RU2041041C1 - Способ ремонта сквозных дефектов - Google Patents
Способ ремонта сквозных дефектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2041041C1 RU2041041C1 RU92014379A RU92014379A RU2041041C1 RU 2041041 C1 RU2041041 C1 RU 2041041C1 RU 92014379 A RU92014379 A RU 92014379A RU 92014379 A RU92014379 A RU 92014379A RU 2041041 C1 RU2041041 C1 RU 2041041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- repair
- defect
- root
- edges
- repaired
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Использование: ремонт стальных сосудов давления, оболочечных конструкций. Сущность изобретения: осуществляют предварительный подогрев ремонтируемого участка, удаляют дефект, выполняют разделку кромок с увеличивающейся шириной от корневой части к наружной поверхности по закону, приведенному в тексте описания, и заплавляют электрической дугой разделку. 1 табл.
Description
Изобретение относится к ремонту дефектов в стальных сосудах давления, оболоченных конструкциях и трубопроводах, включая сквозные трещиноподобные дефекты в напряженных участках конструкций с пониженной сопротивляемостью хрупкому разрушению и в том числе в сварных соединениях.
Известен способ ремонта сквозных дефектов, включающий предварительный подогрев ремонтируемого участка, удаление дефекта, разделку кромок с увеличивающейся шириной от корневой части к наружной поверхности и электродуговую наплавку металла.
Основными недостатками известного способа является то, что имеет место несплавление кромки в корне шва, невысокая податливость свариваемых кромок при сварке корневого слоя и отсутствует гарантия проплавления кромок.
Техническим результатом изобретения является устранение этих недостатков.
Для этого в способе ремонта сквозных дефектов, включающем предварительный подогрев ремонтируемого участка, удаление дефекта, разделку кромок с увеличивающейся шириной от корневой части к наружной поверхности и электродуговую наплавку металла, увеличение ширины разделки выполняют по закону, определяемому функцией
S=A + b где h глубина разделки, мм;
b ширина корневого слоя, мм;
А эмпирический коэффициент, зависящий от толщины ремонтируемого металла, мм;
К безразмерный эмпирический коэффициент, зависящий от прочностного класса стали конструкции;
у расстояние от корня разделки, мм.
S=A + b где h глубина разделки, мм;
b ширина корневого слоя, мм;
А эмпирический коэффициент, зависящий от толщины ремонтируемого металла, мм;
К безразмерный эмпирический коэффициент, зависящий от прочностного класса стали конструкции;
у расстояние от корня разделки, мм.
Повышение температуры при предварительном подогреве до начала операции удаления дефекта приводит к временному (на период ремонта) не менее, чем двух-трех кратному повышению сопротивляемости металла распространению трещины от трещиноподобных дефектов. В результате этого критический (максимально допустимый) размер трещиноподобного дефекта при действующих в конструкции напряжениях, возрастает на 40-70% что значительно превышает допустимый продольный размер выборки металла на концах дефекта и обеспечивает безопасность проведения ремонтных работ. В отсутствии подогрева неизбежное удлинение дефекта предкритического размера на 3-6% за счет удаления металла на его концах приводит к превышению этого размера, после чего происходит неконтролируемый рост дефекта под влиянием действующих напряжений и разрушение конструкции.
Закон изменения ширины разделки кромок определяет технологические возможности ее заполнения и податливость свариваемых кромок под действием усадки сварного шва при его остывании. Технологические возможности разделки кромок обуславливаются эмпирическим коэффициентом А в соотношении (1). Минимальное значение этого коэффициента зависит от толщины ремонтируемого элемента конструкции и определяется возможностью выполнения поперечных колебаний электрода, необходимых для обеспечения проплавления при заварке корневого слоя. С возрастанием толщины минимальное значение А увеличивается и составляет для толщины 8-8,6 мм; для толщины 15-17,4 мм; для толщины 26-36,4 мм. Максимальное значение эмпирического коэффициента А ограничивается соображениями экономического характера, поскольку увеличение А сверх его минимального уровня не приводит к дальнейшему улучшению качества сварного стыка, а сопровождается неоправданным возрастанием расхода сварочных материалов из-за увеличения общей площади разделки. Податливость свариваемых кромок определяется в выражении (1) безразмерным эмпирическим коэффициентом К. Его минимальное значение зависит от прочностного класса материала конструкции. С увеличением прочности стали уменьшается ее пластичность, в результате чего возрастает вероятность образования трещин в околошовной зоне корневого слоя шва, которая может быть снижена за счет повышения податливости разделки путем увеличения К. Минимальные значения коэффициента К должны составлять для стали класса прочности К-50-2; К-55-2,4; К-60 4. Максимальное значение коэффициента К ограничивается чрезмерным уменьшением угла скоса кромок в средней и верхней частях разделки, опасным появлением несплавлений по кромкам при выполнении заполняющих слоев и составляет 20.
В процессе экспериментальных исследований было установлено, что предложенный способ ремонта сквозных дефектов в газопроводах обеспечивает безопасность проведения ремонтных работ и повышает качество сварных ремонтных стыков.
Способ осуществляется следующим образом.
Производится предварительный подогрев ремонтируемого участка конструкции, содержащей сквозной трещиноподобный дефект; осуществляется удаление дефекта, разделка кромок производится в соответствии с выражением (1); в подготовленную разделку осуществляется электродуговая наплавка металла.
Производилась экспериментальная проверка способа ремонта сквозных трещиноподобных дефектов в напряженной конструкции. Взяли 11 темплетов из стали типа К-60, сваренных стыковой контактной сваркой оплавлением, размером 1000х300х15 мм со снятым усилением сварного шва. Швы располагались посредине длинной стороны темплетов. Температура предварительного подогрева принималась 150оС. Ударная вязкость сварного стыка на образцах с надрезом типа Шарпи (характеризующая сопротивляемость разрушению от трещиноподобных дефектов) составляла при 20оС 1,5 кГм/см2, а при температуре предварительного подогрева 18 кГм/см2. Временное сопротивление разрыву основного металла 62 кГ/мм2. На 8 темплетах в средней части шва по линии сплавления были нанесены сквозные острые надрезы длиной 180 мм, на остальных длиной 90 мм. Перед ремонтом концы темплета укреплялись в захватах горизонтальной разрывной машины и нагружались растягивающим усилием до напряжения 6 кГ/мм2. Критический размер дефекта при этом напряжении и температуре изделия 20оС составлял 200 мм. При удалении дефекта происходило увеличение его исходного размера на величину не менее 20 мм на каждом конце и тем самым его размер выводился за критическое значение при 20оС. На 1 темплете ремонт проводился по прототипу (пример 11) и на 10 по предложенному способу (примеры 1-10). Выбор сварочных материалов и режимов сварки осуществлялся в соответствии с ВСН 006-89/Миннефтегазстрой. Глубина разделки кромок и ширина корневого слоя во всех случаях имели значения 12 и 5 мм соответственно. После ремонта темплеты нагружались до разрушения. При этом определялось напряжение разрушения, которое сравнивалось с временным сопротивлением разрыву основного металла. Изломы разрушенных темплетов анализировались на предмет выявления причины разрушения. Безопасность ремонтных работ считалась обеспеченной, если во время ремонта не происходило разрушение конструкции. В противном случае безопасность работ считалась не обеспеченной. Качество ремонта считалось обеспеченным, если после нагружения до разрушения отремонтированной конструкции место разрушения находилось в основном металле, а разрушающее напряжение было не меньше временного сопротивления разрыву основного металла.
Исходные данные и результаты экспериментов приведены в таблице, в первой колонке которой представлен порядковый номер образца, во второй длина ремонтируемого дефекта, в третьей данные о предварительном подогреве, в четвертой значения эмпирического коэффициента А в выражении предлагаемого способа, в пятой значения безразмерного коэффициента показателя степени выражения (1), в шестой величина разрушающего напряжения, в седьмой место разрушения, в восьмой указание причины разрушения.
Анализ полученных данных показал, что при выполнении требований, заложенных в предлагаемом способе, обеспечивается безопасность проведения ремонта, характеризующаяся возможностью подготовки места ремонта к заварке и проведения самой заварки дефекта напряженной конструкции, и получается ремонтный шов, равнопрочный основу металлу конструкции (варианты 1-3), т.е. обеспечивается необходимый уровень качества ремонта шва.
В случае отсутствия предварительного подогрева (пример 4) сопротивляемость разрушению от трещиноподобных дефектов материала сварного стыка остается на низком уровне, вследствие чего при удалении металла на концах дефекта его критический размер для действующего напряжения (равного 6 кГ/мм2) был превышен и произошло разрушение темплета по сварному соединению до начала заварки дефекта, т.е. не была обеспечена необходимая безопасность проведения ремонта.
При изготовлении выемки под заварку дефекта с использованием значений эмпирического коэффициента А в выражении предлагаемого способа ниже его минимально допустимого для толщины 15 мм уровня форма разделки в ее корневой части не обеспечивала гарантированного проплавления кромок (примеры 5 и 8). Следствием этого явилось образование дефекта сварки в виде несплавления кромки в корне ремонтного шва. В результате последующего нагружения полностью заваренного темплета он разрушился по ремонтному шву при напряжении более, чем в два раза ниже предела прочности основного металла. Визуальное изучение излома показало, что инициатором разрушения послужило несплавление кромки в корне ремонтного шва. Таким образом, не была обеспечена равнопрочность ремонтного шва основному металлу.
Изготовление разделки с использованием значения безразмерного эмпирического коэффициента К в показателе степени выражения (1) предлагаемого способа ниже его минимально допустимого значения для стали класса прочности К-60 (примеры 6 и 9) снизило податливость свариваемых кромок при сварке корневого слоя, в результате чего в нем возникали высокие растягивающие остаточные напряжения, равные пределу текучести, которые привели к образованию холодной трещины в корневом слое ремонтного шва. В результате последующего нагружения полностью заваренного темплета он разрушился по ремонтному шву при напряжении более, чем в 3 раза ниже предела прочности основного металла. Визуальное изучение излома показало, что инициатором разрушения послужила холодная трещина в корне ремонтного шва. Таким образом, не была обеспечена равнопрочность ремонтного шва основному металлу.
При изготовлении разделки с использованием значений безразмерного эмпирического коэффициента к в выражении предлагаемого способа выше его максимально допустимого форма разделки в ее заполняющей части была крутой, близкой к вертикальной, и не обеспечивала гарантированного проплавления кромок (примеры 7 и 10). Следствием этого явилось образование дефекта сварки в виде несплавления кромки в заполняющем слое ремонтного шва. В результате последующего нагружения полностью заваренного темплета он разрушился по ремонтному шву при напряжении более, чем в 3 раза ниже предела прочности основного металла. Визуальное изучение излома показало, что инициатором разрушения послужило несплавление кромки в заполняющем слое ремонтного шва. Таким образом, не была обеспечена равнопрочность ремонтного шва основному металлу.
Проведение сварки по прототипу показало, что в случае ремонта сквозного дефекта предкритического размера в напряженной конструкции происходит разрушение по ремонтируемому сварному стыку на стадии подготовки выемки механическим способом под заварку. Таким образом, не обеспечивается возможность качественного выполнения заварки дефекта.
Предлагаемый способ обеспечивает безопасность проведения ремонта сквозных трещиноподобных дефектов в напряженных конструкциях и повышает качество ремонтных швов.
Claims (1)
- СПОСОБ РЕМОНТА СКВОЗНЫХ ДЕФЕКТОВ, включающий предварительный подогрев ремонтируемого участка, удаление дефекта, разделку кромок с увеличивающейся шириной от корневой части к наружной поверхности и электродуговую наплавку металла, отличающийся тем, что увеличение ширины S разделки выполняют по закону, определяемому функцией
где h глубина разделки, мм;
b ширина корневого слоя, мм;
A эмпирический коэффициент, зависящий от толщины ремонтируемого металла, мм;
k безразмерный эмпирический коэффициент, зависящий от прочностного класса стали конструкции;
Y расстояние от корня разделки, мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92014379A RU2041041C1 (ru) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Способ ремонта сквозных дефектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92014379A RU2041041C1 (ru) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Способ ремонта сквозных дефектов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2041041C1 true RU2041041C1 (ru) | 1995-08-09 |
RU92014379A RU92014379A (ru) | 1995-11-27 |
Family
ID=20134239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92014379A RU2041041C1 (ru) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Способ ремонта сквозных дефектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2041041C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630080C2 (ru) * | 2015-12-15 | 2017-09-05 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Способ ремонта отливок с применением дуговой сварки |
-
1992
- 1992-12-23 RU RU92014379A patent/RU2041041C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин, М.: Машиностроение, 1989, с.393-395. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630080C2 (ru) * | 2015-12-15 | 2017-09-05 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Способ ремонта отливок с применением дуговой сварки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Statnikov et al. | Comparison of ultrasonic impact treatment (UIT) and other fatigue life improvement methods | |
JP6730927B2 (ja) | 段付き設計の溶接継手用作製物 | |
US7748596B2 (en) | Welded structure having excellent resistance to brittle crack propagation and welding method therefor | |
Galtier et al. | The influence of ultrasonic impact treatment on fatigue behaviour of welded joints in high-strength steel | |
CN104014914A (zh) | 船体结构中高强度钢的焊接方法 | |
RU2337803C2 (ru) | Способ ремонта труб магистральных газопроводов со стресскоррозионными трещинами | |
US20060191878A1 (en) | Control of cracking in heat affected zones of fusion welded structures | |
RU2041041C1 (ru) | Способ ремонта сквозных дефектов | |
US4458125A (en) | Repair method and apparatus | |
JP5052918B2 (ja) | 耐き裂発生伝播特性に優れた溶接継手、溶接構造体及び耐き裂発生伝播特性の向上方法 | |
Zhang et al. | Properties of welded joint for narrow gap laser welding of austenitic stainless steels | |
JP2007283355A (ja) | 溶接止端部の超音波衝撃処理方法および超音波衝撃処理された耐疲労特性に優れた溶接止端部 | |
Nordmark et al. | Effect of weld discontinuities on fatigue of aluminum butt joints | |
Baughurst et al. | Welding defects, causes and correction | |
RU2109611C1 (ru) | Способ заварки дефектов в отливках из алюминиевых сплавов | |
US1718746A (en) | Method of welding band saws | |
JP6828721B2 (ja) | 重ね隅肉溶接継手のピーニング処理方法および溶接構造物 | |
RU2630080C2 (ru) | Способ ремонта отливок с применением дуговой сварки | |
Lepistö et al. | MIG brazing as a means of fatigue life improvement | |
KR101141404B1 (ko) | 탄소강 및 저합금강 소재의 후육관 파이프 티그 용접방법 | |
JP2655776B2 (ja) | レール溶接部の疲労強度改善法 | |
Paton et al. | Deformation-free welding of stringer panels of titanium alloy VT20 | |
McGaughy et al. | Improving Structural Weld Fatigue Performance via Friction Surfacing Techniques | |
Liu et al. | Field Tube to Tube Butt Welding Procedure for Coiled Tubing | |
Kálna | Influence of stress concentrators on the fatigue and fracture characteristics of steels and welded joints |