RU2533572C2 - Способ лазерной сварки тонкостенных труб - Google Patents
Способ лазерной сварки тонкостенных труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533572C2 RU2533572C2 RU2012155680/02A RU2012155680A RU2533572C2 RU 2533572 C2 RU2533572 C2 RU 2533572C2 RU 2012155680/02 A RU2012155680/02 A RU 2012155680/02A RU 2012155680 A RU2012155680 A RU 2012155680A RU 2533572 C2 RU2533572 C2 RU 2533572C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- pipe
- laser
- pipes
- welded
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу лазерной сварки тонкостенных труб и может найти применение в различных отраслях техники. Осуществляют воздействие лазерным лучом на подлежащие соединению кромки свариваемых труб. Подают в зону сварки для охлаждения кромок свариваемых труб аргон с температурой (-200°С.) При этом во время процесса сварки охлаждают весь корпус сварочного кондуктора до температуры, равной (-200°С) путем подачи через дополнительное устройство и непрерывной циркуляции в контуре кондуктора сжиженного азота. Лазерную сварку ведут в непрерывном режиме лазерного излучения до глубокого проплавления кромок свариваемой трубы и при непрерывном поступательном перемещении трубы вдоль горизонтальной оси сварочного кондуктора. Скорость лазерной сварки труб выбирают в зависимости от их толщины и времени глубокого проплавления металла при воздействии лазерного луча. В результате достигается повышение скорости сварки при сохранении качества проплава трубы и однородности полученного при сварке шва. 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии и оборудованию для лазерной сварки и может быть использовано для лазерной сварки тонкостенных труб. Изделия из труб имеют широкое применение в различных отраслях техники. Высокая потребность в тонкостенных трубах имеется в авиастроении и многих других отраслях, но лидирующее место занимает атомная энергетика, где их применение весьма значительно. Они используются для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов.
Применяемые промышленные способы изготовления цельнотянутых труб требуют многих циклов нагрева стальной заготовки трубы, необходимых для деформирования. При недостаточной защите нагревы вызывают в металле нежелательные ухудшения микроструктуры (межкристаллитное окисление, рост кристаллов). Методика механического протягивания заготовки трубы через фильеры со свободно скользящим калибрующим дорном внутри в принципе не может исключить возникновение разностенности или хотя бы обеспечить равномерность толщины трубы, как по окружности, так и по всей ее длине. Движение дорна также порождает микроцарапины внутри трубы, что ведет к ухудшению ее качества.
Известен «Способ лазерной сварки тонколистовых изделий цилиндрической формы», при котором предварительно раскатанный листовой материал формируют в валках в цилиндрическую заготовку, сваривают лазерным лучом, покрывают покрытием и режут на части с определенной длиной, при этом листовой материал раскатывают до толщины большей, чем эксплутационная толщина, а лазерную сварку ведут в режиме глубокого проплавления, а после сварки выполняют раскатку трубы в валиках до эксплуатационной толщины и затем режут ее на части, причем формирование в цилиндрическую заготовку, сварку, раскатку и разрезку трубы выполняют в процессе вращения ее вокруг собственной оси, которое ей обеспечивает механизм раскатки трубы, разрезку трубы на части ведут лазерным лучом.
Патент РФ на изобретение №2123918; В23K 26/00, д. публ. 1998.12.27.
Известен «Способ сварки непрерывным лазерным излучением», сварка непрерывным лазерным излучением, при котором процесс ведут в сварочной камере при остаточном давлении ниже атмосферного, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества сварного соединения, процесс осуществляют при остаточном давлении в сварной камере, равном 5*10-2-1*10-3 мм рт.ст.
Авторское свидетельство №1808588; МКИ: В23K 26/00, д. публ. 1993.04.15.
Наиболее близким к предлагаемому в качестве изобретения техническому решению является «Способ сварки Л.Е. Федорова», сварка при котором осуществляет воздействие высокоэнергетическим тепловым лучом на подлежащие соединению участки свариваемых деталей и подачу в зону сварки инертного газа, отличающийся тем, что подлежащие соединению участки свариваемых деталей охлаждают, для чего инертный газ подают при температуре (-200°С). Патент РФ на изобретение №2047446; МПК: В23К 26/00, д. публ. 1995.11.10. К недостаткам вышеописанных способов сварки относятся невысокие скорости сварки и качественные изменения микроструктуры (межкристаллитное окисление, рост кристаллов) металла свариваемой трубы из-за нагрева в результате непрерывного лазерного излучения всей массы металла свариваемой трубы.
К техническому результату относятся повышение скорости сварки при сохранении качества проплава трубы и однородности полученного при сварке шва путем подачи в сварочный кондуктор сжиженного азота, его циркуляции по контуру кондуктора и в результате охлаждения всей массы свариваемой трубы.
Технический результат достигается путем того, что способ лазерной сварки тонкостенных труб включает установку свариваемых труб в сварочный кондуктор, воздействие лазерным лучом в непрерывном режиме на подлежащие соединению кромки свариваемых труб до глубокого проплавления кромок свариваемой трубы при непрерывном поступательном перемещении трубы вдоль горизонтальной оси сварочного кондуктора. Затем охлаждение зоны сварки путем подачи в нее химического реагента в виде инертного газа - аргона, с температурой (-200°С). При этом свариваемые трубы во время процесса сварки охлаждают по всей их массе до температуры, равной (-200°С), путем подачи и непрерывной циркуляции в контуре кондуктора сжиженного азота. Причем скорость лазерной сварки труб выбирают в зависимости от их толщины и времени глубокого проплавления металла при воздействии лазерного луча из следующего соотношения:
V=b/t С, где
V - скорость сварки, мм/сек;
b - толщина свариваемых труб, мм;
t - время глубокого проплавления металла, сек;
С - математическая константа, равная 4*10-4.
Предлагаемый способ лазерной сварки позволяет получать высокопрочные сварные швы без выпуклости, в которых легко восстанавливается первичная структура свариваемого металла с его свойствами. Достигается это путем охлаждения жидким азотом всей массы свариваемой трубы, при этом повышение температуры от обработки лазером осуществляют только в области сварного шва, поэтому сварочная структура перекристаллизовывается в структуру свариваемого металла, и свариваемая труба становится как бы цельной, т.е. безшовной и бездефектной.
Примеры конкретного выполнения способа: в связи с тем, что толщина свариваемых металлов очень мала и, ее величина колеблется от 0,01 до 1 мм, а температура теплового лазерного луча составляет 8000-10000°C, то можно принять толщину металла равной 0,02 мм.
Кроме того на скорость сварки большее влияние оказывает тугоплавкость свариваемого металла. Таким образом, при температуре плавления металла до 1000°C, время воздействия лазером равно 1 сек. При температуре плавления металла от 1000 до 1500°C, время воздействия лазером равно 2 сек. При температуре плавления металла от 1500 до 2000°С, время воздействия лазером равно 3 сек.
Приводим расчеты скорости сварки труб различной толщины.
Скорость сварки труб с толщиной 0,01 мм (температура плавления металла до 1000°С):
V=0.01 мм / 4*10-4*1 сек = 50 мм/сек = 3 м/мин.
Скорость сварки труб с толщиной 0,02 мм (температура плавления металла от 1000 до 1500°С):
V=0.02 мм / 4*10-4*2 сек = 25 мм/сек = 1,5 м/мин.
Скорость сварки труб с толщиной 0,03 мм (температура плавления металла от 1500 до 2000°С):
V=0.03 мм / 4*10-4*3 сек = 16,7 мм/сек = 1 м/мин.
Результаты сведены в таблицу 1.
Этот способ лазерной сварки позволяет изготавливать высокоточные геометрически тонкостенные трубы, однородной толщины из серийных металлических лент, толщиной 0,02÷0,5 мм, в том числе для оболочек ТВЭЛ атомных реакторов.
Предлагаемый способ изготовления труб лазерной сваркой обладает большими скоростями сварки, является очень малоотходным и дешевым, не имеет ограничений по размерам изготавливаемых труб и многослойной толщины их стенок, а также легко переналаживается на любые размеры труб.
Таблица 1. | |||||||||
Режимы воздействия на металлическую поверхность упрочняемого изделия | |||||||||
Основной металл изделия | Глубина воздействия | Скорость | Мощность лазера | Кол-во модулей | Охлаждение | Расход охлаждающей среды | Расход защитного газа | Фокусное расстояние | |
(мм) | (об/мин) | (кВт) | излучения (шт.) | Азот | Вода | кВт или л/мин | (мм) | ||
ФНС-5 (фильтрующая нержавеющая сталь, 5 мкрн.) | 0,16 | 200 | 120-130 | 1 | нет | нет | нет | 5 | 206 |
Никель | 0,06 | 200 | 100 | 1 | нет | нет | нет | 5 | 206 |
МД-40 | 0,2 | 200 | 250 | 3 | да | 3 л/мин | 5 | 180 | |
12Х17Г9АН4 | 0,3 (Fe ~ 68%) | 200 | 240 | 3 | да | 100 кВт | 7 | 180 | |
08Ю | 0,05 (Fe ~ 99%) | 150 | 100 | 1 | да | 150 кВт | 5 | 206 | |
12Х18Н10Т | 0,05 (Fe ~ 67%) | 250 | 90 | 1 | да | 150 кВт | 7 | 186 | |
12Х18Н10Т | 0,16 | 200 | 250 | 3 | да | 3 л/мин | 7 | 102,5 |
Claims (1)
- Способ лазерной сварки тонкостенных труб, включающий установку свариваемых труб в сварочный кондуктор, воздействие лазерным лучом в непрерывном режиме на подлежащие соединению кромки свариваемых труб до глубокого проплавления кромок свариваемой трубы при непрерывном поступательном перемещении трубы вдоль горизонтальной оси сварочного кондуктора и охлаждение зоны сварки путем подачи в нее в качестве химического реагента инертного газа в виде аргона с температурой (-200°С), отличающийся тем, что свариваемые трубы во время процесса сварки охлаждают по всей их массе до температуры (-200°С) путем подачи и непрерывной циркуляции в контуре кондуктора сжиженного азота, причем скорость лазерной сварки труб выбирают в зависимости от их толщины и времени глубокого проплавления металла при воздействии лазерного луча из следующего соотношения:
V=b/t С, где
V - скорость сварки, мм/сек;
b - толщина свариваемых труб, мм;
t - время глубокого проплавления металла, сек;
С - математическая константа, равная 4*10-4 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155680/02A RU2533572C2 (ru) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Способ лазерной сварки тонкостенных труб |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155680/02A RU2533572C2 (ru) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Способ лазерной сварки тонкостенных труб |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012155680A RU2012155680A (ru) | 2014-07-20 |
RU2533572C2 true RU2533572C2 (ru) | 2014-11-20 |
Family
ID=51214874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012155680/02A RU2533572C2 (ru) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Способ лазерной сварки тонкостенных труб |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533572C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659539C1 (ru) * | 2017-03-21 | 2018-07-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ изготовления изделий из трубных заготовок |
CN111041349A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-21 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种高铬合金耐蚀连续管及其制备方法 |
RU2738121C1 (ru) * | 2017-08-15 | 2020-12-08 | Сименс Энерджи, Инк. | ЛАЗЕРНОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ СУПЕРСПЛАВОВ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ γ'-ФАЗЫ С ЭФФЕКТОМ ОХЛАЖДЕНИЯ |
RU2772002C1 (ru) * | 2021-11-29 | 2022-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" | Способ соединения обсадных труб оптоволоконной лазерной сваркой при выполнении спускоподъемных операций обсадной колонны в процессе бурения и крепления скважин |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038937C1 (ru) * | 1992-09-28 | 1995-07-09 | Акционерное общество "Лазерные комплексы" | Способ лазерной сварки |
RU2047446C1 (ru) * | 1993-12-20 | 1995-11-10 | Научно-производственная культурно-просветительская ассоциация "Благовест" | Способ сварки л.е.федорова |
RU2105084C1 (ru) * | 1996-06-11 | 1998-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное культурно-просветительское объединение "Благовест" | Способ федорова л.е. защиты металлов от окисления |
JP2000176673A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 水中レーザ溶接モニター用レーザ照射器 |
JP2000271790A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-03 | Nisshin Steel Co Ltd | 金属溶接管製造用内面シールド治具 |
-
2012
- 2012-12-20 RU RU2012155680/02A patent/RU2533572C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038937C1 (ru) * | 1992-09-28 | 1995-07-09 | Акционерное общество "Лазерные комплексы" | Способ лазерной сварки |
RU2047446C1 (ru) * | 1993-12-20 | 1995-11-10 | Научно-производственная культурно-просветительская ассоциация "Благовест" | Способ сварки л.е.федорова |
RU2105084C1 (ru) * | 1996-06-11 | 1998-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное культурно-просветительское объединение "Благовест" | Способ федорова л.е. защиты металлов от окисления |
JP2000176673A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 水中レーザ溶接モニター用レーザ照射器 |
JP2000271790A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-03 | Nisshin Steel Co Ltd | 金属溶接管製造用内面シールド治具 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659539C1 (ru) * | 2017-03-21 | 2018-07-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ изготовления изделий из трубных заготовок |
RU2738121C1 (ru) * | 2017-08-15 | 2020-12-08 | Сименс Энерджи, Инк. | ЛАЗЕРНОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ СУПЕРСПЛАВОВ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ γ'-ФАЗЫ С ЭФФЕКТОМ ОХЛАЖДЕНИЯ |
CN111041349A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-21 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种高铬合金耐蚀连续管及其制备方法 |
RU2772002C1 (ru) * | 2021-11-29 | 2022-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" | Способ соединения обсадных труб оптоволоконной лазерной сваркой при выполнении спускоподъемных операций обсадной колонны в процессе бурения и крепления скважин |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012155680A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jin et al. | Microstructure and mechanical properties of pulsed laser welded Al/steel dissimilar joint | |
Zhang et al. | Research on microstructure and mechanical properties of laser keyhole welding–brazing of automotive galvanized steel to aluminum alloy | |
Yan et al. | CW/PW dual-beam YAG laser welding of steel/aluminum alloy sheets | |
Alam et al. | Microhardness and stress analysis of laser-cladded AISI 420 martensitic stainless steel | |
Scintilla et al. | Experimental investigation on fiber and CO2 inert gas fusion cutting of AZ31 magnesium alloy sheets | |
RU2533572C2 (ru) | Способ лазерной сварки тонкостенных труб | |
Phaoniam et al. | Development of a highly efficient hot-wire laser hybrid process for narrow-gap welding—welding phenomena and their adequate conditions | |
Turichin et al. | Influence of heat input and preheating on the cooling rate, microstructure and mechanical properties at the hybrid laser-arc welding of API 5L X80 steel | |
JP2013176808A (ja) | 曲げ加工製品の製造方法及び製造装置 | |
Kuryntsev | The influence of pre-heat treatment on laser welding of T-joints of workpieces made of selective laser melting steel and cold rolled stainless steel | |
Franco | Wobbling laser beam welding of copper | |
Miranda et al. | Characterization of fiber laser welds in X100 pipeline steel | |
RU2563067C2 (ru) | Способ производства стальной трубы с помощью лазерной сварки | |
Savchenko et al. | Simulation of new multilayer waveguides by explosion welding | |
CN103231218B (zh) | 一种钛合金管材的快速制备方法 | |
Hashemzadeh et al. | Fibre laser piercing of mild steel–the effects of power intensity, gas type and pressure | |
US7399264B2 (en) | High frequency induction welding of austenitic stainless steel for pressure vessel tubing | |
CN104131154B (zh) | 一种基于激光和脉冲磁的焊管焊接残余应力消除方法 | |
Jong-Do et al. | Laser transformation hardening on rod-shaped carbon steel by Gaussian beam | |
RU2637039C1 (ru) | Способ изготовления труб сваркой | |
Yang et al. | Single pass laser-MIG hybrid welding of 8-mm thick pure copper (T2) without preheating: Microstructure and properties | |
Keles et al. | Laser cutting process: Influence of workpiece thickness and laser pulse frequency on the cut quality | |
Xie et al. | Microstructure and mechanical properties of Flexible Ring Mode laser welded 304 stainless steel | |
US20240055158A1 (en) | Method for producing coaxial cables having a thin-walled, radially closed outer conductor | |
Mohid et al. | Dissimilar materials laser welding characteristics of stainless steel and titanium alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151221 |