RU2175906C1

RU2175906C1 - Method for fusion welding along slit dressing

Info

Publication number: RU2175906C1
Application number: RU2000132768A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Фролов; В.М. Иванов; П.И. Факеев; С.В. Онищенко; В.А. Шишкин; А.В. Мухин; С.С. Ушков; В.А. Букаров
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2001-11-20

Abstract

FIELD: fusion welding along slit dressing of large thickness parts of different metals and alloys. SUBSTANCE: method comprises steps of making slit dressing with bevel angle of welded edges of parts; before making slit dressing determining total narrowing of slit width between edges at welding; in depending upon received value while taking into account thickness of welded parts determining bevel angle of welded edges. Due to increased degree of thermic and mechanical action of welding arc upon welded edges possibility of occurring of non-fused spots in welded joint is eliminated. Reduced ratio of joint width and thickness of parts provides enhanced degree of contact strengthening. EFFECT: enhanced strength of welded joint. 1 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сварки, а более конкретно - к сварке плавлением по щелевой разделке и может быть применено при сварке деталей большой толщины из различных металлов и их сплавов. The invention relates to the field of welding, and more specifically to fusion welding according to slot cutting, and can be applied when welding parts of large thickness from various metals and their alloys.

Известен способ сварки плавлением по щелевой разделке, при котором свариваемые кромки разделки выполняют без скоса и осуществляют их сварку (Правила и нормы в атомной энергетике. - Сварка и наплавка. - Основные положения. - ПН АЭ Г-7-009-89. - М.: Энергоатомиздат. - 1991.- С.136). There is a method of fusion welding along slotted grooves, in which the welded edges of the grooves are performed without beveling and are welded (Rules and regulations in nuclear energy. - Welding and surfacing. - General provisions. - PN AE G-7-009-89. - M .: Energoatomizdat. - 1991.- P.136).

Недостатком известного способа является образование несплавлений, что приводит к низкому качеству сварных соединений. The disadvantage of this method is the formation of non-fusion, which leads to low quality welded joints.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ сварки плавлением по щелевой разделке, при котором свариваемые кромки разделки выполняют с углом скоса (кромки обрабатывают механически), затем детали подготавливают к сварке, собирают, прихватывают и сваривают. Угол скоса свариваемых кромок выбирают произвольно, что приводит к недостаточной или чрезмерной его величине. При уменьшенной величине угла скоса свариваемые кромки деталей при сварке отклоняются от вертикального положения в сторону щели, и степень воздействия сварочной дуги на свариваемые кромки снижается, а при чрезмерной величине угла скоса свариваемые кромки деталей не доходят до вертикального положения, и соотношение между толщиной деталей и величиной щели разделки увеличивается (Правила и нормы в атомной энергетике. - Сварка и наплавка. - Основные положения. - ПН АЭ Г-7.009-89. - М.: Энергоатомиздат. - 1991.- C.177). The closest in technical essence to the invention is a method of fusion welding on a slotted groove, in which the welded edges of the grooves are performed with an angle of bevel (the edges are machined), then the parts are prepared for welding, assembled, tacked and welded. The bevel angle of the welded edges is chosen arbitrarily, which leads to an insufficient or excessive value thereof. With a reduced bevel angle, the welded edges of the parts during welding deviate from the vertical position towards the slit, and the degree of impact of the welding arc on the welded edges decreases, and with an excess of the angle of the bevel, the welded edges of the parts do not reach the vertical position, and the ratio between the thickness of the parts and the value cutting gap increases (Rules and regulations in nuclear energy. - Welding and surfacing. - Basic provisions. - PN AE G-7.009-89. - M .: Energoatomizdat. - 1991.- C.177).

Недостатком известного способа является образование несплавлений в случае, когда угол скоса свариваемых кромок выполнен с недостаточной величиной, что приводит к низкому качеству сварных соединений и необходимости их ремонта. Кроме этого, недостатком известного способа является снижение степени контактного упрочнения сварного соединения в случае, когда угол скоса свариваемых кромок выполнен с завышенной величиной, а при сварке использована менее прочная, чем материал деталей, присадочная проволока. Это приводит к уменьшению прочности сварных соединений. В случае, когда при завышенной величине угла скоса свариваемых кромок при сварке использована присадочная проволока, соизмеримая с прочностью материала деталей, прочность сварных соединений не уменьшается, однако большое количество наплавленного металла в сварном соединении приводит к уменьшению экономичности процесса сварки. The disadvantage of this method is the formation of non-fusion in the case when the bevel angle of the welded edges is made with an insufficient value, which leads to poor quality of welded joints and the need for repair. In addition, the disadvantage of this method is to reduce the degree of contact hardening of the welded joint in the case when the bevel angle of the welded edges is made with an overestimated value and the filler wire is less durable than the material of the parts. This leads to a decrease in the strength of welded joints. In the case when an overestimated value of the angle of inclination of the welded edges during welding used a filler wire commensurate with the strength of the material of the parts, the strength of the welded joints does not decrease, however, a large amount of deposited metal in the welded joint reduces the efficiency of the welding process.

Задачей настоящего изобретения является создание способа плавлением по щелевой разделке, использование которого позволит получить высококачественные сварные соединения без снижения экономичности сварочного процесса в целом. При этом высокое качество сварных соединений обеспечивается за счет повышения прочности и отсутствия несплавлений в них, а экономичность - за счет уменьшения количества наплавленного металла и исключения необходимости ремонта некачественных сварных соединений. The objective of the present invention is to provide a method of melting in slotted cutting, the use of which will allow to obtain high-quality welded joints without reducing the efficiency of the welding process as a whole. At the same time, high quality of welded joints is ensured by increasing strength and the absence of non-fusion in them, and efficiency is achieved by reducing the amount of deposited metal and eliminating the need to repair low-quality welded joints.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, заключается в том, что свариваемые кромки устанавливаются в вертикальное положение только в конце процесса сварки за счет их углового перемещения, обусловленного неравномерной по толщине поперечной усадкой деталей. При этом увеличивается степень термического и механического воздействия сварочной дуги на свариваемые кромки и, следовательно, увеличивается степень термической и механической активности сварочных кромок, что исключает возможность образования несплавлений в сварном соединении. Кроме этого, уменьшается соотношение между шириной соединений и толщиной деталей, что приводит к повышению степени контактного упрочнения, т.е. к повышению прочности сварного соединения. Кроме этого, уменьшается площадь поперечного сечения щелевой разделки и, следовательно, уменьшается количество наплавленного металла. The technical result that can be obtained by carrying out the present invention is that the welded edges are installed in a vertical position only at the end of the welding process due to their angular displacement due to uneven thickness of the transverse shrinkage of the parts. This increases the degree of thermal and mechanical effects of the welding arc on the welded edges and, therefore, increases the degree of thermal and mechanical activity of the welding edges, which eliminates the possibility of non-fusion in the welded joint. In addition, the ratio between the width of the joints and the thickness of the parts decreases, which leads to an increase in the degree of contact hardening, i.e. to increase the strength of the welded joint. In addition, the cross-sectional area of the slit groove is reduced and, therefore, the amount of deposited metal is reduced.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе сварки плавлением по щелевой разделке, при котором щелевую разделку выполняют с углом скоса свариваемых кромок деталей и осуществляют сварку, до выполнения разделки определяют суммарное сужение ширины щели между свариваемыми кромками в процессе сварки, а величину угла скоса рассчитывают из соотношения
α = arctgΔB/2β,
где α - угол скоса свариваемых кромок деталей,
ΔВ - суммарное сужение ширины щели между кромками при сварке,
β - толщина деталей.The specified technical result is achieved by the fact that in the fusion welding method for crevice cutting, in which crevice cutting is performed with a bevel angle of the welded edges of the parts and welding is performed, before cutting, the total narrowing of the gap width between the welded edges is determined during the welding process, and the bevel angle is calculated from the relation
α = arctgΔB / 2β,
where α is the bevel angle of the welded edges of the parts,
ΔВ is the total narrowing of the width of the gap between the edges during welding,
β is the thickness of the parts.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид щелевой разделки. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of a slotted groove.

Способ сварки плавлением по щелевой разделке осуществляют следующим образом. The method of fusion welding in slotted cutting is as follows.

До выполнения разделки на деталях 3, 4 определяют величину суммарного сужения ΔB ширины щели между свариваемыми кромками 1, 2 в процессе сварки. Суммарное сужение ΔB определяют, например, экспериментальным, расчетно-экспериментальным или расчетными методами. Величина, суммарного сужения ΔB ширины щели между кромками при сварке ΔB = а+b, где а - отклонение свариваемой кромки 1 от вертикали, b - отклонение свариваемой кромки 2 от вертикали. Затем с использованием полученного результата рассчитывают величину угла скоса α свариваемых кромок 1, 2 из соотношения
α = arctgΔB/2β,
где α - угол скоса свариваемых кромок деталей,
ΔВ - суммарное сужение ширины щели между кромками при сварке,
β - толщина деталей.Prior to cutting, on parts 3, 4, the total narrowing ΔB of the width of the gap between the welded edges 1, 2 is determined during the welding process. The total narrowing of ΔB is determined, for example, by experimental, computational-experimental or computational methods. The value of the total narrowing ΔB of the width of the gap between the edges during welding ΔB = a + b, where a is the deviation of the welded edge 1 from the vertical, b is the deviation of the welded edge 2 from the vertical. Then, using the result obtained, the value of the bevel angle α of the welded edges 1, 2 is calculated from the ratio
α = arctgΔB / 2β,
where α is the bevel angle of the welded edges of the parts,
ΔВ is the total narrowing of the width of the gap between the edges during welding,
β is the thickness of the parts.

После этого выполняют щелевую разделку, для чего механически обрабатывают свариваемые кромки 1, 2 деталей 3, 4 до получения заданного угла скоса α. Затем детали 3, 4 подготавливают к сварке, собирают, прихватывают и сваривают. After this, a gap groove is performed, for which the welded edges 1, 2 of parts 3, 4 are machined to obtain a given bevel angle α. Then the parts 3, 4 are prepared for welding, assembled, tacked and welded.

Пример. Перед механической обработкой деталей 3, 4 экспериментальным методом определяют величину суммарного сужения ΔB ширины щели между свариваемыми кромками деталей. Для этого проводят сварку модели обечайки, полномасштабной по наружному диаметру (1500 мм) и толщине стенки (40 мм). Технологический процесс сварки модели аналогичен процессу сварки обечайки за исключением того, что детали модели механически обрабатывают без скоса свариваемых кромок, при этом ширину В щели выбирают равной 13 мм. Величину суммарного сужения ширины щели (6 мм) свариваемых кромок определяют в процессе сварки. Затем рассчитывают величину угла скоса свариваемых кромок деталей обечайки из соотношения
α = arctgΔB/2β,
где α - угол скоса свариваемых кромок деталей,
ΔB - суммарное сужение ширины щели между кромками при сварке,
β - толщина деталей.Example. Before machining parts 3, 4 by an experimental method, the total narrowing ΔB of the width of the gap between the welded edges of the parts is determined. For this, a shell model is welded that is full-sized in its outer diameter (1500 mm) and wall thickness (40 mm). The technological process of welding the model is similar to the welding process of the shell, except that the details of the model are machined without beveling the welded edges, and the width of the slit is chosen equal to 13 mm. The total narrowing of the gap width (6 mm) of the edges to be welded is determined during the welding process. Then calculate the angle of the bevel of the welded edges of the shell parts from the ratio
α = arctgΔB / 2β,
where α is the bevel angle of the welded edges of the parts,
ΔB is the total narrowing of the width of the gap between the edges during welding,
β is the thickness of the parts.

После этого выполняют щелевую разделку, при этом детали обечайки механически обрабатывают с углом скоса свариваемых кромок, равным 4^o30', затем детали подготавливают к сварке, собирают, прихватывают и сваривают с помощью механизированной дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде аргона с подачей присадочной проволоки из титанового сплава марки 2B менее прочного, чем сплав марки 5B (процесс сварки в соответствии с РД5.95055-90).After that, slot cutting is performed, while the shell parts are machined with a bevel angle of the welded edges equal to 4 ^° 30 ', then the parts are prepared for welding, assembled, tacked and welded using a mechanized arc welding with a tungsten electrode in an argon atmosphere with filler wire feeding from 2B grade titanium alloy is less durable than 5B grade alloy (welding process in accordance with RD5.95055-90).

В процессе сварки периодически измеряли величину сужения щели между свариваемыми кромками 1, 2, при этом было установлено, что после заполнения 75 процентов глубины щели свариваемые кромки заняли вертикальное положение и более не перемещались. In the process of welding, the narrowing of the gap between the welded edges 1, 2 was periodically measured, and it was found that after filling 75 percent of the depth of the gap, the welded edges occupied a vertical position and no longer moved.

Контроль сварных соединений (рентгенографическим методом и ультразвуковой дефектоскопией) показал отсутствие несплавлений, а испытания на статическое растяжение при комнатной температуре образцов сварных соединений, изготовленных из полномасштабной модели, позволили определить среднюю прочность соединений (810 МПа), что превышает минимальную прочность сплава 5В (780 МПа). Inspection of welded joints (by X-ray diffraction and ultrasonic flaw detection) showed the absence of fusion, and static tensile tests at room temperature of welded joints made from the full-scale model made it possible to determine the average strength of joints (810 MPa), which exceeds the minimum strength of 5V alloy (780 MPa) )

Claims

The fusion welding method according to slot cutting, in which the cutting is performed with a bevel of the welded edges of the parts, characterized in that before cutting, the total narrowing of the gap width during welding between the welded edges without a bevel is determined, and the value of the bevel angle of the welded edges of the parts α is calculated from the ratio
α = arctgΔB / 2β,
where ΔB is the total narrowing of the width of the gap between the edges, mm,
β is the thickness of the parts, mm.