RU2715408C1 - Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness - Google Patents

Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness Download PDF

Info

Publication number
RU2715408C1
RU2715408C1 RU2018138080A RU2018138080A RU2715408C1 RU 2715408 C1 RU2715408 C1 RU 2715408C1 RU 2018138080 A RU2018138080 A RU 2018138080A RU 2018138080 A RU2018138080 A RU 2018138080A RU 2715408 C1 RU2715408 C1 RU 2715408C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
welded joints
thin
different thickness
welded
Prior art date
Application number
RU2018138080A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Васильевна Молочная
Олег Валентинович Молочный
Original Assignee
Татьяна Васильевна Молочная
Олег Валентинович Молочный
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Татьяна Васильевна Молочная, Олег Валентинович Молочный filed Critical Татьяна Васильевна Молочная
Priority to RU2018138080A priority Critical patent/RU2715408C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715408C1 publication Critical patent/RU2715408C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: methods and devices for metal processing.SUBSTANCE: invention relates to control of lap welded joints of elements of different thickness, one of which is made by thin-wall rolling, operating under conditions of repeated static or cyclic loads, and can be used, for example, for inspection of welded joints of structural elements of combustion chambers of gas turbine engines used in gas compressor stations. Measurement is made at section of transition from weld metal to base metal of thin-walled element at depth t, which is less than or equal to value of zone of thermal influence, sizes of actual grains in directions of rolled stock dand dperpendicular to it. Their ratio is determined, according to which parameters of safe operation of the welded joint are selected in interval 1 ≤ d/d < 4.EFFECT: invention allows improving control accuracy of welded joints of elements of different thickness that influences increase of their reliability and durability during operation.1 cl, 1 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к контролю нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, работающих в условиях воздействия повторно статических или циклических нагрузок и может быть применимо, например, для контроля сварных соединений конструкционных элементов камер сгорания газотурбинных двигателей, применяемых в газокомпрессорных станциях.The invention relates to the control of lap welded joints of elements of various thicknesses, one of which is thin-walled by rolling, operating under repeated static or cyclic loads and can be applicable, for example, to control welded joints of structural elements of combustion chambers of gas turbine engines used in gas compressor stations .

Существуют ультразвуковые способы контроля сварных соединений, изложенные в п. 10 ГОСТа Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Методы ультразвуковые», заключающийся в обнаружении дефектов в виде несплошностей как в металле шва, так и в околошовной зоне сварного соединения.There are ultrasonic methods for testing welded joints described in paragraph 10 of GOST R 55724-2013 “Non-destructive testing. Ultrasonic methods ”, which consists in detecting defects in the form of discontinuities both in the weld metal and in the weld zone.

Недостатком данного способа является пониженная точность контроля сварных соединений элементов различной толщины, поскольку эти соединения содержат концентратор напряжений на участке перехода от наплавленного металла к основному элементу меньшей толщины. При отсутствии дефектов в виде несплошностей металла расположение на данном участке дополнительных структурных концентраторов приводит к преждевременному разрушению конструкции в процессе ее эксплуатации.The disadvantage of this method is the reduced accuracy of control of welded joints of elements of various thicknesses, since these joints contain a stress concentrator at the transition from the weld metal to the main element of a smaller thickness. In the absence of defects in the form of metal discontinuities, the location on this section of additional structural concentrators leads to premature destruction of the structure during its operation.

Известен способ контроля сварных соединений, изложенный в способе ремонта валов (патент РФ 2537418 кл. В23Р, опубл. 10 01 2015 г.), в котором учитываются структурные составляющие в виде неметаллических включений. Так в опасных сечениях участков перехода от металла наплавки к основному металлу определяют наличие скоплений неметаллических включений по макроструктуре поперечного сечения вала, исходя из значений которых определяют параметры выполнения последующих сварочных процессов. Недостатком данного способа является также пониженная точность контроля сварных соединений элементов различной толщины, т.к. не учитывается дополнительные структурные составляющие, расположение которых в концентраторах напряжений также снижает долговечность и надежность в эксплуатации сварных соединений элементов различной толщины.A known method of control of welded joints described in the method of repairing shafts (RF patent 2537418 class. B23P, publ. 10 01 2015), which takes into account structural components in the form of non-metallic inclusions. So, in hazardous sections of the transition sections from the surfacing metal to the base metal, the presence of accumulations of non-metallic inclusions is determined by the macrostructure of the shaft cross section, based on which the parameters of the subsequent welding processes are determined. The disadvantage of this method is the reduced accuracy of control of welded joints of elements of various thicknesses, because additional structural components are not taken into account, the location of which in stress concentrators also reduces the durability and reliability of the operation of welded joints of elements of various thicknesses.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ контроля сварных соединений, изложенный в способе восстановления деталей наплавкой (патент РФ 2599656 кл. B 23К опубл. 10 10 2016 г.), в котором выявляют наличие неразрушающим методом на участках перехода от металла шва к основному металлу пониженной толщины дефектов в виде несплошностей металла, неметаллических включений, обезуглероживания, исходя из параметров которых определяют параметры выполнения сварочных процессов.Closest to the proposed invention relates to a method for controlling welded joints, described in the method for restoring parts by surfacing (RF patent 2599656 class B 23K publ. 10 10 2016), in which the presence of a non-destructive method is detected at the areas of transition from the weld metal to the base metal lowered thicknesses of defects in the form of metal discontinuities, non-metallic inclusions, decarburization, based on the parameters of which determine the parameters of the welding process.

Недостатками данного изобретения является пониженная точность контроля нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, где один из элементов выполнен из тонкостенного проката, обладающего повышенной текстурой, влияющей на долговечность этих соединений при эксплуатации.The disadvantages of this invention is the reduced accuracy of the inspection of lap welded joints of elements of various thicknesses, where one of the elements is made of thin-walled rolled products having an increased texture, which affects the durability of these joints during operation.

Цель изобретения - увеличение точности контроля нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, где один из элементов выполнен из тонкостенного проката.The purpose of the invention is to increase the accuracy of control of lap welded joints of elements of various thicknesses, where one of the elements is made of thin-walled rolled products.

Для достижения поставленной цели предлагается способ контроля нахлесточного сварного соединения элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, включающий измерение на участке перехода от металла шва к основному металлу тонкостенного элемента на глубине t, которая меньше или равна величине зоны термического влияния, размеров действительных зерен в направлениях проката d2 и перпендикулярных ему d1 и вычисление их соотношения, по которому определяют параметры безопасной эксплуатации сварного соединения в интервале 1≤d2/d1<4.To achieve this goal, a method for controlling lap welded joints of elements of various thicknesses is proposed, one of which is made by thin-walled rolling, including measurement of a thin-walled element at a depth of t at the transition from weld metal to the base metal, which is less than or equal to the value of the heat-affected zone, the actual sizes grains in the directions of hire d 2 and d 1 perpendicular to it and the calculation of their ratio, which determines the parameters of safe operation of the welded joint in the range 1≤d 2 / d 1 <4.

Выполнение способа контроля представлено на рис. 1, где 1 и 2 - соответственно свариваемые тонкостенный и повышенной толщины элементы, 3 - сварной шов нахлесточного соединения, 4 - зоны термического влияния сварного шва, 5 - участок перехода от металла наплавки 3 к основному металлу 1. В тонкостенном элементе 1 действительное зерно 6 вытянуто в направлении проката.The implementation of the control method is presented in Fig. 1, where 1 and 2 are thin-walled and thickened elements to be welded, respectively, 3 - lap weld seam, 4 - weld heat-affected zones, 5 - transition section from surfacing metal 3 to base metal 1. In thin-walled element 1, real grain 6 extended in the direction of hire.

Случай наличия равноосного зерна в элементе 1, может наблюдаться в прокате после высокотемпературного длительного отжига.The case of the presence of equiaxed grain in element 1 can be observed at the box office after high-temperature long-term annealing.

Контроль сварных соединений выполняют следующим образом.The control of welded joints is as follows.

На участке металла (сплава) элемента 1, прилегающем к зоне перехода 5 от его поверхности на глубину t ≤ с определяют размеры действительного зерна по направлению проката d2 и перпендикулярно ему d1, по соотношению которых определяют параметры безопасной эксплуатации сварных соединений в интервале значений 1≤d2/d1<4.In the area of metal (alloy) of element 1 adjacent to the transition zone 5 from its surface to a depth of t ≤ s, the dimensions of the actual grain in the direction of hire d 2 and perpendicular to it d 1 are determined, the ratio of which determines the safe operation of welded joints in the range of 1 ≤d 2 / d 1 <4.

Данный способ контроля может быть применим как в действующих конструкциях при их плановой остановке в целях обследования для определения пригодности нахлесточных сварных соединений к дальнейшей эксплуатации, так и при их изготовлении.This control method can be applied both in existing structures during their scheduled shutdown for inspection purposes to determine the suitability of lap welded joints for further operation, and in their manufacture.

В первом случае проводят неразрушающий контроль действительного зерна по ГОСТу Р 53205-2008 «Определение размеров зерен акустическим методом». При этом при отклонении d2/d1 от параметров безопасной эксплуатации соединения устанавливают датчики непрерывного контроля образования неслошностей (трещин), о появлении которых сигнализируется на пульт управления эксплуатируемой конструкции.In the first case, non-destructive testing of the actual grain is carried out according to GOST R 53205-2008 "Determination of grain sizes by the acoustic method." In this case, when d 2 / d 1 deviates from the parameters of safe operation of the connection, sensors are installed for continuous monitoring of the formation of discomforts (cracks), the appearance of which is signaled to the control panel of the operated structure.

При изготовлении сварных соединений подобного типа целесообразно проводить как вышеуказанный контроль действительного зерна в элементе 1, так и разрушающий контроль по ГОСТу 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения зерна». В этом случае при отклонении соотношений d2/d1 от параметров безопасной эксплуатации сварного соединения целесообразно браковать элемент 1 для изготовления сварных соединений из элементов различной толщины, либо предъявлять требования к поставщику металла (сплава) элемента 1 о наличии в металле величин зерен d1 и d2 удовлетворяющих соотношению 1≤d2/d1<4.In the manufacture of welded joints of this type, it is advisable to carry out both the above control of the actual grain in element 1, and destructive control according to GOST 5639-82 "Steels and alloys. Methods for the identification and determination of grain. " In this case, if the ratios d 2 / d 1 deviate from the parameters for safe operation of the welded joint, it is advisable to reject element 1 for the manufacture of welded joints from elements of different thicknesses, or to impose requirements on the supplier of the metal (alloy) of element 1 about the presence of grain sizes d 1 and d 2 satisfying the ratio 1≤d 2 / d 1 <4.

Выбор глубины участка определения размеров зерна на глубине t≤с обусловлен тем, что при усиленной текстуре металла проката (фиг. 1) разрушение начинается с поверхности элемента 1 на участке 5 перпендикулярно направлению проката на глубину с, а далее трещина 7 распространяется параллельно направлению проката, где границы зерен выстроены в единую линию, при этом состояние их таково, что облегчается продвижение трещины до участка долома, ориентированного под углом к направлению проката.The choice of the depth of the grain size determination section at a depth t≤c is due to the fact that, with the reinforced texture of the rolled metal (Fig. 1), the fracture starts from the surface of the element 1 in section 5 perpendicular to the direction of the rolled to depth c, and then the crack 7 propagates parallel to the rolled direction, where the grain boundaries are lined up in a single line, and their condition is such that the crack propagation to the dolom site is facilitated, oriented at an angle to the direction of hire.

Осуществление условия d2/d1<1 возможно только при изменении текстуры проката элемента 1, что может наблюдаться при локальной вмятине, либо при нарушении условий нормативно-технической документации на данную деталь (конструкцию), где указывается правильное направление расположения текстуры свариваемых элементов. При нарушении этого условия разрушение сварного соединения происходит быстро за счет совпадения протяженных границ зерен с зоной термического влияния или сплавления.The fulfillment of the condition d 2 / d 1 <1 is possible only if the rolling texture of element 1 is changed, which can be observed with a local dent, or in violation of the normative and technical documentation for this part (design), which indicates the correct direction of the location of the texture of the welded elements. If this condition is violated, the fracture of the welded joint occurs quickly due to the coincidence of the extended grain boundaries with the zone of thermal influence or fusion.

При d2/d1≥4 в условиях воздействия циклических или повторно статических нагрузок разрушение идет по типу, представленному на фиг. 2, и количество циклов до разрушения соединения зависит от величины соотношения d2/d1, фазовых структурных составляющих (например, одно или двухфазная сталь) и ряда других факторов.When d 2 / d 1 ≥4, under the influence of cyclic or repeated static loads, fracture proceeds in the manner shown in FIG. 2, and the number of cycles to failure of the compound depends on the ratio of d 2 / d 1 , phase structural components (for example, one or two-phase steel) and a number of other factors.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

Исследованиям подвергались преждевременно разрушенные при эксплуатации сварные нахлесточные соединения, применяемые в элементах внутреннего кожуха камер сгорания газотурбинного двигателя ДГ90Г2.Л пяти заводских номеров. Всего было обследовано 15 сварных соединений. Все образцы имели характер разрушения, аналогичный представленному на фиг. 1. Элементы сварных соединений идентичны по конструктивным и геометрическим параметрам, а именно элемент 1, выполненный из никелевого однофазного сплава ЭИ 602 толщиной 5 мм, толщина свариваемого элемента 2 составляет 15 мм, зона термического влияния находится в пределах от 1.2 до 1.5 мм. Для сравнения наряду с этими соединениями замерялись зерна элемента 1 в аналогичных по конструкционным параметрам и применяемым материалам двух сварных соединений, успешно прошедших эксплуатацию до последнего регламента плановой остановки для обследования конструкции неразрушающим методом.Investigations were made on prematurely destroyed during operation welded lap joints used in the elements of the inner casing of the combustion chambers of the DG90G2.L gas turbine engine of five serial numbers. A total of 15 welds were examined. All samples had a fracture pattern similar to that shown in FIG. 1. Elements of welded joints are identical in structural and geometric parameters, namely, element 1 made of a single-phase nickel alloy EI 602 5 mm thick, the thickness of the welded element 2 is 15 mm, the heat-affected zone is in the range from 1.2 to 1.5 mm. For comparison, along with these compounds, the grains of element 1 were measured in two welded joints similar in construction parameters and materials used, which had successfully passed operation until the last scheduled shutdown schedule for non-destructive inspection of the structure.

Результаты контроля представлены в таблице 1.The control results are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Изобретение позволяет повысить точность проведения контроля нахлесточных сварных соединений элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, что влияет на повышение их надежности и долговечности (безопасности) при эксплуатации.The invention improves the accuracy of the inspection of lap welded joints of elements of various thicknesses, one of which is made by thin-walled rolling, which affects the increase of their reliability and durability (safety) during operation.

Claims (1)

Способ контроля нахлесточного сварного соединения элементов различной толщины, один из которых выполнен тонкостенным путем прокатки, включающий измерение на участке перехода от металла шва к основному металлу тонкостенного элемента на глубине t, которая меньше или равна величине зоны термического влияния, размеров действительных зерен в направлениях проката d2 и перпендикулярных ему d1 и вычисление их соотношения, по которому определяют параметры безопасной эксплуатации сварного соединения в интервале 1≤d2/d1<4.A method for monitoring lap welded joints of elements of various thicknesses, one of which is made by thin-walled rolling, including measuring at the transition from the weld metal to the base metal of a thin-walled element at a depth t that is less than or equal to the value of the heat-affected zone, the size of actual grains in the rolling directions d 2 and perpendicular to it d 1 and the calculation of their ratio, which determines the parameters of the safe operation of the welded joint in the range 1≤d 2 / d 1 <4.
RU2018138080A 2018-10-29 2018-10-29 Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness RU2715408C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138080A RU2715408C1 (en) 2018-10-29 2018-10-29 Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138080A RU2715408C1 (en) 2018-10-29 2018-10-29 Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715408C1 true RU2715408C1 (en) 2020-02-27

Family

ID=69631040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018138080A RU2715408C1 (en) 2018-10-29 2018-10-29 Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715408C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU959957A1 (en) * 1981-03-11 1982-09-23 Предприятие П/Я М-5729 Method of testing seam metal by resistance to hot cracking at welding
RU2165616C2 (en) * 1993-11-22 2001-04-20 Асеа Браун Бовери АГ Method of check of weld seams
WO2013154451A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Siemens Aktiengesellschaft Method for a welding process control of nickel based superalloy products
RU2502061C2 (en) * 2008-09-14 2013-12-20 Нуово Пиньоне С.п.А. Method to determine inclination to cracking under repeated heating
RU2599656C2 (en) * 2015-01-12 2016-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Энергосберегающие технологии" (ООО "МИП "Энергосберегающие технологии") Method of reconditioning parts by facing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU959957A1 (en) * 1981-03-11 1982-09-23 Предприятие П/Я М-5729 Method of testing seam metal by resistance to hot cracking at welding
RU2165616C2 (en) * 1993-11-22 2001-04-20 Асеа Браун Бовери АГ Method of check of weld seams
RU2502061C2 (en) * 2008-09-14 2013-12-20 Нуово Пиньоне С.п.А. Method to determine inclination to cracking under repeated heating
WO2013154451A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Siemens Aktiengesellschaft Method for a welding process control of nickel based superalloy products
RU2599656C2 (en) * 2015-01-12 2016-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Энергосберегающие технологии" (ООО "МИП "Энергосберегающие технологии") Method of reconditioning parts by facing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dubov et al. Application of the metal magnetic memory method for detection of defects at the initial stage of their development for prevention of failures of power engineering welded steel structures and steam turbine parts
Dubov et al. Assessment of the material state of oil and gas pipelines based on the metal magnetic memory method
Roskosz et al. The metal magnetic memory method in the diagnostics of power machinery component
Maharaj et al. A review of methods to estimate creep damage in low‐alloy steel power station steam pipes
RU2715408C1 (en) Method of controlling lapping welded connection of elements of different thickness
Liu et al. Strain-based design and assessment in critical areas of pipeline systems with realistic anomalies
RU2667730C1 (en) Pipeline repair method
Hanji et al. Low-and high-cycle fatigue behavior of load-carrying cruciform joints with incomplete penetration and strength under-match
EP0981047A3 (en) Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes
RU2639599C2 (en) Method of rejection and repair of underground pipe lines
JP5492057B2 (en) Damage prediction method for heat-resistant steel welds
Hanji et al. Low-and high-cycle fatigue behaviour of load-carrying cruciform joints containing incomplete penetration and strength mismatch
Golikov Effect of Residual Stress on the Destruction of Field Joints of Gas Pipelines Operating in Conditions of the North
Ma et al. FATIGUE DESIGN OF CAST STEEL NODES IN OFFSHORE STRUCTURES BASED ON RESEARCH DATA.
Kinchen et al. Mechanical Properties of Friction Stir Welds in A12195-T8
RU2295088C1 (en) Method of preventing pipeline walls against cracking
Peter Yukhymets et al. Residual Life of Pipeline with Volumetric Surface Defect in the Weld Zone
Naumkin et al. The assessment of the individual resource of the welded joint during repairs of the technological pipeline
JP2002286444A (en) Crack detecting method for high-temperature pipe
RU2603501C1 (en) Method of determining potentially dangerous pipeline sections containing cold bending branches, with off-design level of stressed-strain state
US11872663B2 (en) Repair welding method
RU2821448C1 (en) Method of welded joint of annular single-thickness butt joints of bimetallic pipes and/or connecting parts of pipelines
Nonaka et al. Full size internal pressure creep test for welded P91 hot reheat elbow
Naumkin et al. The use of magnetic flaw detection to control the offset of the edges of the welded joints of technological pipelines
Kuchta et al. Execution and Inspection of Steel Hollow Sections Welded Joint