RU2566109C1 - Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel - Google Patents
Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566109C1 RU2566109C1 RU2014125515/02A RU2014125515A RU2566109C1 RU 2566109 C1 RU2566109 C1 RU 2566109C1 RU 2014125515/02 A RU2014125515/02 A RU 2014125515/02A RU 2014125515 A RU2014125515 A RU 2014125515A RU 2566109 C1 RU2566109 C1 RU 2566109C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- edges
- rings
- welding
- tempering
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и сварке, а именно к изготовлению оболочек, представляющих собой цилиндрические тонкостенные обечайки с утолщенными кромками и приваренными к ним цилиндрическими кольцами, предназначенными для сварных сосудов, работающих под высоким давлением, для сжатого воздуха, сжиженных и растворенных газов и используемых в различных хозяйственных областях при изготовлении огнетушителей, кислородных и газовых баллонов, баллонов со сжатым воздухом, лейнеров, ресиверов и т.п.The invention relates to the processing of metals by pressure and welding, and in particular to the manufacture of shells, which are cylindrical thin-walled shells with thickened edges and cylindrical rings welded to them, intended for welded vessels operating under high pressure, for compressed air, liquefied and dissolved gases and used in various economic fields in the manufacture of fire extinguishers, oxygen and gas cylinders, compressed air cylinders, liners, receivers, etc.
Основные требования, предъявляемые к оболочкам, работающим под давлением, следующие: высокая конструктивная и циклическая прочность, точность геометрических размеров, качество обрабатываемой поверхности, высокое качество сварных соединений, высокая производительность изготовления и малый вес.The main requirements for pressurized enclosures are as follows: high structural and cyclic strength, geometric accuracy, surface finish, high quality welded joints, high manufacturing capacity and low weight.
Известен способ изготовления осесимметричных корпусов, работающих под давлением, патент РФ №2295416, B21D 51/24, опубл. 20.03.2007, бюл. №8, в котором описан способ производства осесимметричных корпусов с концевыми утолщениями.A known method of manufacturing axisymmetric housings operating under pressure, RF patent No. 2295416, B21D 51/24, publ. 03/20/2007, bull. No. 8, which describes a method for the production of axisymmetric housings with end thickenings.
Способ включает закалку, отпуск, холодную пластическую деформацию методом ротационной вытяжки за два прохода, низкотемпературный отжиг. Используют легированную сталь, осуществляют закалку и отпуск, ротационную вытяжку осуществляют без промежуточного отжига.The method includes hardening, tempering, cold plastic deformation by rotational drawing in two passes, low-temperature annealing. Alloy steel is used, hardening and tempering are carried out, rotational drawing is carried out without intermediate annealing.
Известен также «Способ закатки горловин баллона», патент RU 2002538 C1, B21D 51/24, ротационной обработкой поэтапным формированием переходного и цилиндрического участков горловины на нагретом конце вращающейся трубчатой заготовки.Also known is the “Method for sealing the neck of a cylinder”, patent RU 2002538 C1, B21D 51/24, by rotary machining by stepwise formation of the transitional and cylindrical portions of the neck at the heated end of the rotating tubular blank.
Основным недостатком вышеприведенных способов изготовления корпусов, оболочек и баллонов, работающих под давлением, является высокая трудоемкость и себестоимость изготовления, обусловленная формообразованием обработкой давлением цельнометаллических сосудов, не имеющих сварных соединений.The main disadvantage of the above methods for the manufacture of bodies, shells and cylinders operating under pressure is the high complexity and cost of manufacturing, due to the shaping by pressure treatment of all-metal vessels that do not have welded joints.
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., стр. 14-15), принятый авторами за прототип, при котором мехобработанные заготовки деталей собирают с использованием сборочно-сварочного приспособления и сваривают стыки 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 et al. "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 an assembly-welding fixture and the joints are welded with one-side mechanized electric arc welding with a melting tungsten electrode in two passes with 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 zone of the continuously burning arc with simultaneous control of the arc voltage, then the final voltage is controlled machining, hardening heat treatment, control and testing of welds.
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 на весу без подкладки.This method requires expensive helium, a complex system for regulating the supply of two protective gases and controlling their consumption, controlling the pulsation of separate flows of protective gases in the optimal frequency range. In addition, there is no strict system for fixing joints in welding. Welding is carried out on weight without lining.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа изготовления оболочек, принятого авторами за прототип, относится отсутствие возможности обеспечения высокой размерной точности по соосности, а также торцевому и радиальному биению.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method for manufacturing 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.
По мнению заявителей причиной низкой точности по соосности, по торцевому и радиальному биению соединяемых частей оболочек является отсутствие решений по фиксации свариваемых кромок при сварке.According to the applicants, the reason for the low accuracy in alignment, in the end and radial runout of the connected parts of the shells is the lack of solutions for fixing the edges to be welded during welding.
Кроме того, в данном способе, принятом авторами за прототип, отсутствуют методы подготовки и ротационной обработки заготовок обечайки и колец и их термодеформационного упрочнения перед сваркой.In addition, in this method, adopted by the authors for the prototype, there are no methods for the preparation and rotational processing of blanks of the shell and rings and their thermal strain hardening before welding.
Недостатком прототипа также является термоупрочнение после сварки баллонов, что приводит к изменению геометрических размеров из-за термических влияний.The disadvantage of the prototype is also the hardening after welding of the cylinders, which leads to a change in geometric dimensions due to thermal influences.
Таким образом, задачей данного технического решения, принятого за прототип, являлось повышение качества сварных соединений.Thus, the objective of this technical solution, adopted as a prototype, was to improve the quality of welded joints.
В отличие от прототипа, предлагаемый заявителями способ изготовления оболочки из конструкционной комплекснолегированной холоднодеформируемой стали, работающей при высоком давлении, выполненный в виде тонкостенной обечайки с утолщенными кромками и приваренными к ним кольцами, включает получение мерных заготовок обечайки и колец путем резки труб, их калибровку, рекристаллизационный отжиг и предварительную механическую обработку, после чего заготовку обечайки подвергают первому деформационному упрочнению посредством ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом со степенью деформации, возрастающей от первого перехода к каждому последующему в 1,1÷4,5 раза, и второму термодеформационному упрочнению путем закалки и отпуска, ротационной вытяжки со степенью деформации (35÷55)% и отжига, уменьшающего напряжения, при этом на всех переходах ротационной вытяжки используют ролики треугольного профиля со скругленными вершинами по радиусу, равному 0,20÷0,55 толщины стенки заготовки, и выполняют ротационную вытяжку до получения утолщенных кромок обечайки, толщину которых определяют по формуле:In contrast to the prototype, the method proposed by the applicants for the manufacture of a shell from structural complex alloyed cold-formed steel, operating at high pressure, made in the form of a thin-walled shell with thickened edges and rings welded to them, includes obtaining dimensional blanks of the shell and rings by cutting pipes, their calibration, recrystallization annealing and preliminary machining, after which the shell blank is subjected to the first strain hardening by means of rotational grades for several transitions with intermediate recrystallization annealing with a degree of deformation increasing from the first transition to each subsequent one 1.1–4.5 times, and the second thermo-deformation hardening by quenching and tempering, rotational drawing with a degree of deformation (35 ÷ 55)% and annealing, which reduces stress, while at all transitions of the rotary hood use triangular profile rollers with rounded vertices with a radius equal to 0.20 ÷ 0.55 of the wall thickness of the workpiece, and perform a rotational hood to obtain thickened shell edges, the thickness of which is determined by the formula:
, где: where:
S2 - толщина стенки утолщенных кромок обечайки, мм,S 2 - wall thickness of the thickened edges of the shell, mm,
S3 - толщина стенки обечайки, мм,S 3 - wall thickness of the shell, mm,
σb - предел прочности материала обечайки, МПа,σ b - tensile strength of the material of the shell, MPa,
σb′ - предел прочности материала в зоне сварного шва, МПа,σ b ′ is the tensile strength of the material in the weld zone, MPa,
а заготовки колец после предварительной механической обработки подвергают закалке и отпуску до достижения предела прочности материала утолщенных кромок обечайки и окончательной механической обработке с получением кромок под сварку колец, толщина и длина которых равна толщине и длине, соответственно, кромок под сварку обечайки, затем выполняют подрезку кромок обечайки и колец и поочередную их сборку и автоматическую сварку на разжимной оправке со съемной подкладкой, при этом автоматическую сварку производят плавящимся электродом из низколегированной хромоникельмолибденовой проволоки в смеси 20% Ar и 80% CO2 в один проход со сквозным проплавлением свариваемых кромок, затем сварные швы подвергают низкотемпературному отпуску индукционным методом токами высокой частоты, производят рентгенотелевизионный контроль сварных швов полученной оболочки, после чего проводят прочностные испытания внутренним гидравлическим давлением с последующей проверкой герметичности сварных швов пневматическим давлением.and the preforms of the rings after preliminary machining are subjected to hardening and tempering to reach the tensile strength of the material of the thickened edges of the shell and final machining to obtain edges for welding the rings, the thickness and length of which are equal to the thickness and length, respectively, of the edges for welding the shell, then trim the edges shells and rings and their alternate assembly and automatic welding on an expandable mandrel with a removable lining, while automatic welding is performed by a consumable electrode from izkolegirovannoy hromonikelmolibdenovoy wire in a mixture of 20% Ar and 80% CO 2 in a single pass with a through-penetration welded edges, then welds are subjected to low-temperature tempering the induction by high-frequency currents produce X-ray inspection of welds obtained membrane, followed by tensile testing internal hydraulic pressure followed by checking the tightness of the welds with pneumatic pressure.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявленного технического решения и достигаемым техническим результатом.This is what allows us to conclude that there is 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 охраны, во всех случаях достаточны.These signs, distinctive from the prototype and to which the requested amount of legal protection applies, are sufficient in all cases.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой механической прочности, пластичности и низкого уровня остаточных напряжений, геометрической точности и технологичности изготовления оболочек, прочности сварных соединений, надежности и циклической прочности при малом весе и низкой трудоемкости.The objective of the invention is to provide high mechanical strength, ductility and low level of residual stresses, geometric accuracy and manufacturability of the manufacture of shells, the strength of welded joints, reliability and cyclic strength with low weight and low complexity.
Новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:The new set of operations, as well as the presence of relations between them, allow, in particular, due to:
- выполнения заготовок обечайки и колец из конструкционной комплекснолегированной холоднодеформируемой стали обеспечить возможность получения сварных оболочек с высокими механическими свойствами (пределом прочности и относительным удлинением) при низком уровне внутренних остаточных напряжений, высокой ударной вязкости и циклической прочности при их термодеформационном упрочнении операциями закалки и отпуска, ротационной вытяжки и отжига, уменьшающего напряжения;- execution of shell blanks and rings from structural complex alloyed cold-deformed steel to provide the possibility of obtaining welded shells with high mechanical properties (tensile strength and relative elongation) at a low level of internal residual stresses, high impact strength and cyclic strength during their thermal deformation hardening by quenching and tempering operations, rotational hoods and annealing, reducing stress;
- резки труб на мерные заготовки обечайки и колец, их калибровки, рекристаллизационного отжига и предварительной механической обработки повысить коэффициент использования металла и подготовить заготовки обечайки и колец к последующей обработке;- cutting pipes into measured blanks of the shell and rings, their calibration, recrystallization annealing and preliminary machining to increase the utilization of metal and prepare blanks of the shell and rings for subsequent processing;
- выполнения первого деформационного упрочнения заготовки обечайки посредством ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом со степенью деформации, возрастающей от первого перехода к каждому последующему в 1,1÷1,5 раза, обеспечить высокую точность геометрических размеров, так как, по результатам экспериментальных работ, при увеличении степени деформации от каждого предыдущего к каждому последующему переходу возрастают радиальные и осевые нагрузки, что позволяет прижать металл в очагах деформации к оправке и избежать течения металла в радиальном направлении и явления «раскатки», то есть увеличения диаметральных размеров, значения в 1,1÷1,5 раза определены экспериментально и являются оптимальными для данного класса легированных сталей, при менее чем в 1,1 раза возникает явление «раскатки», что приводит к гофрам и закатам, а при более чем в 1,5 раза возрастают осевые усилия, что приводит к утяжкам и трещинам в очагах деформации;- performing the first strain hardening of the shell blank by rotational drawing for several transitions with intermediate recrystallization annealing with a degree of deformation increasing from 1.1 to 1.5 times from the first transition to each subsequent one, to ensure high accuracy of geometric dimensions, since, according to experimental results works, with an increase in the degree of deformation from each previous to each subsequent transition, radial and axial loads increase, which allows the metal to be pressed in the foci of deformations Missions to the mandrel and to avoid the flow of metal in the radial direction and the phenomenon of “rolling”, that is, an increase in diametrical dimensions, values 1.1-1.5 times determined experimentally and are optimal for this class of alloy steels, with less than 1.1 times, the phenomenon of “rolling” occurs, which leads to corrugations and sunsets, and at more than 1.5 times the axial forces increase, which leads to drags and cracks in the deformation centers;
- выполнения второго термодеформационного упрочнения заготовок обечайки операциями закалки и отпуска, ротационной вытяжки со степенью деформации (35÷55)% и отжига, уменьшающего напряжения применительно к комлекснолегированным сталям, обеспечить высокие механические свойства: высокий предел прочности, пластичность, высокую ударную вязкость при низком уровне внутренних остаточных напряжений, так как применение легированных сталей данного класса позволяет деформировать термоупрочненные заготовки, по результатам экспериментальных работ значения степени деформации (35÷55)% являются оптимальными для данного класса сталей, при степени деформации менее 35% конечные значения предела прочности снижаются, а увеличение степени деформации более 55% приводит к уменьшению пластичности, ударной вязкости, снижению циклической прочности и резкому увеличению внутренних остаточных напряжений, а при ротационной вытяжке - к снижению срока службы деформирующих роликов, оправок и подшипниковых узлов;- performing the second thermo-deformation hardening of the shell blanks by hardening and tempering operations, rotational drawing with a degree of deformation (35 ÷ 55)% and annealing, which reduces stress in relation to complex alloyed steels, to provide high mechanical properties: high tensile strength, ductility, high impact strength at a low level internal residual stresses, since the use of alloy steels of this class allows you to deform heat-strengthened workpieces, according to the results of experimental work the values of the degree of deformation (35 ÷ 55)% are optimal for this class of steels, when the degree of deformation is less than 35%, the final values of the tensile strength are reduced, and an increase in the degree of deformation of more than 55% leads to a decrease in ductility, impact strength, lower cyclic strength and a sharp increase internal residual stresses, and with a rotational hood - to reduce the service life of deforming rollers, mandrels and bearing assemblies;
- использования на всех переходах ротационной вытяжки роликов треугольного профиля со скругленными вершинами по радиусу, равному 0,2÷0,55 толщины стенки заготовки при обработке заготовок обечаек из комплекснолегированных сталей, обеспечить возможность пластического деформирования заготовок из сталей данного класса, так как величина радиуса при вершине роликов определяет площадь очага деформации и, следовательно, усилия при ротационной вытяжке - радиальные и осевые, данный диапазон соотношения величины радиуса и исходной толщины стенки заготовки оптимален с точки зрения устойчивости процесса формоизменения, при значении соотношения более 0,55, по результатам экспериментальных работ, возрастает давление металла на рабочую поверхность ролика, то есть возрастает радиальное усилие из-за увеличения площади горизонтальной проекции очага деформации, что приводит к быстрому износу рабочей поверхности роликов и к ухудшению качества обрабатываемой поверхности (к увеличению высоты микронеровностей за допустимые пределы), а при значении соотношения менее 0,2 возникают «утяжки» металла в очагах деформации и появляется «волнистость» поверхности обработки в виде винтовых углублений, выводящих геометрические размеры за пределы допускаемых отклонений;- the use at all transitions of the rotational hood of rollers of a triangular profile with rounded vertices with a radius equal to 0.2 ÷ 0.55 of the wall thickness of the workpiece when processing shell blanks from complex alloyed steels, to ensure the possibility of plastic deformation of blanks from steel of this class, since the radius on the top of the rollers determines the area of the deformation zone and, therefore, the forces during rotational drawing are radial and axial, this range of the ratio of the radius and the initial wall thickness the workpiece is optimal from the point of view of stability of the forming process, when the ratio is more than 0.55, according to the results of experimental work, the metal pressure on the working surface of the roller increases, that is, the radial force increases due to an increase in the horizontal area of the deformation zone, which leads to rapid wear the working surface of the rollers and to the deterioration of the quality of the processed surface (to increase the height of the microroughness beyond the permissible limits), and when the ratio is less than 0.2, "tightening" occurs metal in the deformation zones and there is a “waviness” of the machining surface in the form of screw recesses that bring geometric dimensions beyond the limits of permissible deviations;
- выполнения ротационной вытяжки заготовок обечайки до получения утолщенных кромок толщиной, определяемой по формуле:- perform rotational drawing of the shell blanks to obtain thickened edges with a thickness determined by the formula:
, где: where:
S2 - толщина стенки утолщенных кромок обечайки, мм,S 2 - wall thickness of the thickened edges of the shell, mm,
S3 - толщина стенки обечайки, мм,S 3 - wall thickness of the shell, mm,
σb - предел прочности материала обечайки, МПа,σ b - tensile strength of the material of the shell, MPa,
σb′ - предел прочности материала в зоне сварного шва, МПа,σ b ′ is the tensile strength of the material in the weld zone, MPa,
обеспечить механические свойства зоны термического влияния сварного соединения на уровне механических свойств толщины стенки обечайки, которая определяет конструктивную прочность всей оболочки;to ensure the mechanical properties of the heat affected zone of the welded joint at the level of the mechanical properties of the shell wall thickness, which determines the structural strength of the entire shell;
- закалки и отпуска колец после предварительной механической обработки до достижения предела прочности материала утолщенных кромок обечайки и окончательной механической обработки с получением кромок под сварку колец, толщина и длина которых равна толщине и длине, соответственно, кромок под сварку обечайки, обеспечить равнопрочность утолщенных кромок обечайки и колец в зоне сварного соединения;- hardening and tempering of the rings after preliminary machining to reach the tensile strength of the material of the thickened edges of the shell and final machining to obtain edges for welding rings whose thickness and length are equal to the thickness and length, respectively, of the edges for welding the shell, to ensure equal strength of the thickened edges of the shell rings in the weld zone;
- выполнения подрезки кромок обечайки и колец и поочередной их сборки и автоматической сварки на разжимной оправке со съемной подкладкой обеспечить плотное соприкосновение свариваемых кромок и их осевое совмещение с погрешностью не более 10% от толщины, а также повысить технологичность сборочно-сварочных операций;- performing trimming of the edges of the shell and rings and their alternate assembly and automatic welding on an expandable mandrel with a removable lining, to ensure tight contact of the welded edges and their axial alignment with an error of not more than 10% of the thickness, and also to increase the manufacturability of assembly and welding operations;
- автоматической сварки плавящимся электродом из низколегированной хромоникельмолибденовой проволоки в смеси 20% Ar и 80% CO2 в один проход со сквозным проплавлением свариваемых кромок добиться увеличения производительности в 2÷2,5 раза с обеспечением высокой прочности и надежности сварного соединения;- automatic welding with a consumable electrode of low-alloyed chromium-nickel-molybdenum wire in a mixture of 20% Ar and 80% CO 2 in one pass with through-penetration of the welded edges to achieve a productivity increase of 2 ÷ 2.5 times with high strength and reliability of the welded joint;
- низкотемпературного отпуска сварных швов индукционным методом токами высокой частоты сократить технологическое время операции по сравнению с печным нагревом, а также сохранить уровень механических свойств металла;- low-temperature tempering of welds by induction method with high-frequency currents to reduce the technological operation time compared to furnace heating, and also to maintain the level of mechanical properties of the metal;
- рентгенотелевизионного контроля сварных швов полученной оболочки быстро и достоверно выявить внутренние дефекты в металле сварных швов и околошовных зонах (непровары, поры, трещины, шлаковые включения и др.);- X-ray television control of the welds of the obtained shell quickly and reliably identify internal defects in the metal of the welds and heat-affected zones (lack of penetration, pores, cracks, slag inclusions, etc.);
- проведения прочностных испытаний внутренним гидравлическим давлением с последующей проверкой герметичности сварных швов пневматическим давлением обеспечить герметичность и конструктивную прочность сварных соединений и всей оболочки.- conducting strength tests with internal hydraulic pressure followed by checking the tightness of the welds with pneumatic pressure to ensure the tightness and structural strength of the welded joints and the entire shell.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизны».Signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions and are not known from the prior art in the process of conducting patent research, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».Studying the level of technology during the patent search for all types of information available in the countries of the former USSR and foreign countries, it was found that the proposed technical solution does not explicitly follow from the prior art, therefore, we can conclude that the criterion of "inventive step" ".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен процесс ротационной вытяжки заготовки обечайки за несколько переходов роликами 3, 4 и 5 с радиусом при вершинах R (мм), F (мм/мин) - подача роликов, n (мин-1) - скорость вращения оправки и заготовки; на фиг. 2 изображена сборка и сварка обечайки 1 с кольцом 2 на разжимной оправке со съемной подкладкой 7, цангой 8, тягой 9, и медной вставкой 10; на фиг. 3 вид I - сварное соединение обечайки 1 с кольцом 2, подкладкой 7 и медной вставкой 10; на фиг. 4 - общий вид оболочки с обечайкой 1 и приваренными к ней кольцами 2.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the process of rotational drawing of a shell blank for several transitions with rollers 3, 4 and 5 with a radius at the vertices R (mm), F (mm / min) - feed rollers, n (min -1 ) - rotation speed of the mandrel and the workpiece; in FIG. 2 shows the assembly and welding of a
Пример.Example.
Трубы из конструкционной комплекснолегированной холоднодеформируемой стали 22Х3ГН2М1ФА ⌀180×20 мм режут на трубоотрезных станках на мерные заготовки обечайки и колец длиной, соответственно, 500 мм и 200 мм и подвергают калибровке на гидравлических прессах, рекристаллизационному отжигу в шахтных печах и механической (токарной) обработке. Таким образом заготовки обечайки и колец подготавливают для дальнейшей обработки.Pipes from structural complex-alloyed cold-deformed steel 22KH3GN2M1FA ⌀180 × 20 mm are cut on pipe cutting machines to measuring blanks of the shell and rings, respectively 500 mm and 200 mm in length, and subjected to calibration on hydraulic presses, recrystallization annealing in shaft furnaces and mechanical (turning). Thus, the blanks of the shell and rings are prepared for further processing.
Заготовки обечайки вначале подвергают первому деформационному упрочнению ротационной вытяжкой за два перехода с промежуточным рекристаллизационным отжигом на давильно-раскатном станке: на первом переходе со степенью деформацииThe shell blanks are first subjected to the first strain hardening by a rotary hood for two transitions with intermediate recrystallization annealing on a pressure-rolling machine: at the first transition with a degree of deformation
, где: S0 (мм) - исходная толщина стенки, S0=12 мм, S1 (мм) - толщина стенки после первого перехода, S1=8 мм, на втором переходе со степенью деформации where: S 0 (mm) is the initial wall thickness, S 0 = 12 mm, S 1 (mm) is the wall thickness after the first transition, S 1 = 8 mm, at the second transition with a degree of deformation
где S2 (мм) - толщина стенки после второго перехода, S2=5 мм.where S 2 (mm) is the wall thickness after the second transition, S 2 = 5 mm
Промежуточный отжиг выполняют в шахтных печах при температуре рекристаллизации 575÷600°C.Intermediate annealing is performed in shaft furnaces at a recrystallization temperature of 575 ÷ 600 ° C.
Степень деформации заготовки обечайки на втором переходе ε2% превышает степень деформации на первом переходе ε1% в 1,126 раза.The degree of deformation of the shell blank at the second transition ε 2 % exceeds the degree of deformation at the first transition ε 1 % 1.126 times.
[ε2=(1,1÷1,5)ε1 по формуле изобретения]. [ε 2 = (1.1 ÷ 1.5) ε 1 according to the claims].
Затем выполняют второе термодеформационное упрочнение заготовок обечайки в виде операций закалки при температуре (900÷920)°C и отпуска при температуре (520÷540)°C в шахтных печах, ротационной вытяжки третьего перехода (фиг. 1) со степенью деформации ε3=50% и отжига, уменьшающего напряжения при температуре (400÷450)°C; [ε3=(1,1÷1,5)ε2 и ε3=(35÷55)% по формуле изобретения].Then, the second thermodeformational hardening of the shell blanks is performed in the form of hardening operations at a temperature of (900 ÷ 920) ° C and tempering at a temperature of (520 ÷ 540) ° C in shaft furnaces, a rotational hood of the third transition (Fig. 1) with a degree of deformation ε 3 = fifty% and annealing, which reduces stress at a temperature of (400 ÷ 450) ° C; [ε 3 = (1.1 ÷ 1.5) ε 2 and ε 3 = (35 ÷ 55)% according to the claims].
В результате получают обечайку с размерами: толщина стенки S3=2,5 мм, толщина утолщенных кромок S2=5 мм и длина утолщенных кромок b1=55 мм.The result is a shell with dimensions: wall thickness S 3 = 2.5 mm, the thickness of the thickened edges S 2 = 5 mm and the length of the thickened edges b 1 = 55 mm
Толщина утолщенных кромок обечайки соответствует формуле , т.е , 5≥2,83, что соответствует формуле изобретения.The thickness of the thickened edges of the shell corresponds to the formula i.e. , 5≥2.83, which corresponds to the claims.
При ротационной вытяжке на всех трех переходах используют ролики с радиусом при вершине R=(3÷6) мм, R=(0,25÷0,5)S0=(0,25÷0,5)·12=(3÷6) мм, что соответствует формуле изобретения.When rotating the hood at all three transitions, use rollers with a radius at the apex R = (3 ÷ 6) mm, R = (0.25 ÷ 0.5) S 0 = (0.25 ÷ 0.5) · 12 = (3 ÷ 6) mm, which corresponds to the claims.
Таким образом заготовки обечайки подготовлены для дальнейшей обработки.Thus, the shell blanks are prepared for further processing.
Заготовки колец 2 (фиг. 4 и фиг. 5) после предварительной механической (токарной) обработки подвергают закалке и отпуску до предела прочности материала утолщенных кромок обечайки , - предел прочности материала после второго перехода ротационной вытяжки обечайки, на котором формируются утолщенные кромки (фиг. 1).The blanks of rings 2 (Fig. 4 and Fig. 5) after preliminary mechanical (turning) processing are subjected to hardening and tempering to the ultimate strength of the material of the thickened edges of the shell , - the tensile strength of the material after the second transition of the rotational hood of the shell, on which thickened edges are formed (Fig. 1).
Затем выполняют окончательную механическую обработку заготовок колец 2 с получением кромок под сварку толщиной и длиной, равными толщине S2=5 мм и длине кромок b1=55 мм под сварку обечайки 1.Then perform the final machining of the workpieces of the
После этого выполняют подрезку кромок обечайки и колец под сварку на длину b2=40 мм (фиг. 2).After that, the trimming of the edges of the shell and rings for welding is performed for a length b 2 = 40 mm (Fig. 2).
Затем выполняют поочередную сборку и сварку стыков обечайки 1 и колец 2 на разжимной оправке со съемной подкладкой 7 и медной вставкой 10 (фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4).Then perform alternate assembly and welding of the joints of the
Оправка выполнена в виде разжимной цанги 8, на наружную поверхность которой установлена съемная подкладка 7 с медной вставкой 10 и кольцевой проточкой для формирования проплава. Во внутреннюю поверхность цанги 8, имеющую коническую поверхность, входит тяга 9 с конической наружной поверхностью.The mandrel is made in the form of a expanding collet 8, on the outer surface of which a
Для сборки свариваемого стыка кольца 2 и обечайки 1 тягу 9 перемещают влево, при этом тяга конической поверхностью преобразует осевое перемещение в радиальное, в результате чего разрезная подкладка с медной вставкой прижимается к внутренней поверхности стыкуемых свариваемых кромок.To assemble the welded joint of the
Автоматическую сварку осуществляют плавящимся электродом из низколегированной хромоникельмолибденовой проволокой в смеси 20% Ar и 80% CO2 в один проход со сквозным проплавлением свариваемых кромок.Automatic welding is carried out with a consumable electrode of low-alloyed chromium-nickel-molybdenum wire in a mixture of 20% Ar and 80% CO 2 in one pass with through penetration of the welded edges.
Затем сварные швы сваренной оболочки подвергают низкотемпературному отпуску при температуре 400°C индукционным методом токами высокой частоты на специальной индукционной установке.Then, the welds of the welded shell are subjected to low-temperature tempering at a temperature of 400 ° C by the induction method with high-frequency currents in a special induction installation.
После низкотемпературного отпуска выполняют рентгенотелевизионный контроль сварных швов оболочки для выявления внутренних дефектов в металле сварных швов и околошовной зоны.After low-temperature tempering, an X-ray television inspection of the shell welds is performed to identify internal defects in the weld metal and the weld zone.
Проводят прочностные испытания внутренним гидравлическим давлением на установке гидравлических испытаний.Strength tests are carried out by internal hydraulic pressure at a hydraulic test installation.
В заключение проводят проверку герметичности сварных швов оболочки пневматическим давлением на установке пневматических испытаний.In conclusion, they check the tightness of the welds of the shell with pneumatic pressure at a pneumatic test installation.
Способ позволяет обеспечить высокие механические свойства сварных оболочек (предел прочности, относительное удлинение, ударную вязкость) при низком уровне остаточных внутренних напряжений, высокую точность геометрических размеров, прочность сварных соединений, технологичность сварки, эксплуатационную надежность и высокую циклическую прочность при высоком коэффициенте использования металла и низкой трудоемкости.The method allows to provide high mechanical properties of welded shells (tensile strength, elongation, toughness) at a low level of residual internal stresses, high accuracy of geometric dimensions, strength of welded joints, processability of welding, operational reliability and high cyclic strength with a high metal utilization rate and low labor input.
Проведены лабораторные испытания и изготовлена опытная партия сварных оболочек.Laboratory tests were carried out and a pilot batch of welded shells was manufactured.
Claims (1)
, где
S2 - толщина стенки утолщенных кромок обечайки, мм,
S3 - толщина стенки обечайки, мм,
σb - предел прочности материала обечайки, МПа,
σb′- предел прочности материала в зоне сварного шва, МПа,
а заготовки колец после предварительной механической обработки подвергают закалке и отпуску до достижения предела прочности материала утолщенных кромок обечайки и окончательной механической обработке с получением кромок под сварку колец, толщина и длина которых равна толщине и длине, соответственно, кромок под сварку обечайки, затем выполняют подрезку кромок обечайки и колец и поочередную их сборку и автоматическую сварку на разжимной оправке со съемной подкладкой, при этом автоматическую сварку производят плавящимся электродом из низколегированной хромоникельмолибденовой проволоки в смеси 20% Ar и 80% CO2 в один проход со сквозным проплавлением свариваемых кромок, затем сварные швы подвергают низкотемпературному отпуску индукционным методом токами высокой частоты, производят рентгенотелевизионный контроль сварных швов полученной оболочки, после чего проводят прочностные испытания внутренним гидравлическим давлением с последующей проверкой герметичности сварных швов пневматическим давлением. A method of manufacturing a shell from structural complex alloyed cold-deformable steel operating at high pressure, made in the form of a thin-walled shell with thickened edges and rings welded to them, including obtaining dimensional blanks of the shell and rings by cutting pipes, their calibration, recrystallization annealing and preliminary machining, after whereby the shell blank is subjected to the first strain hardening by rotational drawing in several transitions with an intermediate p crystallization annealing with a degree of deformation increasing from the first transition to each subsequent one 1.1–1.5 times, and the second thermodeformation hardening by quenching and tempering, rotational drawing with a degree of deformation (35–55)% and annealing, which reduces stress, at this, at all transitions of the rotational hood use triangular profile rollers with rounded vertices with a radius equal to 0.20 ÷ 0.55 of the wall thickness of the workpiece, and perform a rotational hood to obtain thickened edges of the shell, the thickness of which is determined by the formula:
where
S 2 - wall thickness of the thickened edges of the shell, mm,
S 3 - wall thickness of the shell, mm,
σ b - tensile strength of the material of the shell, MPa,
σ b ′ is the tensile strength of the material in the weld zone, MPa,
and the preforms of the rings after preliminary machining are subjected to hardening and tempering to reach the tensile strength of the material of the thickened edges of the shell and final machining to obtain edges for welding the rings, the thickness and length of which are equal to the thickness and length, respectively, of the edges for welding the shell, then trim the edges shells and rings and their alternate assembly and automatic welding on an expandable mandrel with a removable lining, while automatic welding is performed by a consumable electrode from izkolegirovannoy hromonikelmolibdenovoy wire in a mixture of 20% Ar and 80% CO 2 in a single pass with a through-penetration welded edges, then welds are subjected to low-temperature tempering the induction by high-frequency currents produce X-ray inspection of welds obtained membrane, followed by tensile testing internal hydraulic pressure followed by checking the tightness of the welds with pneumatic pressure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014125515/02A RU2566109C1 (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014125515/02A RU2566109C1 (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566109C1 true RU2566109C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014125515/02A RU2566109C1 (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566109C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2325844A1 (en) * | 1973-05-22 | 1974-12-19 | Daimler Benz Ag | HYDROPNEUMATIC PRESSURE ACCUMULATOR |
SU841852A1 (en) * | 1979-06-28 | 1981-06-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Method of argon arc welding |
RU2049995C1 (en) * | 1993-03-23 | 1995-12-10 | Владимир Викторович Бредихин | Method analysis of water and cement ratio in cement grout |
RU2454307C1 (en) * | 2011-03-04 | 2012-06-27 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures |
RU2458768C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-08-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of making thin-wall axially-symmetric welded structure with thick-wall mounted elements |
-
2014
- 2014-06-25 RU RU2014125515/02A patent/RU2566109C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2325844A1 (en) * | 1973-05-22 | 1974-12-19 | Daimler Benz Ag | HYDROPNEUMATIC PRESSURE ACCUMULATOR |
SU841852A1 (en) * | 1979-06-28 | 1981-06-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Method of argon arc welding |
RU2049995C1 (en) * | 1993-03-23 | 1995-12-10 | Владимир Викторович Бредихин | Method analysis of water and cement ratio in cement grout |
RU2454307C1 (en) * | 2011-03-04 | 2012-06-27 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures |
RU2458768C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-08-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of making thin-wall axially-symmetric welded structure with thick-wall mounted elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2567421C1 (en) | Method of manufacturing of thin wall axisymmetric welded shells with end thickened rings | |
JP4832287B2 (en) | Manufacturing method of cold-worked high-strength seamless corrosion-resistant pipe | |
CN109848650B (en) | Processing method of B-shaped sleeve | |
KR20170027785A (en) | Flowforming corrosion resistant alloy tubes and tube manufactured thereby | |
RU2356675C1 (en) | Manufacturing method of steel profile shell | |
Michl et al. | Ring rolling of pre-forms made by wire-arc additive manufacturing | |
CN109676326B (en) | Forming method of jet pipe part of aerospace engine | |
CN104209363A (en) | Stainless steel pipe processing technology | |
RU2562200C1 (en) | Method of manufacturing of axisymmetric welded pressure shells | |
WO2015088388A1 (en) | Method for manufacturing cold rolled pipes from alpha- and pseudo-αlpha titanium alloys | |
RU2510784C1 (en) | Method of making high-pressure welded vessels | |
CN100408905C (en) | Manufacturing method of seamless steel pipe for pressure pipeline | |
RU2613256C1 (en) | Manufacturing method for welded titanium tubes | |
RU2584622C1 (en) | Method of producing welded axisymmetric bodies of vessels operated under high pressure | |
RU2502576C1 (en) | Method of making thin-wall large-sized shells by rotary drawing | |
RU2566109C1 (en) | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel | |
RU2605877C1 (en) | Method of high pressure vessels welded casings producing from high-strength alloyed steels | |
US20220062967A1 (en) | Methods and machines for producing tubes by means of flow forming | |
RU2571298C2 (en) | Method of producing large-diameter longitudinal welded pipes | |
RU2449870C1 (en) | Method of producing steel complex axially symmetric welded structure operated under pressure | |
RU2454307C1 (en) | Method of fabricating high-strength axially symmetric shells operated at high pressures | |
CN110216420B (en) | Manufacturing method of welded steel pipe for chord web arm of crawler crane | |
RU2695100C1 (en) | Method of making axially symmetric thin-wall vessels of vessels with variable wall thickness | |
Shinkin | Tubes’ rupture at faulty fusion of welding seam | |
RU2620539C1 (en) | Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys |