RU2739934C1 - Method of arc-welding in wide-layer surfacing under wear-resistant coating flux onto cylindrical pipe - Google Patents
Method of arc-welding in wide-layer surfacing under wear-resistant coating flux onto cylindrical pipe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739934C1 RU2739934C1 RU2020110877A RU2020110877A RU2739934C1 RU 2739934 C1 RU2739934 C1 RU 2739934C1 RU 2020110877 A RU2020110877 A RU 2020110877A RU 2020110877 A RU2020110877 A RU 2020110877A RU 2739934 C1 RU2739934 C1 RU 2739934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surfacing
- layer
- annular
- pipe
- arc
- Prior art date
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
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
-
- 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
- B23K9/18—Submerged-arc welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электродуговой наплавке и может найти применение при восстановлении изношенных частей стальных труб, в частности бурильных труб, а также для получения износостойкого наплавленного слоя на цилиндрических трубах, работающего при динамических и термоциклических нагрузках в судостроении, машиностроении, металлургии и т.д.The invention relates to electric arc surfacing and can be used in the restoration of worn parts of steel pipes, in particular drill pipes, as well as to obtain a wear-resistant deposited layer on cylindrical pipes operating under dynamic and thermal cyclic loads in shipbuilding, mechanical engineering, metallurgy, etc.
Известен Способ наплавки поверхности цилиндрического изделия, описанный в патенте RU 1543717, опубл. 27.08.1995. В описанном в патенте способе наплавку износостойким материалом выполняют при вращении цилиндра вокруг продольной оси перемещающимися вдоль образующей цилиндра с определенной скоростью двумя наплавочными головками. Вначале наплавляют крайние участки изделия, затем наплавляют износостойкое комбинированное покрытие, состоящее из валиков вспомогательной и основной наплавки. Сначала наплавляют узкие подогревные валики из мягкого материала, затем заполняют промежутки между ними основными широкими валиками из износостойкого материала, крайние участки которых стыкуются между собой на теле узких валиков. После этого заполняют впадины на широких валиках относительно мягким материалом. Полученный комбинированный слой повторяют до заданной толщины наплавки. В каждом последующем слое горелки смещают вдоль оси наплавки на половину ширины основного валика и меняют направление их перемещения на противоположное. Нижний валик, расположенный под углом к верхнему, является препятствием для распространения трещины вглубь. Способ является низкотехнологичным, поскольку требует поэтапного накладывания вспомогательных и основных валиков с осуществлением переналадки оборудования с изменением шага наплавки и направления. Кроме того, способ применим только для наплавки труб большого диаметра и неприменим для наплавки тонкостенных труб, таких как бурильные трубы, поскольку вызывает перегрев, а перевод процесса на заниженную погонную энергию приведет к значительному снижению производительности.The known Method of surfacing the surface of a cylindrical product, described in patent RU 1543717, publ. 27.08.1995. In the method described in the patent, surfacing with a wear-resistant material is performed by rotating the cylinder around the longitudinal axis by two surfacing heads moving along the generatrix of the cylinder at a certain speed. First, the outermost sections of the product are deposited, then a wear-resistant combined coating is deposited, consisting of rollers of the auxiliary and main surfacing. First, narrow heating rolls of soft material are deposited, then the gaps between them are filled with main wide rolls of wear-resistant material, the extreme sections of which are joined together on the body of narrow rolls. After that, the cavities on the wide rollers are filled with a relatively soft material. The resulting combined layer is repeated to a predetermined deposition thickness. In each subsequent layer, the burners are displaced along the surfacing axis by half the width of the main bead and the direction of their movement is reversed. The lower roller, located at an angle to the upper one, is an obstacle to the propagation of the crack inward. The method is low-tech, since it requires a phased application of auxiliary and main rollers with the implementation of equipment readjustment with a change in the deposition step and direction. In addition, the method is applicable only for the surfacing of large diameter pipes and is not applicable for the surfacing of thin-walled pipes, such as drill pipes, since it causes overheating, and switching the process to an underestimated heat input will lead to a significant decrease in productivity.
Известен Способ автоматической электродуговой наплавки изделий типа тел вращения, описанный в патенте RU 2268121, опубл. 20.01.2006 г. Способ основан на применении зигзагообразного формирования валиков. Наплавляемый валик формируют из продольных участков, располагаемых вдоль образующей изделия, и дугообразных участков, соединяющих концы соседних продольных участков. Наплавку осуществляют в нижнем положении непрерывной дугой в зените с расположением оси электрода и оси поворота детали в вертикальной плоскости. Последовательно формируют, по меньшей мере, два валика, по меньшей мере, в два захода. Размещают продольные участки последующего валика между продольными участками ранее наплавленного валика. Образование продольных участков производят путем перемещения электрода вдоль оси неподвижного изделия, а дугообразных - путем поворота изделия при неподвижном электроде. Невысокая производительность способа вызвана тем, что формирование общего кольцевого валика осуществляется в два захода - промежутки между горизонтальными участками валиков, образованные при первом заходе, наплавляются при втором заходе, после удаления шлаковой корки. В процессе наплавки дугообразных участков зигзага необходимо регулировать режимы наплавки и осуществлять шаговое вращение обрабатываемого изделия, поскольку горизонтальные участки формируются при расположении электрода в зените. Кроме того, наплавка комбинированного покрытия по данному способу выполняется со значительным количеством пересекающихся швов, при стыковке которых создаются благоприятные условия для образования пор и трещин в наплавленном металле, а общий перегрев легированного металла приводит к росту размеров зерна, выделению крупных включений карбидов, снижающих механические свойства зоны термического влияния и в целом наплавленного покрытия.The known Method of automatic electric arc surfacing of articles of the type of bodies of revolution, described in patent RU 2268121, publ. 20.01.2006, The method is based on the use of a zigzag formation of rollers. The bead to be welded is formed from longitudinal sections located along the generatrix of the product and arcuate sections connecting the ends of adjacent longitudinal sections. Surfacing is carried out in the lower position with a continuous arc at the zenith with the electrode axis and the axis of rotation of the part in the vertical plane. At least two rollers are successively formed in at least two passes. The longitudinal sections of the subsequent bead are placed between the longitudinal sections of the previously deposited bead. The formation of longitudinal sections is carried out by moving the electrode along the axis of a stationary product, and arched sections - by rotating the product with a stationary electrode. The low productivity of the method is caused by the fact that the formation of a common annular bead is carried out in two passes - the intervals between the horizontal sections of the beads formed during the first run are fused at the second run, after removing the slag crust. In the process of surfacing the arc-shaped sections of the zigzag, it is necessary to regulate the surfacing modes and to carry out a stepwise rotation of the workpiece, since horizontal sections are formed when the electrode is located at the zenith. In addition, surfacing of a combined coating according to this method is performed with a significant number of intersecting welds, when joining, favorable conditions are created for the formation of pores and cracks in the deposited metal, and the general overheating of the alloyed metal leads to an increase in the grain size, the release of large inclusions of carbides that reduce the mechanical properties heat-affected zones and, in general, the deposited coating.
Специалистам известно, что при одноэлектродной наплавке имеет место глубокий провар, приблизительно равный 1 мм на каждые 100 А сварочного тока. Поэтому доля основного металла в наплавленном валике значительна и составляет 60…70%. В случае многоэлектродной TWIN-наплавки дуга горит то на одном, то на другом электроде и поэтому оказывает попеременное давление на расплавленный металл в различных направлениях. В результате расплавленный металл вытесняется из-под дуги незначительно, меньшие значения имеют глубина проплавления основного металла и длина сварочной ванны. Доля основного металла в наплавленном валике сокращается до 22%.It is known to those skilled in the art that in single electrode cladding there is a deep penetration of approximately 1 mm for every 100 A of welding current. Therefore, the proportion of the base metal in the deposited bead is significant and amounts to 60 ... 70%. In the case of multi-electrode TWIN cladding, the arc burns on one or the other electrode and therefore exerts alternating pressure on the molten metal in different directions. As a result, the molten metal is displaced from under the arc slightly, the depth of penetration of the base metal and the length of the weld pool have lower values. The proportion of the base metal in the weld bead is reduced to 22%.
Большей производительностью обладают способы, основанные на применении многоэлектродной широкослойной наплавки с поперечными колебаниями электрода. Один из таких способов описан в патенте RU 2308364, опубл. 20.10.2007. Этот способ, выбранный в качестве прототипа, включает формирование на поверхности изношенной ниппельной и муфтовой частей трубы автоматической электродуговой наплавкой под флюсом валика при вращении трубы и перемещении электродов в прямом и обратном направлениях вдоль ее образующей. Перед наплавкой устанавливают электроды со смещением в горизонтальной плоскости против направления вращения трубы с линейным отклонением от «зенита» на 20-30 мм и угловым отклонением от «зенита» на 18-26°. Наплавку осуществляют на прямой полярности с подключением «минуса» на электроды и «плюса» на трубу. Группу электродов для наплавки ниппельной части трубы запитывают от одного источника электрического тока, группу электродов для наплавки муфтовой части трубы запитывают от второго источника электрического тока. Расстояние между электродами каждой группы выбирают из условия формирования общей ванны жидкого металла по всей ширине наплавляемого валика, перемещение электродов совмещают с подачей флюса. В процессе наплавки трубу охлаждают изнутри и с торцов. Основные недостатки способа основаны на том, что зона термического воздействия (ЗТВ) при стыковке кольцевых валиков подвергается многократным циклам нагрева и охлаждения. При увеличении времени нахождения этой зоны при температуре выше 800 градусов (температура рекристаллизации стали замковой части) замедляется скорость охлаждения, происходит рост зерна, выделяются и растут крупные зерна карбидов, что в итоге создает условия для образования холодных трещин.Methods based on the use of multi-electrode wide-layer surfacing with transverse oscillations of the electrode are more productive. One of these methods is described in patent RU 2308364, publ. 20.10.2007. This method, chosen as a prototype, includes the formation on the surface of the worn out nipple and coupling parts of the pipe by automatic submerged arc surfacing of the bead when the pipe rotates and the electrodes move in forward and reverse directions along its generatrix. Before surfacing, electrodes are installed with a displacement in the horizontal plane against the direction of pipe rotation with a linear deviation from the "zenith" by 20-30 mm and an angular deviation from the "zenith" by 18-26 °. Surfacing is carried out on straight polarity with the connection of "minus" to the electrodes and "plus" to the pipe. The group of electrodes for surfacing the nipple part of the pipe is powered from one source of electric current, the group of electrodes for surfacing the sleeve part of the pipe is powered from the second source of electric current. The distance between the electrodes of each group is selected from the condition of the formation of a common pool of liquid metal over the entire width of the bead being deposited, the movement of the electrodes is combined with the supply of flux. During surfacing, the pipe is cooled from the inside and from the ends. The main disadvantages of the method are based on the fact that the heat-affected zone (HAZ), when joining the annular rollers, is subjected to multiple heating and cooling cycles. With an increase in the residence time of this zone at a temperature above 800 degrees (the temperature of recrystallization of the steel of the joint part), the cooling rate slows down, grain growth occurs, large grains of carbides stand out and grow, which ultimately creates conditions for the formation of cold cracks.
В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала средств и создание нового способа электродуговой наплавки износостойких покрытий на цилиндрическую трубу.The basis of the invention is the task of expanding the arsenal of tools and creating a new method of electric arc surfacing of wear-resistant coatings on a cylindrical pipe.
Достигаемый комплексный технический результат - обеспечение высокого качества покрытия за счет исключения пор и снижения вероятности образования микротрещин в наплавленном слое при обеспечении повышения производительности наплавки.The achieved comprehensive technical result is to ensure high quality of the coating by eliminating pores and reducing the likelihood of formation of microcracks in the deposited layer while increasing the productivity of surfacing.
Поставленная задача решается тем, что способ электродуговой широкослойной наплавки износостойких покрытий на цилиндрическую трубу характеризуется тем, что при вращении трубы осуществляют двухслойную наплавку кольцевыми валиками, формируемыми расщепленной дугой двумя электродами. Электроды установлены на расстоянии от друга вдоль образующей трубы и совершают поперечные колебательные движения. Расстояние между электродами равно размаху колебаний. Первый электрод, формирующий кольцевые соприкасающиеся между собой валики нижнего слоя наплавки, выполнен из малоуглеродистой низколегированной стали, второй электрод, формирующий кольцевые валики покрывающего слоя наплавки, выполнен из высоколегированной средне- или высокоуглеродистой стали. Наплавку производят с применением флюса с температурой плавления не менее 1300°С. При наплавке одновременно осуществляют формирование двух кольцевых валиков - кольцевого валика покрывающего слоя на наплавленном кольцевом валике нижнего слоя, а также наплавку следующего кольцевого валика нижнего слоя, контактирующего с упомянутым сформированным кольцевым валиком нижнего слоя. В поперечном сечении кольцевые валики покрывающего слоя перекрывают зону контакта смежных кольцевых валиков нижнего слоя, как следствие текучести ванны верхнего слоя.The problem is solved by the fact that the method of wide-layer electric arc surfacing of wear-resistant coatings on a cylindrical pipe is characterized by the fact that when the pipe rotates, a two-layer surfacing is carried out with annular beads formed by a split arc by two electrodes. The electrodes are installed at a distance from each other along the generatrix of the pipe and perform transverse oscillatory movements. The distance between the electrodes is equal to the swing. The first electrode, which forms annular beads of the lower surfacing layer in contact with each other, is made of low-carbon low-alloy steel, the second electrode, which forms the annular beads of the overlaying layer, is made of high-alloy medium- or high-carbon steel. Surfacing is carried out using a flux with a melting point of at least 1300 ° C. During surfacing, the formation of two annular beads is carried out simultaneously - an annular bead of the covering layer on the deposited annular bead of the lower layer, as well as the surfacing of the next annular bead of the lower layer in contact with the said formed annular bead of the lower layer. In cross-section, the annular beads of the covering layer overlap the contact zone of the adjacent annular beads of the lower layer as a consequence of the fluidity of the bath of the upper layer.
В предпочтительном варианте реализации наплавку осуществляют при прямой полярности подключения электродов.In a preferred embodiment, surfacing is carried out with a straight polarity of the electrode connection.
При наплавке тонкостенных труб небольшого диаметра (75-200 мм) осуществляют охлаждение зоны наплавки путем подачи внутрь трубы струи сжатого воздуха или защитного газа, направляемой под зону наплавки. Струя может подаваться непосредственно под зону формирования валиков или с опережением.When surfacing thin-walled pipes of small diameter (75-200 mm), the surfacing zone is cooled by feeding a jet of compressed air or shielding gas into the pipe, directed under the surfacing zone. The jet can be fed directly under the roll formation zone or ahead.
Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации применительно к восстановительной наплавке замковой части буровой трубы диаметром 89-164 мм из стали 40ХНМА или 40Х2НМА. Восстановление осуществляется в направлении от торцевой части замка трубы к ее середине.In order to better demonstrate the distinctive features of the invention, as an example without any limiting character, the preferred embodiment is described below in relation to the restoration surfacing of the tool joint part of a drill pipe with a diameter of 89-164 mm made of steel 40XHMA or 40X2HMA. The restoration is carried out in the direction from the end part of the pipe joint to its middle.
Пример реализации иллюстрируется Фигурой, на которой представлена фотография наплавки муфты трубы двумя широкослойными валиками. Ширина каждого валика - 110 мм.An example of implementation is illustrated by the Figure, which shows a photograph of cladding of a pipe sleeve with two wide-layer beads. The width of each roller is 110 mm.
Способ осуществляется следующим образом. Бурильную трубу укладывают на роликовый стенд и устанавливают подвесной сварочный автомат напротив обрабатываемого конца замковой части трубы. Наплавка осуществляется двумя горелками. Одна предназначена для первого электрода, выполненного из низкоуглеродистой низколегированной стали (например, проволока Св-08А, Св-08ГА, Св-10ГНМА, Св-10ХГСНМА; ПП-АН 180НМ) обеспечивает создание пластичной буферной прослойки - нижнего слоя наплавки. Вторая горелка предназначена для второго электрода, выполненного из высоколегированной среднеуглеродистой стали, или высоколегированной высокоуглеродистой (например, 35Х20АТЮ, 30ХГСА), обеспечивает создание покрывающего износостойкого слоя наплавки.The method is carried out as follows. The drill pipe is laid on a roller stand and an overhead welding machine is installed opposite the processed end of the pipe joint. Surfacing is carried out with two torches. One is intended for the first electrode made of low-carbon low-alloy steel (for example, wire Sv-08A, Sv-08GA, Sv-10GNMA, Sv-10KhGSNMA; PP-AN 180NM) provides the creation of a plastic buffer layer - the bottom layer of surfacing. The second burner is designed for the second electrode, made of high-alloy medium-carbon steel, or high-alloy high-carbon steel (for example, 35X20ATYu, 30KhGSA), provides a covering wear-resistant surfacing layer.
Горелки подключены к одному полюсу источника питания, в частности, для труб небольшого диаметра подключены к плюсу, и снабжены общим механизмом подачи проволоки и двумя флюсопроводами для подачи флюса в зону наплавки. Для наплавки по данному способу применим флюс с температурой плавления не менее 1300°С, например, ЭЛЗ-ФКН-1/55, ЭЛЗ-ФКН-17. Горелки установлены на механизме поперечного перемещения, обеспечивающим размах колебаний в общем случае 50-100 мм. Для данного примера - 60 мм. В зависимости от диаметра трубы и толщины стенки трубы определяют ширину наплавляемых кольцевых валиков и устанавливают электроды на расстоянии равном двойной амплитуде поперечных перемещений, то есть несколько меньше ширины наплавляемых кольцевых валиков.The burners are connected to one pole of the power source, in particular, for small-diameter pipes they are connected to the plus, and are equipped with a common wire feed mechanism and two flux lines for supplying flux to the surfacing zone. For surfacing according to this method, a flux with a melting point of at least 1300 ° C is applicable, for example, ELZ-FKN-1/55, ELZ-FKN-17. The burners are mounted on a transverse movement mechanism that provides a swing range generally 50-100 mm. For this example, 60 mm. Depending on the pipe diameter and pipe wall thickness, the width of the annular beads to be welded is determined and the electrodes are set at a distance equal to the double amplitude of the transverse displacements, that is, somewhat less than the width of the annular beads being welded.
Для избежания стекания ванны шлака и металла устанавливают горелки подвесного автомата вдоль образующей трубы под углом 30 градусов к продольной оси трубы и на расстоянии от «зенита» на угол 26-30 градусов). Внутрь трубы вводят устройство подачи струи сжатого воздуха или защитного газа.To avoid the slag and metal bath drainage, the burners of the suspended machine are installed along the pipe generatrix at an angle of 30 degrees to the longitudinal axis of the pipe and at a distance from the "zenith" at an angle of 26-30 degrees). A device for supplying a jet of compressed air or shielding gas is introduced into the pipe.
После завершения подготовительных операций включают флюсоподачу в зону наплавки и включают механизм, обеспечивающий поперечные колебательные движения горелок. Затем на первый электрод подают напряжение включения дуги, устанавливают рабочий ток, например, 500 А и включают механизм подачи первой проволоки. При этом происходит автоподогрев трубы сварочной дугой и после сформирования первичной ванны, включают механизм вращения трубы и осуществляют наплавку первого кольцевого широкослойного валики нижнего слоя наплавки. При скорости вращения трубы 1,7 мм/с скорость поперечных колебаний составляет 55 мм/с. В общем случае по заявляемому способу сохраняется соотношение скоростей 1:(25-32).After the completion of the preparatory operations, the flux feed is switched on to the surfacing zone and the mechanism that provides transverse oscillatory movements of the burners is switched on. Then the arc switching voltage is applied to the first electrode, the operating current is set, for example, 500 A and the first wire feed mechanism is turned on. In this case, the pipe is automatically heated by the welding arc, and after the formation of the primary pool, the pipe rotation mechanism is turned on and the first circular wide-layer bead of the lower surfacing layer is welded. At a pipe rotation speed of 1.7 mm / s, the lateral vibration speed is 55 mm / s. In general, according to the claimed method, the ratio of speeds is 1: (25-32).
После поворота трубы на 50-60 градусов автоматически включается подача воздуха, и струя направляется под зону наплавки перед сварочной ванной (по окружности трубы). Охлаждение осуществляют периодически с контролем температуры, ориентируясь на жидкотекучесть шлака.After turning the pipe by 50-60 degrees, the air supply is automatically turned on, and the jet is directed under the surfacing zone in front of the weld pool (around the pipe circumference). Cooling is carried out periodically with temperature control, focusing on the fluidity of the slag.
После наплавки первого кольцевого валика шириной 60 мм и толщиной 4 мм прекращается подача проволоки и снимается напряжение с междугового промежутка. Затем обе горелки перемещаются на один шаг, равный ширине наплавки. Таким образом, второй электрод устанавливается непосредственно над торцевой частью сформированного первого валика, в то время как первый электрод автоматически устанавливается таким образом, чтобы сформированный второй кольцевой валик нижнего слоя соприкасался с первым кольцевым валиком нижнего слоя. После установки горелок включается подача флюса, механизм подачи обеих проволок, механизм вращения трубы и механизм, обеспечивающий поперечные колебательные движения горелок. При этом первый электрод наплавляет второй кольцевой валик нижнего слоя, а второй электрод наплавляет первый кольцевой валик покрывающего слоя на первом кольцевом валике нижнего слоя. Внутрь трубы подается струя сжатого воздуха или защитного газа, направляемая под зону наплавки, как это описано выше.After surfacing the first annular bead 60 mm wide and 4 mm thick, the wire feed is stopped and the voltage is removed from the inter-run gap. Then both torches move one step equal to the deposition width. Thus, the second electrode is positioned directly above the end portion of the formed first bead, while the first electrode is automatically positioned so that the formed second annular bead of the lower layer contacts the first annular bead of the lower layer. After the installation of the burners, the flux feed, the feed mechanism for both wires, the pipe rotation mechanism and the mechanism providing transverse oscillatory movements of the burners are switched on. In this case, the first electrode fuses the second annular bead of the lower layer, and the second electrode fuses the first annular bead of the covering layer on the first annular bead of the lower layer. A jet of compressed air or shielding gas is blown into the pipe, directed under the weld overlay, as described above.
Суммарная ширина двух наплавленных валиков нижнего слоя-110 мм. Перекрытие валиков 5 мм. При этом в поперечном сечении кольцевые валики покрывающего слоя перекрывают зону контакта смежных между собой кольцевых валиков нижнего слоя.The total width of the two weld beads of the lower layer is 110 mm. Overlapping rollers 5 mm. In this case, in cross-section, the annular rolls of the covering layer overlap the contact zone of the adjacent annular rolls of the lower layer.
В процессе наплавки образуется единая для обоих кольцевых валиков шлаковая ванна, корка которой при оптимальном сочетании параметров процесса, самопроизвольно отслаивается и удаляется оператором из зоны наплавки.In the process of surfacing, a slag pool, which is common for both annular beads, is formed, the crust of which, with an optimal combination of process parameters, spontaneously peels off and is removed by the operator from the surfacing zone.
После наплавки первым электродом второго широкозонного валика нижнего слоя и одновременно с этим наплавки вторым электродом первого валика покрывающего слоя на первом валике нижнего слоя процесс повторяют, при этом спаренные электроды сдвигаются вдоль образующей трубы на шаг. Таким образом, осуществляется одновременная наплавка N-го кольцевого валика покрывающего слоя и (N+1)-го валика нижнего слоя, то есть наплавка слоев ведется одновременно и наплавка валика покрывающего слоя на шаг запаздывает. На последнем этапе отключают подачу проволоки первого электрода, снимают с него напряжение, и осуществляют наплавку покрывающего слоя на последнем наплавленном валике нижнего слоя.After surfacing with the first electrode of the second wide-gap bead of the lower layer and simultaneously surfacing with the second electrode of the first bead of the covering layer on the first bead of the lower layer, the process is repeated, while the paired electrodes are shifted along the generatrix of the pipe by a step. Thus, simultaneous surfacing of the Nth annular bead of the covering layer and the (N + 1) -th bead of the lower layer is carried out, that is, the surfacing of the layers is carried out simultaneously and the surfacing of the bead of the covering layer is delayed by a step. At the last stage, the wire feed of the first electrode is turned off, the voltage is removed from it, and the surfacing layer is deposited on the last deposited bead of the lower layer.
На Фигуре обозначено: 1 - замковая часть трубы, 2 - труба подачи воздуха с торцевой заглушкой, 3 - наплавленный второй широкослойный валик нижнего слоя, 4 -наплавленный первый широкослойный кольцевой валик покрывающего слоя на первом кольцевом валике нижнего слоя. Как видно на фотографии кольцевой валик покрывающего слоя полностью покрывает расположенный под ним кольцевой валик нижнего слоя.The figure shows: 1 - the joint part of the pipe, 2 - the air supply pipe with an end cap, 3 - the welded second wide-layer bead of the lower layer, 4 - the welded first wide-layer annular bead of the covering layer on the first annular bead of the lower layer. As can be seen in the photograph, the annular bead of the cover layer completely covers the annular bead of the lower layer located below it.
Применение в способе расщепленной дуги с двумя электродами (TWIN- наплавка) дает следующие преимущества:Application in the split arc method with two electrodes (TWIN cladding) provides the following advantages:
- потребляемая из сети энергия при параллельном подключении электродов к одному из полюсов источника тока равномерно распределяется между ними, при этом единичная плотность тока в каждом электроде сокращается пропорционально площади сечения каждого из электродов. В этих условиях сокращается глубина проплавления металла основы, уменьшается масса жидкого металла и шлака и снижается их перегрев,- the energy consumed from the network when the electrodes are connected in parallel to one of the poles of the current source is evenly distributed between them, while the unit current density in each electrode is reduced in proportion to the cross-sectional area of each of the electrodes. Under these conditions, the depth of penetration of the base metal decreases, the mass of liquid metal and slag decreases, and their overheating decreases,
- при параллельном включении двух электродов сварочная дуга автоматически самопроизвольно переходит с одного электрода на другой. Временные интервалы пауза-импульс определяются величиной сварочного тока и количеством параллельных электродов. Таким образом, металл и шлак периодически охлаждаются, что снижает вероятность перегрева ванны,- when two electrodes are connected in parallel, the welding arc automatically spontaneously switches from one electrode to the other. The pause-pulse time intervals are determined by the value of the welding current and the number of parallel electrodes. Thus, the metal and slag are periodically cooled, which reduces the likelihood of overheating the bath,
- импульсный характер горения дуги исключает магнитное дутье, что позволяет сближать электроды или разводить их на технологически разумные расстояния, исключающие их взаимное температурное влияние, что обеспечивает возможность формирования широких валиков.- the pulsed nature of arc burning excludes magnetic blowing, which allows the electrodes to be brought closer together or to separate them at technologically reasonable distances, excluding their mutual temperature influence, which makes it possible to form wide rolls.
В дополнение к перечисленным физическим эффектам введение в технологию поперечных колебаний электродов приводит к уменьшению проплавления металла основы, что также приводит к перераспределению энергии, снижению перегрева металла и шлака.In addition to the listed physical effects, the introduction of transverse vibrations of electrodes into the technology leads to a decrease in the penetration of the base metal, which also leads to a redistribution of energy, a decrease in overheating of the metal and slag.
Таким образом, наплавка расщепленной дугой положительно влияет на качество наплавляемого слоя и позволяет увеличить скорость наплавки. Кроме того, обеспечивается возможность практически одновременной (со сдвигом на шаг) наплавки нижнего и покрывающего слоя, а использование двух электродов разного химического состава позволяет получать два слоя с разными свойствами. В заявляемом способе осуществляют двухслойную наплавку комбинированного покрытия, при этом нижний слой создан малоуглеродистой низколегированной проволокой и отделяет друг от друга два высокопрочных материала (основной металл и покрывающий слой), участвующих в металлургическом процессе. Нижний слой за счет своих пластических свойств гасит энергию разрушения, являясь механическим барьером для образования пор и роста микротрещин в зоне термического влияния. В качестве второго электрода применен электрод из высоколегированной наплавочной проволоки, создающей структуру метастабильного аустенита с игольчатым ферритом, мелкодисперсными карбидами титана, хрома и ванадия, а также частично мартенсита. Образование такой структуры достигается задаваемой скоростью охлаждения в диапазоне 10-20 градусов в секунду с помощью струи сжатого воздуха. Отличительная особенность получаемой структуры - упрочнение металла на 60-70%, достигаемое при механической обработке и ударно-абразивных условиях эксплуатации изделия путем превращения при комнатной температуре метастабильного аустенита в мартенсит.Thus, split-arc surfacing has a positive effect on the quality of the deposited layer and allows an increase in the deposition rate. In addition, the possibility of almost simultaneous (with a shift by a step) surfacing of the bottom and covering layers is provided, and the use of two electrodes of different chemical composition allows one to obtain two layers with different properties. In the claimed method, a two-layer surfacing of a combined coating is carried out, while the lower layer is created with a low-carbon low-alloy wire and separates from each other two high-strength materials (base metal and a covering layer) participating in the metallurgical process. The lower layer, due to its plastic properties, dampens the energy of destruction, being a mechanical barrier for the formation of pores and the growth of microcracks in the heat-affected zone. As the second electrode, an electrode made of a high-alloy surfacing wire was used, which creates a structure of metastable austenite with acicular ferrite, finely dispersed carbides of titanium, chromium and vanadium, and also partially martensite. The formation of such a structure is achieved with a predetermined cooling rate in the range of 10-20 degrees per second using a jet of compressed air. A distinctive feature of the resulting structure is the strengthening of the metal by 60-70%, achieved during mechanical processing and shock-abrasive operating conditions of the product by converting metastable austenite into martensite at room temperature.
Настоящая заявка описана с некоторыми деталями для достижения ясности и понимания. Специалисты в данной области при прочтении описания могут понять, что возможны некоторые изменения в деталях без выхода за пределы области применения и прилагаемой формулы.This application has been described in some detail for clarity and understanding. Those skilled in the art, upon reading the description, can understand that some changes in details are possible without going beyond the scope and the attached claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020110877A RU2739934C1 (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Method of arc-welding in wide-layer surfacing under wear-resistant coating flux onto cylindrical pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020110877A RU2739934C1 (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Method of arc-welding in wide-layer surfacing under wear-resistant coating flux onto cylindrical pipe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2739934C1 true RU2739934C1 (en) | 2020-12-29 |
Family
ID=74106512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020110877A RU2739934C1 (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Method of arc-welding in wide-layer surfacing under wear-resistant coating flux onto cylindrical pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2739934C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1543717C (en) * | 1987-10-26 | 1995-08-27 | Акционерное общество "Ижорские заводы" | Method of fusion on of surface of cylindrical product |
| WO1998005463A1 (en) * | 1996-08-05 | 1998-02-12 | Welding Services, Inc. | Dual pass weld overlay method and apparatus |
| RU2117560C1 (en) * | 1997-10-09 | 1998-08-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Директ" | Method of automatic electric-arc deposition on articles under flux layer |
| RU2163183C1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Директ" | Method for automatic electric-arc fusion of parts under flux layer |
| RU2268121C1 (en) * | 2004-06-09 | 2006-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Директ" | Automatic electric arc surfacing process of articles such as bodies of revolution |
| RU2308364C1 (en) * | 2006-10-19 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method of repairing drill pipe |
| JP2010142822A (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | Twin-electrode gas-shielded arc welding method of steel pipe sheet pile |
-
2020
- 2020-03-13 RU RU2020110877A patent/RU2739934C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1543717C (en) * | 1987-10-26 | 1995-08-27 | Акционерное общество "Ижорские заводы" | Method of fusion on of surface of cylindrical product |
| WO1998005463A1 (en) * | 1996-08-05 | 1998-02-12 | Welding Services, Inc. | Dual pass weld overlay method and apparatus |
| RU2117560C1 (en) * | 1997-10-09 | 1998-08-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Директ" | Method of automatic electric-arc deposition on articles under flux layer |
| RU2163183C1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Директ" | Method for automatic electric-arc fusion of parts under flux layer |
| RU2268121C1 (en) * | 2004-06-09 | 2006-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Директ" | Automatic electric arc surfacing process of articles such as bodies of revolution |
| RU2308364C1 (en) * | 2006-10-19 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method of repairing drill pipe |
| JP2010142822A (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | Twin-electrode gas-shielded arc welding method of steel pipe sheet pile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109732210B (en) | Automatic welding method and device for galvanometer laser-hot wire composite pipeline | |
| JP6923987B1 (en) | Straight seam buried arc arc generator used for welded pipes | |
| US6781083B1 (en) | Weld overlay system | |
| RU2308364C1 (en) | Method of repairing drill pipe | |
| US20190111510A1 (en) | Build-up welding method | |
| RU2739934C1 (en) | Method of arc-welding in wide-layer surfacing under wear-resistant coating flux onto cylindrical pipe | |
| CN104625352A (en) | Abrasion resistant steel and low-carbon steel dissimilar metal consumable electrode gas shielded welding technology | |
| CN101704162B (en) | Electroslag welding method for cylindrical longitudinal seam V groove | |
| RU2497644C2 (en) | Multiarc welding of welded blanks | |
| RU2640105C1 (en) | Method of hybrid laser-arc welding | |
| RU2275997C2 (en) | Automatic electric arc surfacing method for parts such as bodies of revolution | |
| US6858813B1 (en) | Weld overlay system | |
| RU2410215C1 (en) | Procedure for automatic electric-arc hidden pad-weld of external or internal surfaces of rotary bodies | |
| SU419334A1 (en) | METHOD OF MULTI-ELECTRODE SURFACE | |
| RU198995U1 (en) | Installation for electric arc wide-layer submerged arc surfacing of wear-resistant coating on a cylindrical pipe | |
| RU2356708C1 (en) | Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts | |
| SU1660885A1 (en) | Method for arc hard facing | |
| CN110405317B (en) | Automatic welding method for cutter holder of heading machine | |
| CN111843103B (en) | Split tee fitting assembly welding method | |
| JP6918895B2 (en) | Plating removal method, welding method, welded material, structure | |
| RU2815965C1 (en) | Method of plasma surfacing and welding by combination of arcs | |
| RU2815524C1 (en) | Method of plasma welding and surfacing | |
| Dumitru et al. | Nonconventional aspects of the roller welding technology for thin sheet steel | |
| Chinakhov et al. | Influence of gas dynamic processes on chemical composition of hardfaced layer when restoring machine parts manufactured from 40H steel | |
| SU1143553A1 (en) | Method of welding girth joints of multilayer shells |