více vzdáleného od styčné hrany je vůči vodorovné rovině menší než úhel sklonu az boční plochy zkosení přilehlého ke styčné hraně. Hrany se opracují tak, aby bylo získáno kořenové zeslabení o tloušťce 50. Pak se části tupého spoje 1 (obr. 2) sestaví tak, aby jejich tuhost byla zajištěna s použitím speciálních přípravků nebo sestehováním.Contact before welding. the butt joint is machined - bevels are made from the arc side at angle α (Fig. 1) with respect to the vertical plane, and bevels are bevelled at angles ai and az on the side opposite the arc, the angle of inclination ai it is less than the inclination angle with respect to the horizontal and from the lateral surface of the bevel adjacent to the contact edge. The edges are machined to give a root attenuation of thickness 50. Then, the portions of the butt joint 1 (Fig. 2) are assembled so that their stiffness is ensured by using special tools or by removal.

Po sestavení tupého spoje 1 se do celé hloubky h styčné spáry zasune elektroda 2, s respektováním délky elektrického oblouku 4, přičemž se elektroda umístí nad · styčnou spárou 3. Mezi elektrodou 2 a styčnou spárou 3 se pak zapálí elektrický oblouk 4, který částečným natavením kovu hran 5 a 6 provede úplné provaření tloušťky <J₀ ko^řenového zeslabení 7, přičemž se vytvoří kořen 8 svaru první vrstvy 9. Pohybem elektrického oblouku 4 rychlostí v (obr. 3) podél styčné spáry 3 se vytváří první svarová vrstva 9. Při tom je v kovu podél styčné spáry 3 a ve směru na ni kolmém vyvíjen nerovnoměrný ohřev. Na úsecích, jsoucích ve styku s elektrickým obloukem 4 a přilehlých k vrstvě 9, je teplota kovu vyšší než na úsecích odlehlých od vrstvy 9, pročež má kov v úsecích přilehlých k vrstvě snahu roztahovat se více než kov v úsecích odlehlých, čímž dochází v oblasti vrstvy 9 ke vzniku tlakových sil, vyvolávajících plastickou deformaci vrstvy 9, přilehlé ke svařovací lázni 10. Tato · deformace má zaAfter the butt joint 1 has been assembled, the electrode 2 is inserted over the entire depth h of the joint, respecting the length of the arc 4, with the electrode positioned above the joint 3. The arc 4 is then ignited between the electrode 2 and the joint 3. The metal of the edges 5 and 6 performs a complete welding of the thickness _{10 of the} root attenuation 7, forming the weld root 8 of the first layer 9. By moving the electric arc 4 at v (FIG. 3) along the joint 3, the first weld layer 9 is formed. In this case, an uneven heating is generated in the metal along the joint 3 and in a direction perpendicular thereto. On the sections in contact with the electric arc 4 and adjacent to the layer 9, the metal temperature is higher than on the sections remote from the layer 9, whereby the metal in the sections adjacent to the layer tends to expand more than the metal in the remote sections thereby the layer 9 to produce compressive forces causing plastic deformation of the layer 9 adjacent to the welding bath 10. This deformation has the

3516 . 2 následek zmenšení úhlu . rozevření spáry '2a (obr. . 1) a vyplňování . prostoru mezi hranami 5 a 6 kovem - z vrstvy 9 . (obr. 2). Hrany a 6 zaujmou přitom polohy 5a a 6a.3516. 2 results in an angle reduction. opening the joint 2a (Fig. 1) and filling. the space between edges 5 and 6 by metal - of layer 9. (Fig. 2). The edges a 6 assume the positions 5a and 6a.

Po provedení prvního průchodu ni (obr. 4) s energií elektrického oblouku na délkovou jednotku qi : vi, jíž je tloušťka 5o (obr. 1) úplné protavena a vytvořena první svarová vrstva 9 o tloušťce ái, je proveden druhý průchod пг. Při tomto průchodu na je zvolena energie elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku qž : va s podmínkou neúplného protavení tloušťky di. Dále je pak energie elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku qn : vn při každém následujícím průchodu na až n, změněna vůči průchodu přecházejícímu podle křivky 11 (obr. 4), vyjádřené rovnicí:After the first arc ni (Fig. 4) has been made with arc energy per unit length qi: vi, in which the thickness 5o (Fig. 1) is completely melted and a first weld layer 9 of thickness ai is formed, a second pass Пг. During this passage on, the energy of the electric arc 4 per length unit qz: va is selected with the condition of incomplete melting of the thickness di. Next, the energy of the electric arc 4 per unit of length qn: vn at each successive passage through to n is changed relative to the passage passing along the curve 11 (Fig. 4), expressed by the equation:

q _IS. . . _1П .Г ki . ό² η l _v - (Ó h_n_,) . 10^J|_2páJ v důsledku provedení průchodů пг až n, se změněnou energií elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku qn : - vn se hrany 5 a (obr. 5) vzájemně přibližují tak, že postupně zaujímají polohy 5a, 6a; 5b, 6b atd. a ' že šířka spáry B se postupně zmenšuje na hodnoty Βι, Вг, Ba až do dosažení hodnoty B ě (1,0 až 1,3) . h, přičemž kov v důsledku plastické ' deformace kovu vrstev vyplňuje prostor mezi hranami 5 a 6 a hloubka styčné spáry h se zmenšuje na hodnoty hi, Ьг, ha až do dosažení hodnoty h á (0,3 až 0,4) . 8.q _IS . . . _1П .Г ki. ό ² η l _v - (h h _n _,). 10 ^J | _2a J as a result of the passages Pg to n, with the electric arc energy 4 changing to the length unit qn: - vn the edges 5a (Fig. 5) approach each other so that they gradually assume positions 5a, 6a; 5b, 6b etc. and that the width of the joint B decreases gradually to the values Βι, Вг, Ba until the value B ě (1.0 to 1.3) is reached. h, wherein the metal fills the space between edges 5 and 6 as a result of the plastic deformation of the metal layers, and the joint depth h decreases to hi, Ьг, ha until h is reached (0.3 to 0.4). 8.

V dalším průběhu je pak elektroda 2 (obr. 6) vysunuta z oblasti styčné spáry a navedena nad povrch svarového spoje symetricky vůči hranám 5b, 6b atd. Energie elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku q, : Vj se při tom v porovnání s předcházejícím průchodem zvýší skokem podle křivky 12 (obr. 4). Při průchodu n, dojde při tom k úplnému odtavení hran tupého spoje 1 za současného vytvoření vrstvy 13 (obr. 7) a s vytvořením menisku o hloubce m na povrchu svarového spoje. Po provedení η,-tého průchodu až po poslední průchod se pak energie elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku q : v mění podle křivky 14 (obr. 4) na hodnoty podle rovnice: O-“-' -- [4 —^H (II)In the further course, the electrode 2 (Fig. 6) is then pulled out of the joint area and guided above the weld joint surface symmetrically to the edges 5b, 6b etc. The arc energy 4 per unit length q, Vj is thereby compared to the previous pass by step 12 (FIG. 4). When passing n, the edges of the butt joint 1 are fully melted, forming a layer 13 (FIG. 7) and forming a meniscus of depth m on the weld joint surface. After the η, th pass until the last pass, the energy of the electric arc 4 per unit of length q: v is then changed according to curve 14 (Fig. 4) to the values according to the equation: O - "- '- [4 - ^H (II )

V důsledku plastické deformace vrstvy 13 se hloubka m menisku zmenšuje až na hodnotu 0, načež se projeví - převýšení svarového švu 16 (obr. 8). Průchody jsou při tom prováděny až do dosažení požadovaného převýšení švu 16. Pro intenzifikaci termoplastických deformací, tj. pro urychlení procesu zmenšování úhlu rozevření spáry 2 mezi hranami 5 a 6 (obr. 2) a vyplňo- vání prostoru mezi těmito hranami 5 a 6 kovem při každém následujícím průchodu částí 15 (obr. 9) tupého spoje 1, při nichž mají být postupně nanášeny vrstvy 9a . nebo 9b (obr. 8) atd., jakož i vrstvy 13 nebo 13a atd., může probíhat doplňkové ohřívání části 15 na teplotu T — (0,2 až 0,4) . Ti, při čemž teplota Ti je teplota tavení kovu tupého spoje ve °C. Část 15 (obr. 9) tupého spoje 1 je při tom ohřívána ve směru - nanášení vrstev a ve směru kolmém na směr nanášení vrstev. Rozměry ohřívané části 15 tupého spoje 1 se volí za podmínky maximálního vyplnění prostoru mezi hranami 5 a 6 nebo 5a a 6a atd. - kovem vrstev. Tento postup ohřívání má za následek snížení počtu průchodů a tím zvýšení svařovacího výkonu.Due to the plastic deformation of the layer 13, the depth of the meniscus decreases up to the value 0, whereupon it results in an excess of the weld seam 16 (FIG. 8). In this case, the passages are carried out until the desired seam elevation of 16 is achieved. each subsequent passage of the butt joint portion 15 (FIG. 9) at which the layers 9a are to be applied successively. or 9b (Fig. 8), etc., as well as layers 13 or 13a, etc., additional heating of the portion 15 to a temperature T (0.2 to 0.4) may take place. Ti, wherein the temperature Ti is the melting point of the butt joint metal in ° C. The portion 15 (FIG. 9) of the butt joint 1 is heated in the application direction and in a direction perpendicular to the application direction. The dimensions of the heated portion 15 of the butt joint 1 are selected under the condition of maximum filling of the space between the edges 5 and 6 or 5a and 6a etc. - by the metal of the layers. This heating process results in a reduction in the number of passes and thus an increase in the welding performance.

Dále se koncentrace energie v elektrickém oblouku 4 po provedení vrstvy 13 (obr.Next, the energy concentration in the electric arc 4 after the layer 13 has been made (FIG.

7) na horní straně tupého spoje 1 zvýší o (1,5 až 2,0)-násobek, čímž se - sníží odvádění energie do média prostředí a zvýší se 0hřátí části 15 (obr. 9) tupého spoje 1, v níž je právě nanášena vrstva. Tím je ještě více zvyšována nerovnoměrnost ohřátí tupého spoje 1 a vyvolávána intenzifikace termoplastických deformací.7) on the upper side of butt joint 1 increases by (1.5 to 2.0) times, thereby reducing energy dissipation into the medium medium and increasing the heating of the portion 15 (FIG. 9) of the butt joint 1 in which applied layer. This further increases the unevenness of the heating of the butt joint 1 and induces an intensification of the thermoplastic deformations.

Při provádění průchodů s energií elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku q : v změněnou podle křivky 11 (obr. 4) je elektrický oblouku 4 zasunut do hloubky styčné spáry ve směru kolmém na směr svařování, čímž je zvýšen proces odtavování hran 5 a 6 nebo 5a a 6a atd. a současně je urychleno vyplňování prostoru mezi těmito hranami kovem.When conducting arc power passes 4 per unit length q: changed according to curve 11 (Fig. 4), arc 4 is pushed into the joint depth in a direction perpendicular to the welding direction, thereby increasing the deposition process of edges 5 and 6 or 5a and 6a, etc., while simultaneously filling the space between these edges with metal is accelerated.

Při provádění průchodů s energií elektrického oblouku 4 na délkovou jednotku q : v změněnou podle křivky 14 (obr. 4) má odchylka elektrického oblouku 4 od středu vrstvy 13 nebo 13a (obr. 7) atd. - za následek rozšíření pásma ohřevu části 15 (obr. 9) tupého spoje 1, čímž je zintenzívňován průběh termoplastických deformací.When performing arc energy passages 4 per length unit q: v changed according to curve 14 (Fig. 4), the arc variation 4 from the center of the layer 13 or 13a (Fig. 7) etc. - results in the heating zone of the portion 15 ( 9) the butt joint 1, whereby the course of thermoplastic deformation is intensified.

V dalším textu jsou uvedeny tři příklady realizace postupu svařování elektrickým 0bloukem v ochranné atmosféře s neodtavnou elektrodou tupých spojů podle vynálezu.Three examples of an arc welding process with a non-consumable butt welding electrode according to the invention are given below.

Příklad 1Example 1

Při svařování tupých spojů potrubí o průměru 108 mm a tloušťce stěny 9 mm, vyrobeného z austenitické oceli, s -použitím neodtavné elektrody v ochranné atmosféře argonu, byly hrany tupého spoje připraveny takto: úhel 2 na straně elektrického 0blouku byl proveden 10°, úhel «2 byl vypočten s použitím rovniceWhen welding butt joints of 108 mm diameter and 9 mm wall thickness made of austenitic steel using a non-consumable electrode under argon shielding, the butt joint edges were prepared as follows: angle 2 at the electric arc side was 10 °, angle « 2 was calculated using the equation

RFRF

022 -= aactg - - - - -- -- ----= arctg 0,48 =022 - = aactg - - - - - - ---- = arctg 0.48 =

1,o . (J,5 = 26° úhel αΐ byl zvolen poloviční než úhel az, tj. 13°, a tloušťka 5o kořenového styku byla zvolena 2,5 mm.1, o. (J, 5 = 26 ° the angle αΐ was chosen half the angle α, ie 13 °, and the thickness 5o of the root contact was chosen 2.5 mm.

Elektroda byla zasunuta do celé hloubky styčné spáry tak, aby vzdálenost mezi koncem elektrody a kořenovým stykem zůstala 1,0 mm. Pak byl zapálen elektrický oblouk a byl proveden první průchod s úplným protavením tloušťky kořenového styku při energii elektrického oblouku na délkovou jednotku q! : v_;l = 11 900 W . cm¹. Pak byla změřena hloubka styčné spáry po prvním průchodu hi = 0,34 cm. Poté byla zjištěna energie elektrického oblouku na délkovou jednotku pro provedení druhého průchodu podle rovniceThe electrode was inserted all the way through the joint so that the distance between the electrode end and the root contact remained 1.0 mm. The arc was then ignited and the first pass was made with a complete melting of the root contact thickness at the arc energy per unit length q! : v _{; l} = 11,900 watts. cm ¹ . Then the joint depth after the first pass hi = 0.34 cm was measured. The energy of the arc per unit length was then determined to perform the second pass according to the equation

C|2C | 2

V2 [0,9 až 0,34) . 10⁴ V2 [0.9 to 0.34]. 10 ⁴

1,15 . 0,9²[0,9 až 0,29)21.15. 0.9 ² [0.9 to 0.29) 2

₅-₄---₀-₉ I 14 300 w.crn^: ⁵,4 .0,9] ₅ - ₄ --- ₀ - ₉ I 14 300 w.crn ^: ⁵ , 4 .0,9]

S tímto nastavením energie elektrického oblouku na délkovou jednotku byl proveden druhý průchod, načež byla opět změřena hloubka styčné spáry po druhém průchodu hz a zjištěna energie elektrického oblouku na délkovou jednotku pro provedení dalších průchodů podle vztahu q3: V3 atd.With this arc power setting per linear unit, a second pass was made, after which the joint depth was measured after the second pass hz and the arc energy per linear unit was determined to make further passes according to q3: V3, etc.

Po provedení čtvrtého průchodu, kdy hloubka styčné spáry činila h4 = 0,25 cm při její šířce Bi = 0,30 cm, byla elektroda ze styčné spáry vysunuta a nastavena symetricky vůči hranám styčné spáry nad povrchem svařovaného potrubí. Pak byla e nergie elektrického oblouku na délkovou jednotku zvýšením proudu zvýšena skokem na hodnotu qs: vs — 18 900 W . cm a při tomto nastavení byl proveden pátý průchod, při němž byly při vytvoření vrstvy na povrchu tupého spoje styčné hrany zcela odtaveny. Po provedení pátého průchodu byla změřena hloubka menisku m = 0,15 cm. Pro provedení šestého průchodu byla hodnota energie elektrického oblouku na délkovou jednotku zjištěna s použitím rovnice (II):After performing the fourth pass, where the joint depth was h4 = 0.25 cm at its width Bi = 0.30 cm, the joint electrode was extended and adjusted symmetrically to the joint edges above the welded pipe surface. Then the electric arc per unit length was increased by a jump to qs: vs - 18 900 W by increasing the current. cm and at this setting a fifth pass was made in which the edges were completely melted away when the layer on the butt joint was formed. After the fifth pass, the meniscus depth m = 0.15 cm was measured. For the sixth pass, the arc energy per unit length was determined using Equation (II):

Q6Q6

V6 [0,9 až 0,15) . 104 mťa až /5,4 . 0,9 = 20 000 W . cm1V6 [0.9 to 0.15]. 104 me up / 5.4. 0.9 = 20,000 W. cm1

Při tomto nastavení elektrického oblouku byl proveden šestý průchod, načež po jeho provedení byla změřena hloubka menisku m a z ní zjištěna energie elektrického oblouku na délkovou jednotku pro provedení dalších průchodů ze vztahů q7 : V7 atd.At this arc setting, a sixth pass was made, after which the depth of the meniscus m was measured and the arc energy per unit of length measured to make further passes from q7: V7, etc.

Po devátém průchodu meniskus zcela zmizel a převýšení svarového švu činilo 0,03 centimetru.After the ninth passage, the meniscus disappeared completely and the weld seam was 0.03 centimeter.

Po provedení uvedených operací byl tudíž vytvořen svarový spoj o stejné pevnosti, s rovnoměrným zesílením svarového švu po jeho obvodě, s těmito mechanickými vlastnostmi:Therefore, after performing the above operations, a weld joint of equal strength was formed, with a uniform reinforcement of the weld seam along its periphery, with the following mechanical properties:

mez pevnosti — 60,4 až 67,4 kg . mm²úhel ohybu — 180° rázová houževnotost: 12,4 ažbreaking strength - 60.4 to 67.4 kg. ² mm bend angle - 180 degrees shock houževnotost 12.4 to

16,5 kgm . cm² 16,5 kgm. cm ²

Příklad 2Example 2

Svaření tupých spojů potrubí o průměru 108 mm a tloušťce stěny 9 mm, vyrobeného z austenitické oceli, bylo s použitím neodtavné elektrody v ochranné atmosféře argonu provedeno analogicky s údaji podle příkladu 1, stím rozdílem, že po provedení prvního průchodu byla část tupého spoje doplňkově ohřátá na teplotu Ti = 400 °C, při níž byla nanesena druhá vrstva. Po prvním průchodu byla změřena hloubka styčné spáry hi = 0,325 cm, při čemž byl první průchod proveden s energií elektrického obloku na délkovou jednotku qi : vi = = 11 900 W . cm¹. S ohledem na zmenšení hloubky styčné spáry po prvním průchodu, tj. na urychleni vyplňování prostoru mezi hranami styčné spáry kovem vrstvy, činila při provádění druhého průchodu energie elektrického oblouku na délkovou jednotku qz : vz = 13 100 W . cm1. Po provedení třetího průchodu se hloubka styčné spáry zmenšila na 113 = 0,28 cm při její šířce B = 0,30 cm. Pak byla energie elektrického oblouku na délkovou jednotku změněna skokem na hodnotu qd : vd ~ 19150 W . cm1 a při tomto nastavení byl proveden čtvrtý průchod s úplným odtavením styčných hran a s vytvořením vrstvy na povrchu spoje. Po provedení čtvrtého průchodu byla změřena hloubka menisku m — = 0,15 cm. Hodnoty energie elektrického oblouku na délkovou jednotku qs : vs, qs : vg atd. pro provedení pátého a dalších, průchodů byly vypočteny podle rovnice (iI).Butt welding of 108 mm diameter and 9 mm wall thickness, made of austenitic steel, was carried out using a non-consumable argon shielded electrode analogously to Example 1, except that part of the butt joint was additionally heated after the first pass to a temperature of Ti = 400 ° C at which the second layer was applied. After the first pass, the joint gap depth hi = 0.325 cm was measured, whereby the first pass was made with electric block energy per unit length qi: vi = = 11,900 W. cm ¹ . In order to reduce the joint depth after the first pass, i.e. to accelerate the filling of the space between the edges of the joint joint with the metal of the layer, the second pass of the arc energy per unit length qz: vz = 13,100 W. cm1. After the third pass, the joint depth was reduced to 113 = 0.28 cm at its width B = 0.30 cm. Then the arc energy per linear unit was changed by jumping to qd: vd ~ 19150 W. cm1, and at this setting, a fourth pass was performed with complete melting of the contact edges and formation of a layer on the joint surface. The meniscus depth m - = 0.15 cm was measured after the fourth pass. The values of the arc energy per unit of length qs: vs, qs: vg etc. for making the fifth and subsequent passes were calculated according to equation (iI).

Po provedení osmého průchodu meniskus zmizel a převýšení svaru činilo 0,02 cm. Zjištěné pevnostní hodnoty takto provedeného svarového švu byly analogické s hodnotami uvedenými v příkladě 1.After the eighth pass, the meniscus disappeared and the weld elevation was 0.02 cm. The strength values of the weld seam thus performed were analogous to those given in Example 1.

Doplňkové ohřátí části tupého spoje mělo tedv za následek zmenšení počtu potřebných průchodů, zkrácení svařovacího času tupého spoje a tudíž zvýšení svařovacího výkonu.The additional heating of the butt joint portion has now resulted in a reduction in the number of passages required, a shortening of the butt welding time and thus an increase in the welding performance.

Příklad 3Example 3

Svaření tupých spojů potrubí bylo provedeno podobně jako v příkladě 2, s tím rozdílem, že po provedení čtvrtého průchodu, při němž došlo k úplnému odtavení hran styčné spáry za současného vytvoření vrstvy na povrchu spoje byla změnou tvaru činné části neodtavné elektrody zvýšena hustota energie o l,5násobek. Po skončení pá15 tého průchodu byla změřena hloubka menisku m = 0,04 cm, zatímco hloubka menisku po pátém průchodu podle příkladu 2 byla m = 0,06 cm. Pro provedení šestého průchodu byla energie elektrického· oblouku na délkovou jednotku nastavena na hodnotu q6 : V6 = 22 900 W . cm’¹. Po· sedmém průchodu meniskus zmizel a převýšení sva rového švu činilo 0,03 cm. Zjištěné pevnostní hodnoty takto provedeného svarového švu byly podobné jako v příkladě 1.Welding of butt joints was carried out similar to Example 2, except that after the fourth pass, which completely melted the edges of the joint and at the same time creating a layer on the joint surface, by changing the shape of the active part of the non-consumable electrode, 5x. At the end of the fifth pass, the meniscus depth m = 0.04 cm was measured, while the meniscus depth after the fifth pass in Example 2 was m = 0.06 cm. For the sixth pass, the arc energy per linear unit was set to q6: V6 = 22,900 W. cm ^-1 . After the seventh pass, the meniscus disappeared and the weld seam cant was 0.03 cm. The strength values of the weld seam thus performed were similar to those of Example 1.

Zvýšení koncentrace elektrického oblouku mělo tudíž za následek ještě větší snížení počtu průchodů, zkrácení svařovacího času tupého spoje a odpovídající zvýšení svařovacího výkonu.Thus, increasing the arc concentration resulted in an even greater reduction in the number of passes, a shortening of the butt welding time and a corresponding increase in welding power.

Claims

1. A shielding arc welding process with a non-consumable electrode, wherein the butt joint edges are machined prior to welding to form a bevel contact and the electrode is inserted into the joint in its full depth and the bevel contact is first melted in the first pass. throughout its thickness, thereby forming the weld root of the first layer, and each additional pass is formed to form the next layer by partially melting the edges of the joint, resulting in thermoplastic deformation of the edges of the joint so that the opening angle between the edges of the joint is gradually reduced and filling the space between the edges of the joint with the metal of the layer until a complete weld seam is formed, characterized in that at each successive pass, the energy of the arc (4) per length unit (q: vj is changed relative to the previous pass) the magnitude of this change is determined from the relationship ki_. J2_ δι-j) ² n

2'p0>

and that upon reaching the joint depth h a (0.3 to 0.4). δ and its widths B á (1.0 to 1.3). h, the electrode is pushed out of the joint and is positioned above the butt joint surface (1) in the area of the tapered edges (3), the arc energy (4) per unit length (q _n : v _n ) relative to the previous pass (qn- i _n ) increase by a step and complete melting of the edges (5b, 6b) of the butt joint joint (1) while forming a weld layer (13) on the butt joint surface (1), whereupon the arc energy (4) per unit of length (q,: v;) changes each time it passes so that the magnitude of this change is determined from q_ v

(<5—. 10 ¹ [4

П ρ

the symbols used in these equations are:

B = joint width - distance between chamfered edges (5, 6) joints on butt joint surface (1) (cm) δ · .. ···· * butt joint thickness (1) (cm), δι - thickness of weld layer (ni) at first pass (cm) li = joint depth - distance of surfaces of welded parts from the joint joint root (cm) h _u _i ~~ joint depth after (n — l) th pass (cm) ki = coefficient from practice = 1.15 to 1.35 kž coefficient from practice = 3.5 to 3.8 m _H -i - meniscus depth - weld concave after previous pass (cm) n - continuous sequence number of pass - from root creation weld seam (8) up to the welded joint q = i. u · = arc energy (4) (W. s- ^ 1) p - radius · surface area of welded parts (cm) v = arc feed rate (cm. s ^_1 ).

2. The method of multilayered arc welding according to claim 1, characterized in that before each successive pass with the change of the arc energy (4) to the length unit (q: v), the part (15) of the butt joint (1) is heated to temperature. , the value of which is determined from the relationship

Tž < Ts (0.2 to 0.4). These symbols mean:

T = the heating temperature of the butt joint portion (15) (1) (° C)

Ti - melting point of butt joint metal (1) (° C)

Tz = temperature of the other butt joint parts (1) (° C).

235102

17 18

3. The method of multilayer arc welding according to claim 1 or 2, characterized in that after the formation of the layer (13) on the surface of the butt joint (1), the energy density of the arc (4) is increased by (1.5 to 2.0). times the previous pass.

Multilayer arc welding process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the arc (4) is moved in a direction perpendicular to the length unit (q: v) after each subsequent pass with altered arc energy (4). the welding direction.

Multilayer arc welding process according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that, in the region of the butt joint (1), at its root (8), the contact edges (3) are machined into two coaxially made chamfers of different the inclination angles of their lateral faces, wherein the inclination angle (ai) of the lateral surface of the chamfer farther from the contact edges (3) is less than the inclination angle (я?) of the lateral surface of the chamfer adjacent to the contact edges (3).

Multilayer arc welding process according to claim 5, characterized in that the angle of inclination (α2) of the lateral surface of the chamfer adjacent to the contact edges (3) is determined from the relation.

(0.09 to 0.11) i ² · „<5

=2 = arctg —F7V —- Γ- _Ο -Γ “ϊ ------- (1.1 to 1.3). ba that the inclination angle (ai) of the lateral surface of the chamfer farther from the contact edges (3) is (1.5 to 2.0) times smaller than the inclination angle (cv2 :), with the following symbols indicating:

b - width of layer in first pass (cm) δ - thickness of butt joint (1) (cm) p radius of curvature of surface of welded parts (cm).