RU2184022C2

RU2184022C2 - Method for making soldered and welded construction

Info

Publication number: RU2184022C2
Application number: RU2000109699A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Баранов; В.Н. Семенов; Р.В. Черникова; Ю.А. Пестов; К.И. Недашковский; А.М. Кашкаров; К.П. Хапланов; М.В. Зайцев; Л.А. Туманов; Н.М. Григоркин; Н.К. Дудкин
Original assignee: ОАО "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. академика В.П. Глушко"
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2002-06-27

Abstract

FIELD: manufacture of soldered and welded constructions of different units of power plants with cooled circuit. SUBSTANCE: method comprises steps of making outer wall of construction by welding housing, sphere, branch pipe, cover and carrying members; using one of carrying member including argentum ring; making inner wall of construction in the form of spheric insert; soldering walls at temperature of 1150-1250 C; after cooling quenching them; then pressing argentum ring into carrying member and soldering them in protection medium; subjecting soldered-welded construction to heat treatment, cold treatment and tempering. EFFECT: enhanced operationability of construction in power plant at extremal conditions due to high strength, high fluid tightness and compactness of soldered and welded joints and improved properties of base metal. 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к способам изготовления паяно-сварных конструкций различных узлов энергетических установок с охлаждаемым контуром. The invention relates to the field of power engineering, in particular to methods for manufacturing brazed-welded structures of various units of power plants with a cooled circuit.

Энергетические установки с охлаждаемым контуром содержат множество сварных и паяных узлов, изготовленных из медных сплавов, а также жаропрочных сталей и сплавов. Для соединения деталей этих узлов применяют различные виды пайки и сварки. Power plants with a cooled circuit contain many welded and soldered units made of copper alloys, as well as heat-resistant steels and alloys. To connect the parts of these nodes, various types of soldering and welding are used.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения можно считать способ изготовления паяно-сварной конструкции узла энергетической установки, раскрытый в патенте RU 2110383 С1, 10.05.1998. Способ включает изготовление наружной стенки конструкции путем соединения сваркой сферы с патрубками и первым несущим элементом, приварки к нему корпуса, а к корпусу - крышки и второго несущего элемента, сборку наружной стенки с внутренней, образованной сферической вставкой, с получением полости между ними, заварку их торцов и соединение их пайкой. The closest analogue of the claimed invention can be considered a method of manufacturing a brazed-welded structure of a power plant unit, disclosed in patent RU 2110383 C1, 05/10/1998. The method includes manufacturing the outer wall of the structure by welding the sphere with the nozzles and the first bearing element, welding the body to it, and the cover and the second bearing element to the body, assembling the outer wall with the inner spherical insert to form a cavity between them, welding them ends and soldering them.

Задача изобретения - разработка технологии изготовления паяно-сварной конструкции узла энергетической установки, содержащей корпус, сферу, патрубки, несущие элементы, в одном из которых расположено серебряное кольцо, крышку и сферическую вставку, выполненной в виде спаянных между собой наружной и внутренней стенок и обладающей высокими механическими свойствами основного металла, паяных и сварных соединений. The objective of the invention is the development of manufacturing technology of a brazed-welded structure of a power plant unit containing a housing, a sphere, nozzles, load-bearing elements, in one of which is a silver ring, a lid and a spherical insert made in the form of outer and inner walls welded together and having high mechanical properties of the base metal, soldered and welded joints.

Задача решена за счет того, что сфера, патрубки, крышка, корпус и один из несущих элементов выполнены из мартенситно-стареющей стали, а несущий элемент, в котором расположено серебряное кольцо, и сферическая вставка - из жаропрочного сплава на основе никеля; внутренняя стенка выполнена в виде сферической вставки, а наружная - изготовлена путем приварки к сфере патрубков и несущего элемента, к которому приварен корпус конструкции, а к нему - крышка и другой несущий элемент, выполненный из жаропрочного сплава на никелевой основе; осуществляют сборку стенок с образованием полости между ними, заварку их по торцам и пайку в атмосфере инертного газа. Нагрев под пайку проводят с изотермической выдержкой, а пайку - при температуре 1150-1250^oС, после охлаждения потоком инертного газа конструкцию подвергают закалке с температуры 950-1050^oС, далее в несущий элемент, выполненный из жаропрочного сплава на никелевой основе, запрессовывают серебряное кольцо и осуществляют их пайку в атмосфере инертного газа и охлаждение на воздухе, после чего конструкцию обрабатывают холодом при -70±10^oС и подвергают отпуску при 220-290^oС и охлаждению на воздухе.The problem is solved due to the fact that the sphere, nozzles, cover, housing and one of the supporting elements are made of maraging steel, and the supporting element in which the silver ring is located, and the spherical insert is made of heat-resistant nickel-based alloy; the inner wall is made in the form of a spherical insert, and the outer one is made by welding to the sphere of pipes and a supporting element to which the body of the structure is welded, and to it is a lid and other supporting element made of a heat-resistant nickel-based alloy; they assemble the walls to form a cavity between them, weld them at the ends and solder in an inert gas atmosphere. The soldering heating is carried out with isothermal aging, and the soldering is carried out at a temperature of 1150-1250 ^o С, after cooling with a stream of inert gas, the structure is quenched from a temperature of 950-1050 ^o С, then silver is pressed into a supporting element made of heat-resistant nickel-based alloy, silver ring and solder them in an inert gas atmosphere and air cooling, after which the structure is treated with cold at -70 ± 10 ^o C and subjected to tempering at 220-290 ^o C and cooling in air.

Технический результат - обеспечение работоспособности конструкции в энергетической установке при экстремальных условиях за счет высокой прочности, плотности и герметичности паяных и сварных соединений и высоких механических характеристик основного металла. EFFECT: ensuring the operability of the structure in a power plant under extreme conditions due to the high strength, density and tightness of soldered and welded joints and high mechanical characteristics of the base metal.

Способ согласно изобретению осуществляется следующим образом. The method according to the invention is as follows.

На чертеже представлена паяно-сварная конструкция узла энергетической установки. The drawing shows a brazed-welded construction site of the power plant.

Она включает в себя корпус 1, сферу 2, патрубки 3, несущий элемент 4, крышку 5, несущий элемент 6, в котором расположено серебряное кольцо 7, а также сферическую вставку 8. It includes a housing 1, a sphere 2, nozzles 3, a bearing element 4, a cover 5, a bearing element 6, in which a silver ring 7 is located, as well as a spherical insert 8.

Конструкция представляет собой паяно-сварную сборочную единицу, состоящую из наружной стенки и внутренней стенки, выполненной в виде сферической вставки 8 по конфигурации наружной стенки. Корпус 1, сфера 2, патрубки 3, крышка 5, несущий элемент 4 выполнены из мартенситно-стареющей стали, несущий элемент 6 и сферическая вставка 8 - из жаропрочного сплава на основе никеля. Наружная стенка представляет собой сварную конструкцию, изготовленную путем приварки к сфере 2 двух патрубков 3 и несущего элемента 4, к которому приварен корпус 1, а к нему - крышка 5 и несущий элемент 6. Сварку осуществляют преимущественно в автоматическом режиме в защитной среде. Изготовленную наружную стенку подвергают механической обработке под сборку с внутренней стенкой. Стенки собирают с образованием между ними внутренней полости 9, располагают между ними припой, заваривают их торцы аргоно-дуговой сваркой и паяют в камерной печи в атмосфере аргона. В процессе нагрева под пайку проводят изотермическую выдержку для выравнивания температур, стенок. Пайку осуществляют при температуре 1150-1250^oС. Время пайки выбирают достаточным для расплавления припоя, растекания и смачивания им поверхностей стенок. Охлаждение конструкции в печи осуществляют потоком инертного газа со скоростью, необходимой для предотвращения выделения упрочняющих фаз в структуре мартенситно-стареющей стали, что позволяет повысить ее пластичность. Спаянную конструкцию подвергают закалке в той же печи с температуры 950-1050^oС. В процессе закалки происходит измельчение зерна в структуре стали, что способствует повышению ее механических характеристик, в особенности ударной вязкости. Далее в несущий элемент 6 конструкции запрессовывают серебряное кольцо 7. Между серебряным кольцом 7 и несущим элементом 6 располагают припой и помещают конструкцию в контейнер, откачивают из него воздух и заполняют аргоном с последующей его герметизацией и пайкой кольца 7 с элементом 6 в шахтной печи. Контейнер вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Охлажденную конструкцию подвергают дальнейшему охлаждению в термостате до температуры -70±10^oС, а затем - отпуску при 220-290^oС. Обработка конструкции холодом с последующим отпуском обеспечили основному металлу - повышение прочностных характеристик.The design is a brazed-welded assembly unit, consisting of an outer wall and an inner wall, made in the form of a spherical insert 8 according to the configuration of the outer wall. Case 1, sphere 2, nozzles 3, cover 5, bearing element 4 are made of maraging steel, the bearing element 6 and the spherical insert 8 are made of heat-resistant nickel-based alloy. The outer wall is a welded structure made by welding two spheres 3 and a supporting element 4 to the sphere 2, to which the body 1 is welded, and to it the cover 5 and the supporting element 6. Welding is carried out mainly in an automatic mode in a protective environment. The fabricated outer wall is machined to an assembly with an inner wall. The walls are assembled with the formation of an internal cavity 9 between them, a solder is placed between them, their ends are welded by argon-arc welding and soldered in a chamber furnace in an argon atmosphere. In the process of heating under soldering, isothermal exposure is carried out to equalize temperatures, walls. Soldering is carried out at a temperature of 1150-1250 ^o C. The soldering time is selected sufficient to melt the solder, spreading and wetting the surface of the walls. The structure is cooled in the furnace by an inert gas flow at a speed necessary to prevent the release of hardening phases in the structure of maraging steel, which makes it possible to increase its ductility. The welded structure is subjected to hardening in the same furnace from a temperature of 950-1050 ^o C. In the hardening process, grain refinement occurs in the steel structure, which helps to increase its mechanical characteristics, especially impact strength. Next, a silver ring 7 is pressed into the supporting element 6 of the structure. Between the silver ring 7 and the supporting element 6, solder is placed and the structure is placed in the container, air is pumped out of it and filled with argon, followed by its sealing and soldering of the ring 7 with element 6 in the shaft furnace. The container is removed from the furnace and cooled in air. The cooled structure is subjected to further cooling in a thermostat to a temperature of -70 ± 10 ^o C, and then to tempering at 220-290 ^o C. Processing of the structure with cold followed by tempering provided the base metal with an increase in strength characteristics.

Были проведены металлографические исследования по выявлению наличия дефектов в паяных соединениях. Анализ показал отсутствие в них каких-либо дефектов. Испытания на прочность и герметичность показали высокую степень герметичности и достаточно высокую прочность паяных швов. Были проведены испытания по определению механических свойств основного металла. Данные представлены в таблице. Metallographic studies were carried out to identify the presence of defects in soldered joints. The analysis showed the absence of any defects in them. Tests for strength and tightness showed a high degree of tightness and a sufficiently high strength of soldered joints. Tests were conducted to determine the mechanical properties of the base metal. The data are presented in the table.

Указанная выше технология термообработки и пайки позволила изготовить конструкцию узла энергетической установки с достаточно высокими механическими характеристиками, обеспечивающими ее высокую работоспособность в условиях повышенных температур, давления и вибрации. The aforementioned heat treatment and soldering technology made it possible to fabricate a power unit assembly with sufficiently high mechanical characteristics, ensuring its high performance under conditions of elevated temperatures, pressure, and vibration.

Claims

A method of manufacturing a brazed-welded structure of a power plant assembly comprising a housing, a sphere, nozzles, a first bearing element, a cover made of maraging steel, as well as a spherical insert and a second bearing element made of a heat-resistant nickel-based alloy, including the manufacture of an outer the walls of the structure by welding the sphere with the nozzles and the first bearing element, welding the body to it, and the cover and the second bearing element to the body, assembling the outer wall with the inner Anna spherical insert, to give a cavity between them, welding their ends and connecting them by brazing, characterized in that the heating of the solder is carried out with isothermal exposure, and soldering is carried out in an inert gas atmosphere at a temperature of 1150-1250 ^o C, then cooled design flow of an inert gas and is subjected to quenching from 950-1050 ^o C temperature, after which the second bearing element is pressed silver ring and their soldered connection is performed in an inert gas atmosphere, followed by air cooling, and then the design of It is activated by cold at -70 ± 10 ^o C, is subjected to tempering at 220-290 ^o C and air cooling.