RU2088834C1

RU2088834C1 - Method of welding metal article with protective coat

Info

Publication number: RU2088834C1
Application number: RU94023011A
Authority: RU
Inventors: С.К. Просвирова; С.С. Заневский; М.А. Гордиенко; Е.И. Гординский; В.Г. Филиппов
Original assignee: Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности "ПермНИПИнефть"
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: erection of pipe lines from enamelled pipes and pipes provided with other coats. SUBSTANCE: for making welded joint of metal article with protective coat, solid rolls of corrosion-resistant steel are made on end surfaces to be connected. Thickness and width of these rolls is no less than 2.5 mm. Protective coat made form self-fluxing alloy is applied on adjacent end surfaces of articles. EFFECT: enhanced reliability. 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам выполнения сварных соединений металлических изделий, имеющих защитные покрытия, и предназначенные для использования, преимущественно в нефтегазодобывающей промышленности и коммунальном хозяйстве при монтаже трубопроводов, например, из эмалированных или с иным покрытием труб путем сварки их концевых участков. The invention relates to methods for making welded joints of metal products having protective coatings and intended for use mainly in the oil and gas industry and public utilities when installing pipelines, for example, from enameled or otherwise coated pipes by welding their end sections.

Изобретение может быть использовано также в других отраслях народного хозяйства, например в машиностроении, при выполнении сварных соединений металлических изделий, имеющих плоские, круглые и иные формы поверхности с нанесенными на них защитными покрытиями. The invention can also be used in other sectors of the national economy, for example, in mechanical engineering, when performing welded joints of metal products having flat, round and other surface shapes with protective coatings applied to them.

Известен способ соединения эмалированных труб, согласно которому на концевые участки внутренней поверхности труб наносят слой коррозионностойкой стали переменного сечения с уклоном к торцу трубы, затем производят эмалирование остальной трубы и после проверки сплошности эмалевого покрытия стыкуют трубы путем наложения сварного шва (авт.св. СССР N 372403, кл. F 16 L 13/02, 1969г.)
Однако указанный известный способ не обеспечивает получение коррозионностойкого сварного шва, т.к. ввиду разности коэффициентов термического расширения материала изделия и коррозионностойкой стали в месте перехода от тела трубы к наплавленному слою образуются трещины и нарушается сплошность защитного покрытия, а при сварке происходит перемешивание материалов трубы, наплавки электрода, в результате чего снижается коррозионная стойкость сварного шва.There is a method of connecting enameled pipes, according to which a layer of corrosion-resistant steel with a variable cross section with a slope to the end of the pipe is applied to the end sections of the inner surface of the pipes, then the rest of the pipe is enameled and, after checking the continuity of the enamel coating, the pipes are joined by applying a weld (ed. St. USSR N 372403, CL F 16 L 13/02, 1969)
However, this known method does not provide a corrosion-resistant weld, because due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the material of the product and the corrosion-resistant steel, cracks form in the place of transition from the pipe body to the deposited layer and the integrity of the protective coating is violated, and when welding, mixing of the pipe materials and electrode surfacing results in a decrease in the corrosion resistance of the weld.

Кроме этого, данный способ требует дополнительной механической обработки концов труб перед сваркой, что значительно повышает трудозатраты. In addition, this method requires additional machining of the pipe ends before welding, which significantly increases labor costs.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода (авт.св. СССР N 1239445, кл. H 16 L 58/00, 1994). Согласно этому способу внутреннюю поверхность трубы подвергают очистке, затем на внутреннюю, а также торцевую поверхности конца трубы наносят один и тот же металлокерамический самофлюсующийся сплав, например ПГ СР 2, толщиной 300-500 мкм, причем длина покрытой этим сплавом части конца трубы должна превышать длину зоны термического воздействия сварки. Затем на внутреннюю поверхность трубы наносят защитное покрытие, например смолу, эмаль, стекло и др. и подготовленные таким методом две трубы соединяют электродуговой сваркой, причем в образовании сварного шва участвует самофлюсующийся сплав, нанесенный на торцевую поверхность трубы. Closest to the proposed solution in technical essence is the method of applying a protective coating to the inner surface of the pipeline (ed. St. USSR N 1239445, class H 16 L 58/00, 1994). According to this method, the inner surface of the pipe is cleaned, then the same metal-ceramic self-fluxing alloy is applied to the inner as well as the end surface of the pipe end, for example PG SR 2, with a thickness of 300-500 μm, and the length of the part of the pipe end coated with this alloy must exceed the length heat-affected zones of welding. Then, a protective coating is applied to the inner surface of the pipe, for example, resin, enamel, glass, etc., and the two pipes prepared by this method are connected by electric arc welding, and a self-fluxing alloy deposited on the end surface of the pipe is involved in the formation of the weld.

Однако указанный известный способ не обеспечивает получения качественного сварного соединения, т.к. образующийся сварной шов является недостаточно прочным ввиду образования в нем хрупких фаз в структуре, и характеризуется низкой коррозионной стойкостью ввиду его высокой гетерогенности (неоднородности). However, this known method does not provide high-quality welded joints, because the resulting weld is not strong enough due to the formation of brittle phases in the structure in it, and is characterized by low corrosion resistance due to its high heterogeneity (heterogeneity).

Задачей изобретения является повышение прочности сварного шва и его коррозионной стойкости во всем его объеме. The objective of the invention is to increase the strength of the weld and its corrosion resistance in its entirety.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе сварного соединения металлических изделий с защитным покрытием на их поверхности, включающим очистку поверхности изделия, подготовку предназначаемых к сварке торцевых поверхностей изделий путем нанесения на них участвующего в образовании сварного шва материала, нанесение самофлюсующего сплава на обращенную к шву концевые поверхности изделий со стороны защитного покрытия на длину, превышающую зону термического воздействия сварки, последующее нанесение защитного термического покрытия на поверхность изделия и выполнение сварного шва между подготовленными к сварке торцевыми поверхностями соединяемых изделий, нанесение на торцевые поверхности изделий участвующего в образовании сварного шва материала и нанесение на обращенные к шву концевые поверхности изделий со стороны нанесения защитного покрытия самофлюсующегося сплава производят последовательно, а в качестве участвующего в образовании сварного шва материала используют коррозионностойкую сталь, которую на предназначенную для сварки торцевую поверхность изделия наносят в виде сплошного валика толщиной и шириной не менее 2,5 мм. This object is achieved by the fact that in the known method of welding metal products with a protective coating on their surface, including cleaning the surface of the product, preparing intended for welding the end surfaces of the products by applying material involved in the formation of the weld, applying a self-fluxing alloy to the weld end surfaces of the products from the side of the protective coating for a length exceeding the heat-affected zone of welding, subsequent application of the protective thermal coating on the surface of the product and performing a weld between the end surfaces of the joined products prepared for welding, applying the material involved in the formation of the weld to the end surfaces of the products and applying the self-fluxing alloy protective coating to the end surfaces of the products from the side of the weld, and as the material involved in the formation of the weld, corrosion-resistant steel is used, which is used for welding The surface of the product is applied in the form of a continuous roller with a thickness and a width of at least 2.5 mm.

Благодаря совокупности предложенных нами существенных признаков заявляемого технического решения и обеспечивается выполнение качественного сварного шва, а именно: высокопрочного и коррзионностойкого во всем его объеме. Это достигается, по-видимому, благодаря следующему. Thanks to the combination of the essential features of the proposed technical solution that we have proposed, a high-quality weld is ensured, namely: high-strength and corrosion-resistant in its entirety. This is achieved, apparently, due to the following.

В образовании сварного шва в предлагаемом способе участвует коррозионностойкая сталь, нанесенная на торцевую поверхность изделия, и материал сварного электрода. Эти два материала близки по своему химическому составу и в процессе сварки формируют однородную структуру сварного шва без включения боридов по границам зерен металла, т.к. самофлюсующийся сплав не будет попадать в сварной шов. И благодаря этому повышается прочность шва, а также обеспечивается его высокая коррозионная стойкость во всем его объеме. In the formation of the weld in the proposed method involves corrosion-resistant steel deposited on the end surface of the product, and the material of the weld electrode. These two materials are similar in their chemical composition and during the welding process form a homogeneous structure of the weld without including borides along the grain boundaries of the metal, because self-fluxing alloy will not get into the weld. And thanks to this, the strength of the seam increases, and its high corrosion resistance in its entire volume is also ensured.

Кроме того, между материалом сварного шва и самофлюсующимся сплавом будет отсутствовать контактная коррозия, т.к. разность стационарных потенциалов между ними незначительна и составляет всего 10 мВ, что также повышает коррозионную стойкость шва. In addition, there will be no contact corrosion between the weld material and the self-fluxing alloy, as the difference in stationary potentials between them is negligible and amounts to only 10 mV, which also increases the corrosion resistance of the weld.

Вместе с этим на границе основного металла изделия и наплавляемого самофлюсующегося сплава в предлагаемом способе не будет наблюдаться нарушения сплошности ввиду их близких по величине коэффициентов термического расширения, будет обеспечена хорошая эмалируемость самофлюсующегося покрытия и плавность перехода от тела изделия к слою самофлюса (толщина слоя увеличивается от 0 до 1,5 мм на длине 35 мм). At the same time, continuity will not be observed in the proposed method at the boundary of the base metal of the product and the self-fluxing alloy being fused, due to their close thermal expansion coefficients, good enamelability of the self-fluxing coating and smooth transition from the product body to the self-flux layer will be ensured (layer thickness increases from 0 up to 1.5 mm over a length of 35 mm).

Для практической реализации предлагаемого способа осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности:
производят очистку поверхности изделия известными способами, например дробеструйным;
наносят, например, путем наплавления на свариваемые торцевые поверхности изделий коррозионностойкую сталь в виде сплошного валика толщиной и шириной не менее 2,5 мм;
затем наносят самофлюсующийся сплав на обращенные к шву концевые поверхности изделий со стороны защитного покрытия на длину, превышающую зону термического воздействия сварки;
далее нанося защитное покрытие, например эмаль, на защищаемую поверхность изделия;
выполняют сварной шов между подготовленными к сварке торцевыми поверхностями изделий.For the practical implementation of the proposed method carry out the following operations in the following sequence:
purify the surface of the product by known methods, for example by shot peening;
applied, for example, by depositing on the welded end surfaces of products corrosion-resistant steel in the form of a solid roller with a thickness and width of at least 2.5 mm;
then a self-fluxing alloy is applied to the end surfaces of the products facing the seam from the protective coating side for a length exceeding the heat-affected zone of welding;
further applying a protective coating, such as enamel, on the protected surface of the product;
perform a weld between the end surfaces of the products prepared for welding.

Пример
На торец трубы диаметром 114 мм с толщиной стенки 10 мм из стали 10 электродуговой наплавкой электродом ОЭЛ-6 диаметром 3 мм при токе 80 А наплавляют валик толщиной и шириной 2,5 мм. Торец и внутреннюю поверхность трубы очищают дробеструйным способом. На внутреннюю поверхность трубы напыляют порошок самофлюсующегося сплава марки ПР Н77х15СЗР2 3 с помощью газовой горелки, работающей на пропане. Длина напыленного слоя ( от наплавленного валика ) составляет 35 мм, а толщина его постоянно увеличивается от 0 до 1,5 мм к торцу. Оплавление самофлюсующегося покрытия проводят непосредственно после напыления с помощью газовой горелки. Таким же методом подготавливают другой конец трубы. После этого внутреннюю поверхность трубы покрывают кислотостойкой безгрунтовой стеклоэмалью 155Т по известной технологии (температура обжига эмали 860-880^oC). Подготовленные таким методом трубы соединяют ручной электродуговой сваркой электродами ОЗЛ-6 диаметром 3 мм при токе 120 А в два прохода. Зазор между торцами труб при сварке 2 мм.Example
A pipe with a thickness and width of 2.5 mm is welded onto the end of a pipe with a diameter of 114 mm and a wall thickness of 10 mm from steel 10 by an OEL-6 electrode with an electrode of 3 mm with a diameter of 3 mm and a current of 80 A. The end face and the inner surface of the pipe are cleaned by shot blasting. Powder of self-fluxing alloy of grade PR Н77х15СЗР2 3 is sprayed onto the inner surface of the pipe using a gas burner operating on propane. The length of the sprayed layer (from the weld bead) is 35 mm, and its thickness is constantly increasing from 0 to 1.5 mm to the end face. The self-fluxing coating is melted directly after spraying with a gas burner. Using the same method, prepare the other end of the pipe. After that, the inner surface of the pipe is covered with acid-resistant, ground-free 155T glass enamel according to known technology (enamel firing temperature 860-880 ^o C). Pipes prepared by this method are connected by manual electric arc welding with OZL-6 electrodes of 3 mm diameter at a current of 120 A in two passes. The gap between the ends of the pipes when welding 2 mm.

Из сваренных таким способом труб изготавливали образцы для измерения твердости, металлографические шлифы и образцы для испытания сварного соединения на статическое растяжение. Samples for measuring hardness, metallographic sections, and samples for testing the welded joint under static tension were made from pipes welded in this way.

Данные о характеристиках сварного шва, выполненного предлагаемым и известным по прототипу способами, приведены в таблице. Data on the characteristics of the weld made by the proposed and known prototype methods are shown in the table.

Данные, приведенные в таблице, подтверждают, что сварной шов, выполненный по предлагаемому способу, значительно прочнее известного и характеризуется более высокой коррозионной стойкостью во всем своем объеме (этот показатель у предлагаемого шва такой же, как у коррозионностойкой стали, в то время как и у известного значительно ниже). The data given in the table confirm that the weld made by the proposed method is much stronger than the known one and is characterized by higher corrosion resistance in its entirety (this indicator for the proposed weld is the same as for stainless steel, while known much lower).

Применение заявляемого способа в различных областях народного хозяйства обеспечит получение гарантированного коррозионностойкого и механически прочного сварного соединения и, например, при монтаже трубопровода позволит получить трубопроводы высокой надежности, при эксплуатации которых будут исключены их аварийные порывы, что обеспечит значительный эффект в охране окружающей среды. Предлагаемый способ не требует значительных затрат дефицитных материалов и энергии. The application of the proposed method in various areas of the national economy will provide a guaranteed corrosion-resistant and mechanically strong welded joint, and, for example, during installation of the pipeline it will be possible to obtain pipelines of high reliability, during operation of which their emergency gusts will be excluded, which will provide a significant effect in environmental protection. The proposed method does not require significant costs of scarce materials and energy.

Claims

A method of performing a welded connection of metal products with a protective coating on their surface, including cleaning the surface of the product, preparing the end surfaces of the products to be welded by applying the material involved in the formation of the weld, applying a self-fluxing alloy to the end surfaces of the products facing the seam from the protective coating side for a length exceeding the heat-affected zone of welding, the subsequent application of a protective coating on the surface of the product and welding weld between the end surfaces of the joined products prepared for welding, characterized in that the material involved in the formation of the weld seam is applied to the end surfaces of the products and the end surfaces of the products facing the seam are applied from the side of the protective coating of the self-fluxing alloy, and as a part the formation of a weld of the material using corrosion-resistant steel, which is applied to welding the end surface of the product is applied in the form of horse roller with a thickness and width of at least 2.5 mm.