RU2454307C1 - Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures - Google Patents
Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454307C1 RU2454307C1 RU2011108609/02A RU2011108609A RU2454307C1 RU 2454307 C1 RU2454307 C1 RU 2454307C1 RU 2011108609/02 A RU2011108609/02 A RU 2011108609/02A RU 2011108609 A RU2011108609 A RU 2011108609A RU 2454307 C1 RU2454307 C1 RU 2454307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- pass
- welding
- hardening
- mpa
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления высокопрочных тонкостенных осесимметричных стальных оболочковых корпусов ответственного назначения, и может быть использовано при сварке конструкций в виде сосудов, работающих под высоким давлением.The invention relates to the field of welding, and in particular to methods of manufacturing high-strength thin-walled axisymmetric steel shell housings for critical purposes, and can be used in welding structures in the form of vessels operating under high pressure.
Такого рода корпусные изделия функционируют в тяжелых условиях знакопеременных динамических нагрузок, скоростных упруго-пластических деформаций и т.п. При этом они должны обладать хладостойкостью, т.е. сохранять высокие показатели пластичности и вязкости при низких отрицательных температурах, в частности ударную вязкость при минус 50°C не менее 30 Дж/см2. В связи с этим используют высокопрочные сложнолегированные стали мартенситного класса типа 28Х3СНМВФА (СП-28) или мартенситостареющие типа 00Н18К8М5ТЮР (ЧС-4ИВ), которые при их упрочнении способны обеспечить свойства на уровне 1500…1800 МПа и более, вплоть до 2200 МПа. Такие стали, как правило, относятся к категории трудносвариваемых. Дополнительную сложность сварки при этом составляет малый внутренний диаметр, недостаточный для размещения сварочной горелки и осуществления сварки с обратной стороны шва (двусторонней сварки). Ответственность таких конструкций требует выполнения сварных швов гарантированного качества с высокой степенью равнопрочности, а именно с прочностью шва не менее 0,8…0,9 прочности основного металла.Such hull products operate under severe conditions of alternating dynamic loads, high-speed elastic-plastic deformations, etc. Moreover, they should have cold resistance, i.e. maintain high ductility and viscosity at low negative temperatures, in particular impact strength at minus 50 ° C of at least 30 J / cm 2 . In this regard, high-strength complex alloyed steels of the martensitic class type 28Kh3SNMVFA (SP-28) or martensitic type 00N18K8M5TYUR (ChS-4IV) are used, which, when hardened, can provide properties at the level of 1500 ... 1800 MPa and more, up to 2200 MPa. Such steels, as a rule, belong to the category of difficult to weld. An additional complexity of welding in this case is a small internal diameter, insufficient to accommodate the welding torch and to weld from the back side of the seam (two-sided welding). The responsibility of such structures requires the implementation of welds of guaranteed quality with a high degree of equal strength, namely with a weld strength of at least 0.8 ... 0.9 of the strength of the base metal.
Помимо высокого качества металла шва и его прочности важной задачей является обеспечение высокой размерной точности стыковых соединений в жестко регламентируемых пределах, в частности по соосности и биению, что осложняется большой длиной, составляющей более пяти диаметров, а также большими напряжениями, возникающими при термическом цикле сварки и высокотемпературном термоупрочнении, способными вызывать горячие и холодные трещины в шве и околошовной зоне.In addition to the high quality of the weld metal and its strength, an important task is to ensure high dimensional accuracy of the butt joints in strictly regulated limits, in particular in alignment and runout, which is complicated by the long length of more than five diameters, as well as by the high stresses that occur during the thermal welding cycle and high temperature hardening, capable of causing hot and cold cracks in the weld and heat-affected zone.
При этом на прочность и размерную точность стыковых кольцевых сварных соединений большое влияние оказывает плотность соприкосновения стыков и их диаметральная точность.Moreover, the strength and dimensional accuracy of butt welded ring joints are greatly influenced by the density of contact of the joints and their diametrical accuracy.
Широкое распространение в изготовлении таких конструкций получила аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в два прохода с подачей присадочного материала на втором проходе.Argon-arc welding with a non-consumable tungsten electrode in two passes with the filing of filler material in the second pass was widely used in the manufacture of such structures.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением (Новиков О.М. и др. Новая технология дуговой сварки в защитном газе баллонов высокого давления. Журнал «Сварщик-профессионал», №1, 2005 г., с.14-15), принятый авторами за прототип, при котором мехобработанные заготовки деталей собирают с использованием сварочно-сборочного приспособления и сваривают односторонней механизированной электродуговой сваркой неплавящимся вольфрамовым электродом за два прохода с присадочной проволокой на втором проходе, с поддувом аргона изнутри со стороны корня шва, с попеременной дискретной (пульсирующей) подачей в зону непрерывно горящей дуги двух защитных газов - аргона и гелия с одновременным управлением напряжением дуги, затем осуществляют окончательную мехобработку, упрочняющую термообработку, контроль и испытания сварных швов.The closest in technical essence and the achieved technical result is a method of manufacturing high-strength axisymmetric shells operating under high pressure (Novikov OM and other new technology for arc welding in protective gas of high-pressure cylinders. Magazine "Professional welder", No. 1, 2005, p.14-15), adopted by the authors for the prototype, in which the machined part blanks are assembled using a welding-assembly tool and welded with one-side mechanized non-melting electric arc welding with a tungsten electrode in two passes with a filler wire in the second pass, with argon blowing from the inside from the root side of the seam, with alternating discrete (pulsating) supply of two protective gases - argon and helium to the continuously burning arc zone with simultaneous control of the arc voltage, then the final voltage is controlled machining, hardening heat treatment, control and testing of welds.
Такой способ за счет периодически изменяющейся газовой среды (за счет пульсирующего газового потока) в процессе дискретной попеременной подачи защитных газов аргон-гелий, где в момент их смены происходит резкое повышение тока дуги при одновременном уменьшении диаметра столба дуги, позволяет добиться высокой концентрации тепла в зоне сварки и, как следствие, обеспечить: гарантированный провар корня шва, малую зону термического влияния, мелкодисперсную структуру металла шва, диспергирование неметаллических включений, окисных плен, грубых включений мартенсита. В результате данный способ позволяет повысить качество швов по непроварам корня и геометрическим размерам, увеличить производительность за счет увеличения скорости сварки, снизить энергозатраты путем уменьшения погонной энергии, сократить расход защитных газов.This method due to the periodically changing gas environment (due to the pulsating gas flow) during the discrete alternate supply of argon-helium protective gases, where at the moment of their change there is a sharp increase in the arc current while reducing the diameter of the arc column, it allows to achieve a high heat concentration in the zone welding and, as a result, ensure: guaranteed penetration of the weld root, a small heat-affected zone, a finely divided weld metal structure, dispersion of non-metallic inclusions, oxide captures, rough x martensite inclusions. As a result, this method allows to improve the quality of welds due to root penetration and geometric dimensions, to increase productivity by increasing the welding speed, to reduce energy consumption by reducing heat input, to reduce the consumption of protective gases.
Вместе с тем, такой способ требует дорогостоящего гелия, сложной системы регулирования подачи двух защитных газов и контроля за их расходом, управления пульсацией раздельных потоков защитных газов в оптимальном диапазоне частот. Кроме того, отсутствует строгая система фиксации стыков при сварке. Сварка ведется навесу, вручную.However, this method requires expensive helium, a complex system for regulating the supply of two protective gases and controlling their flow rate, controlling the pulsation of separate flows of protective gases in the optimal frequency range. In addition, there is no strict system for fixing the joints during welding. Welding is carried out by canopy, manually.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек, принятого авторами за прототип, относится отсутствие возможности обеспечения высокой размерной точности по соосности, а также торцевому и радиальному биению, причем как при термическом цикле сварки, так и при высокотемпературном термическом упрочнении, при этом недостаточно уделено внимания вопросам обеспечения высокой надежности и долговечности, в частности хладостойкости при низких отрицательных температурах.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method of manufacturing high-strength axisymmetric shells, adopted by the authors as a prototype, include the lack of the ability to provide high dimensional accuracy in alignment, as well as end and radial runout, both during the thermal welding cycle and during high-temperature thermal hardening, while insufficient attention is paid to ensuring high reliability and durability, in particular cold resistance at low freezing temperatures.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось повышение качества металла шва, увеличение производительности сварки, снижение энергозатрат.Thus, the objective of this technical solution (prototype) was to improve the quality of the weld metal, increase welding productivity, reduce energy costs.
Общими признаками с предлагаемым авторами способом изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, длиной более пяти диаметров, содержащих тонкостенную обечайку с приваренными торцевыми элементами, являются мехобработка заготовок обечайки и торцевых элементов, сборка их в сварочно-сборочном приспособлении, электродуговая односторонняя сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа в два прохода с подачей присадочного материала на втором проходе, окончательная мехобработка, упрочняющая термообработка, контроль и испытания сварных швов.Common features with the method proposed by the authors for the manufacture of high-strength axisymmetric shells operating under high pressure, more than five diameters in length, containing a thin-walled shell with welded end elements, are machining of shell blanks and end elements, assembling them in a welding assembly, one-way non-consumable electric arc welding electrode in a shielding gas medium in two passes with filler material feeding in the second pass, final machining ka, hardening heat treatment, control and testing of welds.
В отличие от прототипа, предлагаемый авторами способ изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек основан на том, что оболочку получают с использованием деформационного упрочнения до сварки и ее термического упрочнения после сварки, при этом вначале обечайку подвергают наклепу в условиях ротационной вытяжки за три прохода с суммарной степенью деформации 70…80% со снятием напряжений после первого и третьего проходов термообработкой по режиму низкотемпературного отжига, после второго прохода по режиму рекристаллизационного отжига, затем осуществляют поочередную сборку обечайки с торцевыми элементами на разжимной оправке со съемной подкладкой без зазора в стыке, с совмещением кромок посредством диаметрального растяжения в пределах упругих деформаций, но не более 0,15…0,20% длины окружности обечайки, далее осуществляют автоматическую аргонодуговую сварку со сквозным проплавлением кромок без разделки на первом проходе и формированием заданной ширины шва путем поперечных колебаний электрода на втором проходе, причем сварные швы в течение не более 8 часов подвергают высокому отпуску, потом осуществляют термическое упрочнение оболочки по режиму закалки и отпуска до 1500…1800 МПа с ударной вязкостью при минус 50°С не менее 30 Дж/см2 на разжимной оправке из аустенитной стали, в приваренных торцевых элементах после разупрочняющего отжига до 1050 МПа нарезают специальную упорную резьбу, прочностные испытания проводят внутренним гидравлическим давлением 20,2 МПа, а испытания герметичности швов - пневматическим давлением 0,25 МПа.In contrast to the prototype, the method proposed by the authors for manufacturing high-strength axisymmetric shells is based on the fact that the shell is prepared using strain hardening prior to welding and its thermal hardening after welding, with the shell being first hardened under conditions of rotational drawing in three passes with a total degree of deformation of 70 ... 80% with stress relief after the first and third passes by heat treatment according to the low-temperature annealing mode, after the second pass through the recrystallization annealing mode yoke, then alternately assemble the shell with end elements on an expandable mandrel with a removable lining without a gap in the joint, with alignment of the edges by means of diametrical extension within elastic deformations, but not more than 0.15 ... 0.20% of the circumference of the shell, then perform automatic argon arc welding with through penetration of the edges without cutting in the first pass and the formation of a given weld width by transverse vibrations of the electrode in the second pass, and the welds were subjected to no more than 8 hours by high release, then perform thermal hardening of the shell on the treatment hardening and tempering up to 1500 ... 1800 MPa and fracture toughness at minus 50 ° C for at least 30 J / cm 2 on the expansion of austenitic steel mandrel, into a welded end member after softening annealing to 1050 MPa cut a special resistant thread, strength tests carried out by an internal hydraulic pressure of 20.2 MPa, and tests for tightness of joints with a pneumatic pressure of 0.25 MPa.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:In special cases, that is, in specific forms of execution, the invention is characterized by the following features:
- сварные швы подвергают радиационному контролю сплошности металла рентгенографическим или рентгенотелевизионным методом, а отпуск швов и отжиг торцевых элементов осуществляют индукционным методом с использованием токов высокой частоты при температуре 700°C в течение 2…3 минут.- the welds are subjected to radiation monitoring of the metal continuity by the X-ray or X-ray television method, and the seams and annealing of the end elements are carried out by the induction method using high-frequency currents at a temperature of 700 ° C for 2 ... 3 minutes.
Именно это позволяет сделать вывод о причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.This is what allows us to conclude that a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.
Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.These signs, distinguishing from the prototype, and to which the requested amount of legal protection applies, in all cases are sufficient.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение технологичности сборки свариваемых деталей, заданной размерной точности, требуемой надежности и долговечности.The task of the invention is to ensure the manufacturability of the assembly of welded parts, a given dimensional accuracy, the required reliability and durability.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что при известном способе изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, длиной более пяти диаметров, содержащих тонкостенную обечайку с приваренными торцевыми элементами, включающем мехобработку заготовок обечайки и торцевых элементов, сборку их в сварочно-сборочном приспособлении, электродуговую одностороннюю сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа в два прохода с подачей присадочного материала на втором проходе, окончательную мехобработку, упрочняющую термообработку, контроль и испытания сварных швов, особенность заключается в том, что оболочку получают с использованием деформационного упрочнения до сварки и ее термического упрочнения после сварки, при этом вначале обечайку подвергают наклепу в условиях ротационной вытяжки за три прохода с суммарной степенью деформации 70…80% со снятием напряжений после первого и третьего проходов термообработкой по режиму низкотемпературного отжига, после второго прохода по режиму рекристаллизационного отжига, затем осуществляют поочередную сборку обечайки с торцевыми элементами на разжимной оправке со съемной подкладкой без зазора в стыке, с совмещением кромок посредством диаметрального растяжения в пределах упругих деформаций, но не более 0,15…0,20% длины окружности обечайки, далее осуществляют автоматическую аргонодуговую сварку со сквозным проплавлением кромок без разделки на первом проходе и формированием заданной ширины шва путем поперечных колебаний электрода на втором проходе, причем сварные швы в течение не более 8 часов подвергают высокому отпуску, потом осуществляют термическое упрочнение оболочки по режиму закалки и отпуска до 1500…1800 МПа с ударной вязкостью при минус 50°С не менее 30 Дж/см2 на разжимной оправке из аустенитной стали, в приваренных торцевых элементах после разупрочняющего отжига до 1050 МПа нарезают специальную упорную резьбу, прочностные испытания проводят внутренним гидравлическим давлением 20,2 МПа, а испытания герметичности швов - пневматическим давлением 0,25 МПа.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that with the known method of manufacturing high-strength axisymmetric shells operating under high pressure, more than five diameters in length, containing a thin-walled shell with welded end elements, including machining of shell blanks and end elements, assembling them in a welding assembly fixture, one-sided electric arc welding with a non-consumable tungsten electrode in a shielding gas medium in two passes with filler filing material in the second pass, final machining, hardening heat treatment, control and testing of welds, the peculiarity is that the shell is obtained using strain hardening before welding and its thermal hardening after welding, while the shell is first subjected to hardening under conditions of rotational drawing for three passes with a total degree of deformation of 70 ... 80% with stress relief after the first and third passes by heat treatment according to the low-temperature annealing mode, after the second pass along p the recrystallization annealing press, then the shell is assembled alternately with end elements on an expandable mandrel with a removable lining without a gap in the joint, with the edges aligned by diametrical extension within elastic deformations, but not more than 0.15 ... 0.20% of the circumference of the shell, then automatic argon-arc welding with through-penetration of the edges without cutting in the first pass and the formation of a given width of the seam by transverse vibrations of the electrode in the second pass, and the welds in for no more than 8 hours, they are subjected to high tempering, then the shell is hardened by hardening and tempering up to 1500 ... 1800 MPa with impact strength at minus 50 ° С of at least 30 J / cm 2 on an expandable mandrel made of austenitic steel, in welded end elements after softening annealing up to 1050 MPa, a special resistant thread is cut, strength tests are carried out with an internal hydraulic pressure of 20.2 MPa, and tightness tests of joints are carried out with a pneumatic pressure of 0.25 MPa.
Новая совокупность конструктивных элементов и технологических приемов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет:A new set of structural elements and technological techniques, as well as the presence of connections between them, allows, in particular, due to:
- деформационного упрочнения оболочки до сварки путем наклепа обечайки в условиях ротационной вытяжки за три прохода с суммарной степенью деформации 70…80% со снятием напряжений после первого и третьего проходов термообработкой по режиму низкотемпературного отжига, после второго прохода по режиму рекристаллизационного отжига обеспечить требуемую надежность и долговечность оболочки;- strain hardening of the shell prior to welding by hardening the shell under rotational drawing in three passes with a total degree of deformation of 70 ... 80% with stress relief after the first and third passes by heat treatment in the low-temperature annealing mode, after the second pass in the recrystallization annealing mode, ensure the required reliability and durability shells;
- поочередной сборки обечайки с торцевыми элементами на разжимной оправке со съемной подкладкой без зазора в стыке, с совмещением кромок посредством диаметрального растяжения в пределах упругих деформаций, но не более 0,15…0,20% длины окружности обечайки обеспечить технологичность сборки и заданную размерную точность при термическом цикле сварки,- alternate assembly of the shell with end elements on an expandable mandrel with a removable lining without a gap in the joint, with the alignment of the edges by means of diametrical tension within elastic deformations, but not more than 0.15 ... 0.20% of the circumference of the shell to ensure manufacturability of the assembly and the specified dimensional accuracy during the thermal welding cycle,
- автоматической аргонодуговой сварки со сквозным проплавлением кромок без разделки на первом проходе и формированием заданной ширины шва путем поперечных колебаний электрода на втором проходе исключить образование горячих (кристаллизационных) трещин, обеспечить качество металла шва и его геометрическую конфигурацию и, как следствие, прочность и надежность;- automatic argon-arc welding with through-penetration of the edges without cutting in the first pass and the formation of a given weld width by transverse vibrations of the electrode in the second pass to eliminate the formation of hot (crystallization) cracks, to ensure the quality of the weld metal and its geometric configuration and, as a result, strength and reliability;
- высокого отпуска сварных швов в течение не более 8 часов после сварки исключить образование холодных трещин в шве и околошовной зоне обеспечить требуемую надежность и долговечность;- high tempering of welds for no more than 8 hours after welding to exclude the formation of cold cracks in the weld and heat-affected zone to provide the required reliability and durability;
- термического упрочнения оболочки после сварки по режиму закалки и отпуска до 1500…1800 МПа с ударной вязкостью при минус 50°C не менее 30 Дж/см2 на разжимной оправке из аустенитной стали обеспечить требуемую надежность и долговечность, в частности хладостойкость, а также заданную размерную точность при высокотемпературном термическом упрочнении;- thermal hardening of the shell after welding by quenching and tempering up to 1500 ... 1800 MPa with impact strength at minus 50 ° C of at least 30 J / cm 2 on an expandable mandrel made of austenitic steel to provide the required reliability and durability, in particular cold resistance, as well as the specified dimensional accuracy with high temperature hardening;
- разупрочняющего отжига до 1050 МПа в приваренных торцевых элементах обеспечить технологичность нарезания в них специальной упорной резьбы;- softening annealing up to 1050 MPa in the welded end elements to ensure the manufacturability of cutting special resistant threads in them;
- прочностных испытаний внутренним гидравлическим давлением 20,2 МПа и испытаний герметичности швов пневматическим давлением 0,25 МПа гарантировать качество сварных соединений, обеспечить требуемую надежность.- strength tests with internal hydraulic pressure of 20.2 MPa and tests for tightness of joints with pneumatic pressure of 0.25 MPa to guarantee the quality of welded joints, to ensure the required reliability.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:Signs characterizing the invention in specific forms of execution, allow, in particular, due to:
- радиационного контроля сплошности металла сварных швов рентгенографическим или рентгенотелевизионным методом повысить технологичность вследствие выявления скрытых дефектов на ранней стадии изготовления с последующим их исправлением подваркой;- radiation monitoring of the weld metal continuity using the X-ray or X-ray television method to improve manufacturability due to the identification of latent defects at an early stage of manufacture with their subsequent correction by welding;
- отпуска швов и отжига торцевых элементов индукционным методом с использованием токов высокой частоты при температуре 700°C в течение 2…3 минут резко сократить время операции, повысить технологичность.- tempering of joints and annealing of end elements by induction using high frequency currents at a temperature of 700 ° C for 2 ... 3 minutes, drastically reduce the time of operation, increase manufacturability.
Сущность изобретения заключается в том, что при осуществлении способа изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, длиной более пяти диаметров, содержащих тонкостенную обечайку с приваренными торцевыми элементами, включающего мехобработку заготовок обечайки и торцевых элементов, сборку их в сварочно-сборочном приспособлении, электродуговую одностороннюю сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа в два прохода с подачей присадочного материала на втором проходе, окончательную мехобработку, упрочняющую термообработку, контроль и испытания сварных швов, в отличие от прототипа согласно изобретению оболочку получают с использованием деформационного упрочнения до сварки и ее термического упрочнения после сварки, при этом вначале обечайку подвергают наклепу в условиях ротационной вытяжки за три прохода с суммарной степенью деформации 70…80% со снятием напряжений после первого и третьего проходов термообработкой по режиму низкотемпературного отжига, после второго прохода по режиму рекристаллизационного отжига, затем осуществляют поочередную сборку обечайки с торцевыми элементами на разжимной оправке со съемной подкладкой без зазора в стыке, с совмещением кромок посредством диаметрального растяжения в пределах упругих деформаций, но не более 0,15…0,20% длины окружности обечайки, далее осуществляют автоматическую аргонодуговую сварку со сквозным проплавлением кромок без разделки на первом проходе и формированием заданной ширины шва путем поперечных колебаний электрода на втором проходе, причем сварные швы в течение не более 8 часов подвергают высокому отпуску, потом осуществляют термическое упрочнение оболочки по режиму закалки и отпуска до 1500…1800 МПа с ударной вязкостью при минус 50°С не менее 30 Дж/см2 на разжимной оправке из аустенитной стали, в приваренных торцевых элементах после разупрочняющего отжига до 1050 МПа нарезают специальную упорную резьбу, прочностные испытания проводят внутренним гидравлическим давлением 20,2 МПа, а испытания герметичности швов - пневматическим давлением 0,25 МПа.The essence of the invention lies in the fact that when implementing the method of manufacturing high-strength axisymmetric shells operating under high pressure, more than five diameters long, containing a thin-walled shell with welded end elements, including machining of shell blanks and end elements, assembling them in a welding assembly, electric arc one-sided welding with a non-consumable tungsten electrode in a shielding gas medium in two passes with filler filing in the second pass, eye thorough machining, hardening heat treatment, control and testing of welds, in contrast to the prototype according to the invention, the shell is obtained using strain hardening before welding and its heat hardening after welding, with the shell being first hardened under conditions of rotational drawing in three passes with a total degree of deformation 70 ... 80% with stress relief after the first and third passes by heat treatment in the low-temperature annealing mode, after the second pass in the recrystallization mode of annealing, then the shell is alternately assembled with end elements on an expandable mandrel with a removable lining without a gap in the junction, with alignment of the edges by means of diametrical extension within elastic deformations, but not more than 0.15 ... 0.20% of the circumference of the shell, then automatic argon-arc welding with through penetration of the edges without cutting in the first pass and the formation of a given weld width by transverse vibrations of the electrode in the second pass, and the welds for no more than 8 hours dvergayut high release, then carry out the thermal hardening the shell on the treatment hardening and tempering up to 1500 ... 1800 MPa and fracture toughness at minus 50 ° C for at least 30 J / cm 2 on the expansible mandrel of austenitic steel, welded end member after softening annealing to 1050 MPa cut a special resistant thread, strength tests carried out by an internal hydraulic pressure of 20.2 MPa, and tests for tightness of joints with a pneumatic pressure of 0.25 MPa.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид высокопрочной осесимметричной оболочки; на фиг.2 - схема сборки свариваемых деталей; на фиг.3 - поперечное сечение сварного соединения.The essence of the invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of a high-strength axisymmetric shell; figure 2 - assembly diagram of the welded parts; figure 3 is a cross section of a welded joint.
Изготовление высокопрочной осесимметричной оболочки осуществляют следующим образом. Из горячедеформированного трубного проката получают заготовки свариваемых деталей. Заготовку тонкостенной обечайки 1 получают обработкой металла давлением в холодном состоянии в условиях ротационной вытяжки на специализированном раскатном оборудовании с наклепом (деформационным упрочнением) за три прохода с суммарной степенью деформации 70…80% со снятием напряжений после первого и третьего проходов термообработкой в шахтной печи по режиму низкотемпературного отжига (при температуре 325°C), а после второго прохода по режиму рекристаллизационного отжига (при температуре 690°C). Заготовки торцевых элементов 2 получают мехобработкой с утолщением под нарезание резьбы и с утонением (выравниваем) толщины стенки под сварку с обечайкой 1. Заготовки деталей 1 и 2 подвергают мехобработке, при этом сварочные кромки выполняют без разделки под сварку. Поочередную сборку деталей 1 и 2 осуществляют в сварочно-сборочном приспособлении, установленном в сварочной установке с вращателем, сварочным автоматом типа АДСВ-6, источником питания типа ВСВУ-315 и вибратором поперечных колебаний электрода. Сборку выполняют на разжимной оправке со съемной подкладкой 3 без зазора в стыке посредством осевого усилия с противоположного от свариваемого торца обечайки 1 и с совмещением свариваемых кромок путем их диаметрального растяжения в пределах упругих деформаций материала, но не более 0,15…0,20% длины окружности обечайки 1. Автоматическую аргонодуговую сварку кольцевых швов осуществляют со сквозным проплавлением стыкового соединения кромок на первом проходе и формированием заданной ширины шва ℓ путем поперечных колебаний электрода на втором проходе. Сварные швы в течение не более 8 часов подвергают высокому отпуску при температуре 700°C. Термическое упрочнение оболочки до 1500…1800 МПа с ударной вязкостью при минус 50°C не менее 30 Дж/см2 осуществляют по режиму закалки на воздухе (при 940°C в течение получаса) и отпуска (при 320°С в течение двух часов). При этом закалку и отпуск осуществляют в заневоленном состоянии оболочки посредством использования разжимных оправок из аустенитной стали. В приваренных торцевых элементах 2 после разупрочняющего отжига до 1050 МПа нарезают специальную упорную резьбу. Оболочки подвергают прочностным испытаниям внутренним гидравлическим давлением 20,2 МПа и испытаниям герметичности швов пневматическим давлением 0,25 МПа.The manufacture of high-strength axisymmetric shell is as follows. From the hot-rolled pipe products are obtained blanks of welded parts. The blank of a thin-
В частных случаях сварные швы подвергают радиационному контролю сплошности металла рентгенографическим или рентгенотелевизионным методом, а отпуск швов и отжиг торцевых элементов 2 осуществляют индукционным методом с использованием токов высокой частоты при температуре 700°С в течение 2…3 минут.In particular cases, the welds are subjected to radiation monitoring of the metal continuity by the X-ray or X-ray television method, and the seams and annealing of the
Способ позволяет обеспечить технологичность сборки свариваемых деталей, заданную размерную точность, требуемую надежность и долговечность.The method allows to ensure the manufacturability of the assembly of welded parts, a given dimensional accuracy, the required reliability and durability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108609/02A RU2454307C1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108609/02A RU2454307C1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2454307C1 true RU2454307C1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46681852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011108609/02A RU2454307C1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2454307C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566109C1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU518292A1 (en) * | 1972-03-27 | 1976-06-25 | Предприятие П/Я М-5729 | Method of arc fusion welding |
| SU998063A1 (en) * | 1980-08-29 | 1983-02-23 | Предприятие П/Я В-2481 | Method of producing welded finned panels |
| SU1055615A1 (en) * | 1982-08-10 | 1983-11-23 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of manufacturing welded rib panels |
| RU1559579C (en) * | 1988-06-08 | 1995-08-09 | Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства | Method of making welded constructions |
| RU2291770C2 (en) * | 2004-07-26 | 2007-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения" (ФГУП "ЦНИИТС") | Metallic thin-sheet welded constructions manufacturing method without residual welding deformations |
| RU2389592C1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-05-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of producing complicated axially symmetric welded structures |
-
2011
- 2011-03-04 RU RU2011108609/02A patent/RU2454307C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU518292A1 (en) * | 1972-03-27 | 1976-06-25 | Предприятие П/Я М-5729 | Method of arc fusion welding |
| SU998063A1 (en) * | 1980-08-29 | 1983-02-23 | Предприятие П/Я В-2481 | Method of producing welded finned panels |
| SU1055615A1 (en) * | 1982-08-10 | 1983-11-23 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of manufacturing welded rib panels |
| RU1559579C (en) * | 1988-06-08 | 1995-08-09 | Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства | Method of making welded constructions |
| RU2291770C2 (en) * | 2004-07-26 | 2007-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения" (ФГУП "ЦНИИТС") | Metallic thin-sheet welded constructions manufacturing method without residual welding deformations |
| RU2389592C1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-05-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of producing complicated axially symmetric welded structures |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НОВИКОВ О.М. и др. Новая технология дуговой сварки в защитном газе баллонов высокого давления // Сварщик-профессионал. - 2005. №1, * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566109C1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7874471B2 (en) | Butt weld and method of making using fusion and friction stir welding | |
| JP4832287B2 (en) | Manufacturing method of cold-worked high-strength seamless corrosion-resistant pipe | |
| JP6730927B2 (en) | Products for welded joints with step design | |
| US10668550B2 (en) | Method for welding pipelines from high-strength pipes with controllable heat input | |
| US8436278B2 (en) | Method for joining two rotationally symmetrical metal parts by tungsten inert gas (TIG) welding, and a device for carrying out the method | |
| CN101579773B (en) | Oil pipeline on-line repairing welding process | |
| RU2567421C1 (en) | Method of manufacturing of thin wall axisymmetric welded shells with end thickened rings | |
| CN104169035A (en) | Method of welding structural steel and welded steel structure | |
| Yin et al. | Investigation on welding parameters and bonding characteristics of underwater wet friction taper plug welding for pipeline steel | |
| Faes et al. | Parameter optimisation for automatic pipeline girth welding using a new friction welding method | |
| Vendan et al. | Strength assessment using destructive testing on MIAB welded alloy steel tubes and subsequent techno-economical evaluation | |
| RU2454307C1 (en) | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures | |
| Faes et al. | New friction welding process for pipeline girth welds—welding time optimisation | |
| CN101579774B (en) | On-line repairing and reinforcing structure for oil pipeline | |
| Srinivasan et al. | Choice of welding consumable and procedure qualification for welding of 304HCu austenitic stainless steel boiler tubes for Indian Advanced Ultra Super Critical power plant | |
| RU2562200C1 (en) | Method of manufacturing of axisymmetric welded pressure shells | |
| RU2449870C1 (en) | Method of producing steel complex axially symmetric welded structure operated under pressure | |
| RU2605877C1 (en) | Method of high pressure vessels welded casings producing from high-strength alloyed steels | |
| CN101433989A (en) | Method for welding cold-expansion tube production line draw rod | |
| RU2584622C1 (en) | Method of producing welded axisymmetric bodies of vessels operated under high pressure | |
| RU2563793C1 (en) | Control over welding of pipelines from high-strength pipes with controlled heat input | |
| CN201225491Y (en) | On-line repairing and reinforcing structure for oil pipeline | |
| RU2566109C1 (en) | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel | |
| Schepkin et al. | Friction welding of carbon quality steel | |
| JP2007083263A (en) | Residual stress-improving welding method, and welded structure |