RU2103128C1 - High-strength steel welding method - Google Patents

High-strength steel welding method Download PDF

Info

Publication number
RU2103128C1
RU2103128C1 SU3208723A RU2103128C1 RU 2103128 C1 RU2103128 C1 RU 2103128C1 SU 3208723 A SU3208723 A SU 3208723A RU 2103128 C1 RU2103128 C1 RU 2103128C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tempering
welding
temperature
speed
heating
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.И. Никитин
В.И. Королев
В.Д. Новиков
В.И. Крюков
Ю.М. Журавлев
В.В. Цуканов
Original Assignee
Акционерное общество "Калужский турбинный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Калужский турбинный завод" filed Critical Акционерное общество "Калужский турбинный завод"
Priority to SU3208723 priority Critical patent/RU2103128C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2103128C1 publication Critical patent/RU2103128C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding. SUBSTANCE: when carrying out welding of high-strength steel, mechanical machining of weld root is done to obtain ratio of 0.4-0.6 between height of straight-line section of root zone and width of straight-line section of root zone of main weld veeing. Welding of root weld is done without heating by low alloy filler material with supply of argon maintaining ratio of product of current value and arc voltage value to welding speed within 120 and 160. Weld root is previously faced by metal providing content of carbon of 0.04-0.07%, silicon of 0.2-0.4%, manganese of 0.5-0.8%, nitrogen of 0.01-0.02%, oxygen of 0.03-0.05% and titanium of 0.0l-0.02% at temperature of heating equal to 200-300 C with high temperature tempering, lower by 40-50 C, than tempering temperature of main material. Welding of main portion of vee is carried out over diametrically opposite sectors of length equal to 1/6 of length of circumference. Welding is carried out in two steps filling the vee in height at heating temperature of 200-300 C and intermediate tempering. Heating to tempering temperature after welding and cooling after tempering are carried out at controlled preset speed as follows: heating to 550-580 C at a speed of 60-80 C/h; from 600 to 640-650 C at a speed of 30-40 C/h; cooling after tempering at a speed of 70 100 C/h within the range of 650-450 C. To provide minimum fracture of rotor axle, welding of main part of weld at a height of 1/2 of vee is carried out with heating to 200-300 C by sectors (6 pcs) in relatively opposite zones, and tempering is carried out, without cooling, at temperature by 40-50 C lower than temperature of tempering of main metal with cooling after tempering to 300 C at a speed of 60-100 C /h. After welding through entire depth of vee, tempering is carried out at temperature 20-30 C lower than temperature of tempering of rotor blanks after main thermal treatment during 12-14 h at a speed of heating to temperatures of 500-580 C at the rate of 60-80 C/h, at temperature range within 580 and 640-650 C at a speed of 30-40 C/h and cooling, after holding at temperatures in the range of 650-450 C, at a speed of 70-100 C/h. EFFECT: improved quality of weld joint. 5 dwg, 4 tbl

Description

\ \ \ 2 Изобретение относится к области сварки и термической обработки деталей вращения типа роторов из высокопрочных сталей, в том числе роторов для паровых турбин атомных подводных лодок. \ \ \ 2 The invention relates to the field of welding and heat treatment of rotational parts such as rotors of high strength steels, including rotors for steam turbines of nuclear submarines.

Наиболее близким к заявляемому способу сварки изделия типа роторов, является способ сварки [1]. Сборка толстостенных заготовок, в том числе и роторов, производится с элементами разделок кромок. Эти элементы разделок не обеспечивают точной геометрии сборки роторов, полного провара кромок без технологических компенсаторов, как в случае разделки со стыковочными усиками, так и в случае с подкладными кольцами. Closest to the claimed method of welding a product such as rotors, is a welding method [1]. The assembly of thick-walled workpieces, including rotors, is carried out with elements of cutting edges. These cutting elements do not provide the exact geometry of the rotor assembly, the complete penetration of the edges without technological compensators, both in the case of cutting with the connecting antennae, and in the case of washer rings.

В данной конструкции стыковочных элементов роторов нет возможности полностью гарантировать отсутствие сварочных дефектов типа непроваров и технологических трещин, возможных при захолаживании сварного соединения. При сварке роторов из стали типа ЭИ-415 применяется подогрев при температуре 400 - 500oC, приводящий к получению структур перлитного типа с низким сопротивлением хрупкому разрушению. Применение для сварных роторов технологичной среднеуглеродистой стали 34ХМ1А резко усиливает негативные моменты. Сварные ротора из этой марки стали изготавливают с пределом текучести не выше 450 - 520 МПа.In this design of the connecting elements of the rotors, it is not possible to fully guarantee the absence of welding defects such as lack of fusion and technological cracks that are possible when cooling the welded joint. When welding rotors from steel of EI-415 type, heating is used at a temperature of 400 - 500 o C, which leads to the formation of pearlite type structures with low resistance to brittle fracture. The use of technological medium carbon steel 34XM1A for welded rotors dramatically enhances the negative aspects. Welded rotors of this steel grade are made with a yield strength of not higher than 450 - 520 MPa.

Целью изобретения является разработка способа сварки роторов из высокопрочных сталей типа 20Х3МВФА (ЭИ-415) с обеспечением в корне шва полного провара без концентраторов, при высоком сопротивлении хрупкому разрушению всех зон сварного соединения и минимальном искривлении оси ротора. The aim of the invention is to develop a method for welding rotors from high strength steels of type 20X3MVFA (EI-415) with full penetration without concentrators at the root of the seam, with high resistance to brittle fracture of all zones of the welded joint and minimal curvature of the rotor axis.

Поставленная цель достигается тем, что производят сборку ротора с элементами корня шва предварительно наплавленного металла определенного состава при температуре подогрева 200 - 300oC и подвергнутых высокому отпуску при строго ограниченных геометрических параметрах стыковочного узла. Сверху стыковочных кромок производят с полным проплавлением без подогрева низкоуглеродистыми сварочными материалами и поддувом аргона. Сварку основной части разделки проводят по диаметрально-противоположным секторам, длина которых равна 1/6 длины окружности, причем сварку осуществляют за два приема по заполнению высоты разделки при температуре подогрева 200 - 300oC и промежуточном отпуске, нагрев до температуры отпуска после сварки и охлаждение после отпуска производят с контролируемой заданной скоростью; нагрев до 550 - 580oC со скоростью 60 - 80 oC/ч с 600 до 640 - 650oC со скоростью 30 - 40oC/ч, охлаждение после отпуска со скоростью 70 - 100oC/ч в диапазоне 650 - 450oC.This goal is achieved by the fact that the rotor is assembled with root elements of a pre-weld metal of a certain composition at a heating temperature of 200 - 300 o C and subjected to high tempering with strictly limited geometric parameters of the docking station. From the top, the joining edges are produced with full penetration without heating by low-carbon welding consumables and argon blowing. Welding the main part of the cutting is carried out in diametrically opposite sectors, the length of which is 1/6 of the circumference, and welding is carried out in two steps to fill the cutting height at a heating temperature of 200 - 300 o C and intermediate tempering, heating to tempering temperature after welding and cooling after vacation produce at a controlled set speed; heating to 550 - 580 o C at a speed of 60 - 80 o C / h from 600 to 640 - 650 o C at a speed of 30 - 40 o C / h, cooling after tempering at a speed of 70 - 100 o C / h in the range of 650 - 450 o C.

На механически обработанную в минусовой размер поверхность стыковочного элемента производят при температуре подогрева 200 - 300oC наплавку низкоуглеродистыми сварочными материалами с последующим отпуском при температуре на 40 - 50oC ниже температуры отпуска основного металла. Производится механическая обработка стыковочных кромок и однопроходная сварка без подогрева при полном проплавлении кромок с условием соотношений их размеров: а/b = 0,4 - 0,6 и отношением значений

Figure 00000002
= 120 - 160 и последующей двух, трех проходной заваркой корня шва без подогрева низколегированными сварочными материалами с поддувом аргона в зону сварочной дуги. Сварка основной части шва на 1/2 высоты разделки производится с подогревом 200 - 300oC с секторам (6 шт) во взаимнопротивополжных зонах и не охлаждая производят отпуск при температуре ниже температуры основного отпуска металла на 40 - 50oC и охлаждением после температуры отпуска до 300oC со скоростью 60 - 100oC/ч. После окончания сварки всей глубины разделки производится отпуск при температуре на 20 - 30oC ниже температуры отпуска заготовок ротора после основной термической обработки продолжительностью 12 - 14 ч. со скоростью нагрева в диапазоне температур 500 - 580oC со скоростью 60 - 80oC/ч, в диапазоне температур с 580 до 640 - 650oC со скоростью 30 - 40oC/ч охлаждение после окончания выдержки производить в диапазоне температур 650 - 450oC со скоростью 70 - 100oС/ч.The surface of the docking element machined to a minus size is produced at a heating temperature of 200 - 300 o C by surfacing with low-carbon welding materials, followed by tempering at a temperature of 40 - 50 o C below the tempering temperature of the base metal. The joining edges are machined and single-pass welding without heating with complete penetration of the edges with the condition of their size ratios: а / b = 0.4 - 0.6 and the ratio of values
Figure 00000002
= 120 - 160 and the subsequent two, three straight-through welding of the weld root without heating with low-alloyed welding consumables with argon blowing into the zone of the welding arc. Welding of the main part of the weld at 1/2 cutting height is carried out with heating of 200 - 300 o C with sectors (6 pieces) in mutually opposite zones and without cooling produce tempering at a temperature below the temperature of the main temper of the metal by 40 - 50 o C and cooling after tempering up to 300 o C at a speed of 60 - 100 o C / h. After welding, the entire depth of cutting is tempered at a temperature of 20 - 30 o C below the tempering temperature of the rotor blanks after the main heat treatment lasting 12 - 14 hours with a heating rate in the temperature range of 500 - 580 o C with a speed of 60 - 80 o C / h, in the temperature range from 580 to 640 - 650 o C with a speed of 30 - 40 o C / h, cooling after the end of exposure to produce in the temperature range of 650 - 450 o C with a speed of 70 - 100 o C / h.

Наплавление на поверхность шва производится выше поверхностей свариваемых заготовок на толщину двух, трех валиков и ширину не менее двух и трех валиков от линии сплавления с последующей механической обработкой (снятия металла) на глубину б, равную 1,0 - 1,5 высоты направленного валика от поверхности стыкуемых частей. Так как при патентном поиске источники информации, содержащие признаки отличительной части формулы не обнаружены, можно сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию существенные отличия. Fusion to the surface of the weld is performed above the surfaces of the welded workpieces by a thickness of two, three rollers and a width of at least two and three rollers from the fusion line, followed by mechanical processing (metal removal) to a depth of b equal to 1.0 - 1.5 of the height of the directed roller from surfaces of joined parts. Since in a patent search information sources containing signs of a distinctive part of the formula were not found, we can conclude that the proposed technical solution meets the criterion of significant differences.

На фиг.1 показана схема наплавки корня шва и стыковки частей ротора; на фиг. 2 - соотношение размеров стыковочного узла для условий полного проплавления корня шва; на фиг.3 - схема заполнения разделки до проведения промежуточного отпуска; на фиг.4 - указан порядок сварки ротора по секторам; на фиг. 5 - дан вид заваренной разделки и схема механической обработки поверхности сварного шва. Figure 1 shows a diagram of the surfacing of the root of the seam and the joining of parts of the rotor; in FIG. 2 - the ratio of the dimensions of the docking unit for the conditions of complete penetration of the root of the seam; figure 3 is a diagram of the filling of the groove before an intermediate vacation; figure 4 - shows the order of welding of the rotor by sector; in FIG. 5 is a view of the brewed groove and a diagram of the machining of the surface of the weld.

В табл. 1 даны механические свойства сварных соединений и основного металла роторов (см.20Х3ВМФА) сваренных по заявленному режиму. In the table. 1 shows the mechanical properties of the welded joints and the base metal of the rotors (see 20X3VMFA) welded according to the declared mode.

В табл. 2 представлен химический состав металла роторов из стали 20Х3МВФА, применяемых при сварке. In the table. 2 shows the chemical composition of the metal rotors made of steel 20X3MVFA used in welding.

В табл. 3 дан химический состав наплавленного металла. In the table. 3 shows the chemical composition of the weld metal.

В табл. 4 даны механические свойства сварных соединений и основного металла роторов (ст.20Х3ВМФА), сваренных по заявленному режиму и по режиму в соответствии с режимом прототипа. In the table. 4 shows the mechanical properties of the welded joints and the base metal of the rotors (st.20H3VMFA), welded according to the declared mode and mode in accordance with the prototype mode.

Способ сварки роторов из высокопрочной стали осуществляется следующим образом. A method of welding rotors of high strength steel is as follows.

Проводится механическая обработка кромок, свариваемых заготовок с минусовым допуском в зоне наплавляемых кромок (фиг. 1, заштрихованная часть), затем подогрев свариваемых заготовок в печи до температуры 200 - 300oC и наплавка мягкой прослойки в зоне корневой части сварного соединения сварочными материалами, обеспечивающими в составе наплавленного металла концентрацию углерода, кремния, марганца, азота, кислорода, титана в следующих количествах, %:
Углерод 0,04 - 0,07
Кремний 0,20 - 0,40
Марганец 0,50 - 0,08
Азот 0,01 - 0,02
Кислород 0,03 - 0,05
Титан 0,01 - 0,02
Сварка ведется до температуры заготовки не ниже 200oC, при снижении температуры ниже указанного предела, необходимо проводить дополнительный подогрев.
The machining of the edges, the welded workpieces with a minus tolerance in the area of the weld edges (Fig. 1, the shaded part) is carried out, then the welded workpieces in the furnace are heated to a temperature of 200 - 300 o C and the soft layer is welded in the zone of the root part of the welded joint with welding materials providing in the composition of the deposited metal, the concentration of carbon, silicon, manganese, nitrogen, oxygen, titanium in the following amounts,%:
Carbon 0.04 - 0.07
Silicon 0.20 - 0.40
Manganese 0.50 - 0.08
Nitrogen 0.01 - 0.02
Oxygen 0.03 - 0.05
Titanium 0.01 - 0.02
Welding is carried out to a workpiece temperature not lower than 200 o C, when the temperature drops below the specified limit, it is necessary to carry out additional heating.

После окончания наплавки кромок, не проводя охлаждения заготовок, проводится отпуск заготовок в термической печи при температуре 620 - 630oC длительностью 8 - 10 ч. Данная температура отпуска выбирается на 40 - 50oC ниже температуры отпуска основного металла заготовок при их окончательной термической обработке с целью сохранения сдаточных нормированных свойств.After the edges are surfaced without cooling the billets, the billets are tempered in a thermal furnace at a temperature of 620 - 630 o C for 8 to 10 hours. This tempering temperature is selected at 40 - 50 o C lower than the tempering temperature of the base metal of the billets during their final heat treatment in order to maintain normalized delivery properties.

После термической обработки заготовок с напрвленными кромками производится механическая обработка кромок для контроля сварочных декфектов и обеспечения сборки для последующей сварки. After heat treatment of workpieces with directional edges, the edges are machined to control welding defects and to ensure assembly for subsequent welding.

Механическая обработка кромок производится до стыковочных размеров, позволяющих выполнить сплошное проплавление кромок. Условие сплошного проплавления кромок при однопроходной сварке без подогрева состоит в подборе геометрических параметров стыковочного узла (фиг.2) и токовых режимов сварки. The mechanical processing of the edges is carried out up to the joining dimensions, which allows for continuous penetration of the edges. The condition of continuous penetration of the edges in single-pass welding without heating consists in the selection of the geometric parameters of the docking unit (figure 2) and current welding conditions.

Соотношение a/b должно быть в пределах 0,4 - 0,6 где b ширина прямолинейного участка до начала обработки под заданный радиус, а - высота проплавляемого прямолинейного участка корневой части сварного соединения. The ratio a / b should be in the range of 0.4 - 0.6 where b is the width of the rectilinear section before processing to the specified radius, and is the height of the melted rectilinear section of the root of the welded joint.

Сборка заготовок роторов производилась с подогревом до 200 - 250oC той части ротора, которая имеет охватывающий буртик стыковочного узла. Этим обеспечивается плотная сборка и последующее исправление оси. Первый и второй проходы корневой части стыковочного узла производили аргонодуговой сваркой без подогрева с применением присадочного материала, обеспечивающего содержание углерода, кремния и марганца в наплавленном металла в следующих пределах, %:
Углерод 0,05 - 0,08
Кремний 0,4 - 0,70
Марганец 1,00 - 1,50
с ограниченным содержанием азота, кислорода, титана, %:
Азот - ≤ 0,01
Кислород - ≤ 0,02
Титан - ≤ 0,01
При сварке коневой части от первого прохода до заполнения разделки на толщину 10 - 12 мм в целях защиты металла сварочной ванны от окисления воздухом и насыщения водородом производится поддув аргона во внутреннюю полость ротора через осевой канал.
The assembly of rotor blanks was carried out with heating to 200 - 250 o C of that part of the rotor, which has a covering flange of the docking station. This ensures tight assembly and subsequent correction of the axis. The first and second passes of the root part of the docking unit were made by argon-arc welding without heating using filler material that provides the content of carbon, silicon and manganese in the weld metal in the following ranges,%:
Carbon 0.05 - 0.08
Silicon 0.4 - 0.70
Manganese 1.00 - 1.50
with a limited content of nitrogen, oxygen, titanium,%:
Nitrogen - ≤ 0.01
Oxygen - ≤ 0.02
Titanium - ≤ 0.01
When welding the horse part from the first pass to filling the cut to a thickness of 10 - 12 mm, in order to protect the metal of the weld pool from oxidation by air and hydrogen saturation, argon is blown into the inner cavity of the rotor through the axial channel.

Установлена эмпирическая зависимость условий проплавления корневой части от погонной энергии сварки

Figure 00000003

где g - погонная энергия сварки;
V - скорость сварки (м/мин);
η - 0,6 для сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа.The empirical dependence of the conditions of penetration of the root part on the heat input of the welding is established.
Figure 00000003

where g is the linear energy of welding;
V is the welding speed (m / min);
η - 0.6 for welding with a non-consumable electrode in a shielding gas medium.

Для полного проплавления указанного на фиг. 2 стыковочного узла (а = 3 - 4 мм, в = 5 - 10 мм) значение

Figure 00000004
должно быть в пределах 120 - 160 (а. В/см.мин).For the complete penetration of FIG. 2 docking units (а = 3 - 4 mm, в = 5 - 10 mm) value
Figure 00000004
should be in the range of 120 - 160 (a. V / cm.min).

Сварка основной части шва производилась с подогревом 200 - 200oC до 1/2 высоты разделки (фиг.3) и не охлаждая проводится отпуск при температуре 620 - 630oC.Welding the main part of the seam was carried out with heating 200 - 200 o C to 1/2 the height of the cut (figure 3) and without cooling is carried out at a temperature of 620 - 630 o C.

В связи с необходимостью проведения контроля сварного соединения на предмет обнаружения сварочных дефектов и возможным проведением ремонтной заварки без термообработки, необходимо применение сварочных материалов, обеспечивающих получение свойств вязкости металла шва (Т50 - критическая температура хрупкости не выше +20oC). Это требование по значению критической температуры хрупкости необходимо для предотвращения образования холодных трещин при ремонтной заварке дефектов без подогрева и немедленного отпуска. С этой целью применяют сварочные материалы, обеспечивающие при перемешивании жидкой ванны снижение содержания ванадия (с 0,6 - 0,85% в основном металле) и увеличение содержания никеля (с 0,4% в основном металле) до значения 0,25 - 0,3% и 0,6 - 0,9% в металле шва соответственно. Это обеспечивается за счет соответствующего химического состава сварочных материалов, при применении которых наплавленный металл содержит, %:
Углерод - 0,05 - 0,10
Кремний - 0,20 - 0,50
Марганец - 1,00 - 1,50
Хром - 1,30 - 1,70
Никель - 1,00 - 1,40
Молибден - 0,40 - 0,70
Ванадий - 0,01 - 0,05
Титан - 0,01 - 0,04
Азот - 0,01 - 0,02
Кислород - 0,03 - 0,05
Получение указанных значений содержания ванадия и никеля в металле шва при указанном ранее ограничении содержания углерода способствует обеспечению высокой пластичности и вязкости в зоне сплавления.
Due to the need to control the welded joint for the detection of welding defects and the possibility of repair welding without heat treatment, it is necessary to use welding materials to obtain the properties of the viscosity of the weld metal (T 50 - critical brittleness temperature not higher than +20 o C). This requirement for the critical temperature of brittleness is necessary to prevent the formation of cold cracks during repair welding of defects without heating and immediate tempering. To this end, welding materials are used that, when mixing the liquid bath, reduce the vanadium content (from 0.6 - 0.85% in the base metal) and increase the nickel content (from 0.4% in the base metal) to 0.25 - 0 , 3% and 0.6 - 0.9% in the weld metal, respectively. This is ensured by the appropriate chemical composition of the welding materials, the use of which the deposited metal contains,%:
Carbon - 0.05 - 0.10
Silicon - 0.20 - 0.50
Manganese - 1.00 - 1.50
Chrome - 1.30 - 1.70
Nickel - 1.00 - 1.40
Molybdenum - 0.40 - 0.70
Vanadium - 0.01 - 0.05
Titanium - 0.01 - 0.04
Nitrogen - 0.01 - 0.02
Oxygen - 0.03 - 0.05
Obtaining the indicated values of the content of vanadium and nickel in the weld metal with the aforementioned restriction of the carbon content helps to ensure high ductility and viscosity in the fusion zone.

С целью обеспечения минимального излома оси свариваемых частей ротора (не свыше 0,6 мм от идеальной геометрической оси частей ротора) сварка частей ротора производится по секторам, длина которых равна 1/6 длине окружности (схема, фиг. 4) по 2 - 3 прохода в секторе и с последующим переходом процесса сварки на противоположный сектор согласно схеме. Предложенная схема обеспечивает заданное минимальное значение боя и искривления оси. In order to ensure a minimum break in the axis of the rotor parts being welded (not more than 0.6 mm from the ideal geometric axis of the rotor parts), the parts of the rotor are welded in sectors whose length is 1/6 of the circumference (diagram, Fig. 4) in 2 to 3 passes in the sector and with the subsequent transition of the welding process to the opposite sector according to the scheme. The proposed scheme provides a predetermined minimum value of the battle and curvature of the axis.

После заварки 1/2 высоты сечения шва ротора производится отпуск заваренного ротора при температуре 620 - 630oC с охлаждением до 300oC со скоростью 60 - 70oC/ч.After welding 1/2 of the height of the cross-section of the rotor seam, the brewed rotor is tempered at a temperature of 620 - 630 o C with cooling to 300 o C at a speed of 60 - 70 o C / h.

Далее производится заварка остальной части сечения шва ротора сварочными материалами и очередностью аналогично первой половине. Next, the rest of the cross-section of the rotor seam is welded with welding materials and a sequence similar to the first half.

После окончания заварки разделки частей на всю глубину производится отпуск при температуре 640 - 650oC продолжительностью 12 - 14 ч. Температура отпуска после сварки назначается на 20 - 30oC ниже температуры отпуска заготовок ротора после основной термической обработки. С целью повышения характеристик пластичности и вязкости в зоне сварного соединения, нагрев до температуры отпуска и охлаждение после него производят с определенной заданной скоростью. При нагреве с целью более быстрого прохождения интервала вторичного твердения 550 - 580oC за счет выделения карбидов ванадия, этот диапазон температур необходимо проходить со скоростью 60 - 80oC/ч. С 600 до 640 -650oC нагрев может вестись с меньшей скоростью - 30 - 40oC/ч, с целью выравнивания температур по сечению. Охлаждение в диапазоне температур 650 - 450oC необходимо с целью подавления отпускного хрупчивания проводить со скоростью 70 - 100oC/ч, что одновременно создает благоприятные сжимающие напряжения (8 - 12 кгс/см2) в зоне сварного соединения.After welding the cutting of parts to the full depth, tempering is performed at a temperature of 640 - 650 o C for a duration of 12 - 14 hours. The tempering temperature after welding is set at 20 - 30 o C below the tempering temperature of the rotor blanks after the main heat treatment. In order to improve the ductility and viscosity characteristics in the weld zone, heating to tempering temperature and cooling after it are carried out at a certain predetermined speed. When heated in order to more quickly go through the secondary hardening interval 550 - 580 o C due to the precipitation of vanadium carbides, this temperature range must be passed at a speed of 60 - 80 o C / h. From 600 to 640 -650 o C, heating can be carried out at a lower speed - 30 - 40 o C / h, in order to equalize the temperature over the cross section. Cooling in the temperature range 650 - 450 o C is necessary to suppress temper embrittlement at a speed of 70 - 100 o C / h, which at the same time creates favorable compressive stresses (8 - 12 kgf / cm 2 ) in the weld zone.

Необходимо учитывать, что при проведении сварки в поверхностной зоне направленного и основного металла возникают конгломераты крупных зерен. В более глубинных слоях сварного соединения, в связи с влиянием чередующихся термических циклов сварки на зерно, происходит рекристаллизация крупных первичных зерен и их измельчение. Известно, что при более мелких зернах металла (в том числе и направленного) достигаются более высокие характеристики пластичности, вязкости, прочности, сопротивления циклическому и хрупкому разрушению. It should be borne in mind that during welding in the surface zone of the directional and base metal conglomerates of large grains arise. In the deeper layers of the welded joint, due to the influence of alternating thermal cycles of welding on the grain, large primary grains are recrystallized and crushed. It is known that with finer grains of metal (including directed), higher characteristics of plasticity, viscosity, strength, and resistance to cyclic and brittle fracture are achieved.

С целью измельчения зерна в поверхностных зонах сварного соединения применена наплавка дополнительных поверхностных валиков в зоне сварного соединения и механическая обработка поверхности в зоне сварного соединения с уменьшением диаметра проточки на величину толщины направленного валика в соответствии со схемой (фиг. 5). In order to grind grain in the surface zones of the welded joint, surfacing of additional surface rollers in the welded joint zone and mechanical processing of the surface in the welded joint zone with decreasing the diameter of the groove by the thickness of the directed roller in accordance with the scheme were used (Fig. 5).

Указанная ширина и глубина проточки полностью гарантирует снятие зон наплавленного и основного металла с крупными рекристаллизованными зернами. The specified width and depth of the groove fully guarantees the removal of zones of deposited and base metal with large recrystallized grains.

Все технологические процессы сварки кромок и всей разделки производят при вращении ротора на заданный угол, определенный порядковым номером сектора (фиг. 4), а после сварочную термическую обработку при непрерывном вращении ротора (во избежание его провисания и излома оси) со скоростью 2 - 3 оборота/мин. All technological processes of welding the edges and the entire cutting are performed when the rotor is rotated by a predetermined angle, determined by the serial number of the sector (Fig. 4), and then welding heat treatment is performed during continuous rotation of the rotor (to prevent it from sagging and breaking the axis) at a speed of 2-3 turns / min

Ожидаемый технико-экономический эффект, который может быть получен при использовании заявляемого способа сварки роторов, выразится в повышении механических характеристик основного металла и металла шва, в практической ликвидации конструктивных и технологических концентраторов в корне шва, снижении биения, что приводит к повышению запаса прочности конструкции ротора, его долговечности и снижению затрат на баллансировку ротора. The expected technical and economic effect that can be obtained by using the inventive method of welding rotors will be expressed in an increase in the mechanical characteristics of the base metal and weld metal, in the practical elimination of structural and technological concentrators at the root of the weld, and a decrease in runout, which leads to an increase in the margin of safety of the rotor design , its durability and lower costs for balancing the rotor.

Claims (1)

Способ сварки высокопрочных сталей преимущественно при изготовлении роторов, при котором производят подготовку кромок, сборку, сварку корневого шва, сварку основной части разделки, а также предварительный подогрев и термообработку зоны соединения, отличающийся тем, что механическую обработку корня шва производят до соблюдения размеров а/в в пределах 0,4 0,6, где в - ширина прямолинейного участка корневой зоны основной части разделки, а - высота проплавляемого прямолинейного участка корневой зоны, сварку корневого шва производят без подогрева низколегированным присадочным материалом с поддувом аргона при соблюдении отношения произведения величины тока на напряжение на дуге к скорости сварки в пределах 120 160, при этом корень шва предварительно наплавляют металлом, обеспечивающим содержание углерода 0,04
0,07% кремния 0,20 0,40% марганца 0,50 0,80% азота 0,01 0,02% кислорода 0,03 0,05% титана 0,01 0,02% при температуре подогрева 200 - 300oС с высоким отпуском на 40 50o ниже отпуска основного металла, сварку основной чсти разделки производят по диаметрально противоположным секторам, длина которых равна 1/6 длины окружности, за два приема по заполнению высоты разделки при температуре подогрева 200 300oС с промежуточным отпуском и отпуском после сварки, причем нагрев до температуры отпуска после сварки и охлаждение после отпуска производят с заданной скоростью, а именно, нагрев до 550 580o со скоростью 60 90oС/ч, с 580 до 650oС со скоростью 30 40oС/ч, а охлаждение после отпуска со скоростью 70 100oС/ч в диапазоне 650 450oС, при этом после заполнения 1/2 высоты разделки, не охлаждая, производят отпуск при температуре на 40 50o ниже температуры отпуска основного металла, а охлаждение после температуры отпуска до 300oС со скоростью 60 100oС/ч, после сварки всей разделки отпуск производят при температуре на 20 30oС ниже температуры отпуска заготовок ротора после основной термической обработки в течение 12 14 ч, а на поверхность шва производят наплавку с усилением на толщину 2 3 валиков и ширину не менее 2 3 валиков от линии сплавления с последующим механическим удалением металла на глубину от 1,0 до 1,5 высоты валика от поверхности заготовок.
The method of welding high-strength steels mainly in the manufacture of rotors, in which the edges are prepared, assembled, weld the root seam, weld the main part of the groove, as well as preheat and heat treat the joint zone, characterized in that the weld root is machined to a / c dimensions within 0.4 0.6, where c is the width of the rectilinear section of the root zone of the main part of the cutting, and is the height of the melted rectilinear section of the root zone, welding of the root seam is carried out without heating eva low-alloy filler material with argon injection, subject to the ratio of the product of the magnitude of the current by the voltage on the arc and the welding speed within 120 160, while the root of the seam is pre-welded with a metal providing a carbon content of 0.04
0.07% silicon 0.20 0.40% manganese 0.50 0.80% nitrogen 0.01 0.02% oxygen 0.03 0.05% titanium 0.01 0.02% at a heating temperature of 200 - 300 o With a high tempering 40-50 o lower than the tempering of the base metal, the main part of the cutting is welded in diametrically opposite sectors, the length of which is 1/6 of the circumference, in two steps to fill the cutting height at a heating temperature of 200 300 o С with intermediate tempering and tempering after welding, and heating to tempering temperature after welding and cooling after tempering is carried out at a given speed, namely, s and 550 580 o at 60 90 o C / hour from 580 to 650 o C at 30 40 o C / hour, and cooling after tempering at a speed of 70 100 o C / hr in the range of 650 450 o C, wherein after filling 1/2 the height of the groove, without cooling, tempering is carried out at a temperature of 40 50 o below the tempering temperature of the base metal, and cooling after tempering temperature is up to 300 o C at a speed of 60 100 o C / h, after welding the entire groove, tempering is carried out at a temperature of 20 30 o C below the tempering temperature of the rotor blanks after the main heat treatment for 12 to 14 hours, and producing on the surface of the weld t surfacing reinforced with a thickness of 2 3 rollers and a width of at least 2 3 rollers from the fusion line with subsequent mechanical removal of metal to a depth of 1.0 to 1.5 of the height of the roller from the surface of the workpieces.
SU3208723 1988-09-26 1988-09-26 High-strength steel welding method RU2103128C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3208723 RU2103128C1 (en) 1988-09-26 1988-09-26 High-strength steel welding method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3208723 RU2103128C1 (en) 1988-09-26 1988-09-26 High-strength steel welding method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2103128C1 true RU2103128C1 (en) 1998-01-27

Family

ID=20928969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3208723 RU2103128C1 (en) 1988-09-26 1988-09-26 High-strength steel welding method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2103128C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573842C2 (en) * 2011-08-17 2016-01-27 Дзе Джэпэн Стил Уоркс, Лтд. Lower layer or top layer of multi-layer weld of turbine rotor out of high-chrome steel, material for deposition by welding of multi-layer weld and method of manufacturing of multi-layer weld

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Герман Г.И. Электродуговая сварка теплоустойчивых сталей перлитного класса. - М.: Машиностроение, 1972, с. 32. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573842C2 (en) * 2011-08-17 2016-01-27 Дзе Джэпэн Стил Уоркс, Лтд. Lower layer or top layer of multi-layer weld of turbine rotor out of high-chrome steel, material for deposition by welding of multi-layer weld and method of manufacturing of multi-layer weld

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2130937B1 (en) High-strength welded steel pipe and process for manufacturing it
US4188419A (en) Method for preventing cracks below seams during plating and welding
US7540402B2 (en) Method for controlling weld metal microstructure using localized controlled cooling of seam-welded joints
Tušek et al. Welding of tailored blanks of different materials
WO1997032684A1 (en) Consumable electrodes for gma welding of hsla steels
CN104801922A (en) Method for repairing fractured roller way spindle nose
JPH06114564A (en) Method of joining high manganese cast steel switching member or manganese steel rail with carbon steel rail
CN103521887A (en) Welding technology of 45 steel and 35 CrMo cast steel
CN114406512B (en) Welding and electric pulse heat treatment process for dissimilar alloy
RU2103128C1 (en) High-strength steel welding method
CN102862029A (en) Valve, and welding method of valve body
CN110527793B (en) Heat treatment method for improving low-temperature toughness of low-chromium stainless steel welding joint
CN111119915A (en) High-strength TBM (tunnel boring machine) center knife box and preparation method thereof
JP2002224835A (en) Method of welding high toughness high tension steel having excellent weld heat influence zone toughness
JPH046215A (en) Production of high strength austenitic stainless steel minimal in softening by welding
WO2008086028A1 (en) Method for controlling weld metal microstructure using localized controlled cooling of seam-welded joints
CN114892100B (en) Alloy powder for laser cladding of small cold-rolled working roll and cladding method
Okamura et al. Development of copper precipitation-hardened 780 N/mm exp 2 high-strength steel with lower preheating temperature characteristics
RU2773480C1 (en) Consumable electrode welding method
JPH11293333A (en) Production of high strength and high toughness hollow forging excellent in stress corrosion cracking resistance and hollow forging
CN114535847B (en) Method for welding ultra-high-strength steel by adopting double-electrode MAG
RU2274517C2 (en) Method for securing cutting tip to cutter holder
JPH0394909A (en) Manufacture of hard build-up welding roll or roller
JPS60149722A (en) Manufacture of cu added steel having superior toughness at low temperature in weld zone
SU880671A1 (en) Method of arc welding of hardening steels