SU874290A1

SU874290A1 - Method of electric arc multi-coat welding

Info

Publication number: SU874290A1
Application number: SU792801956A
Authority: SU
Inventors: Симон Львович Мандельберг; Станислав Евгеньевич Семенов; Нина Ивановна Пинчук; Игорь Ильич Пичурин; Иван Иванович Бурняшев; Юрий Владимирович Брынских; Юрий Исаакович Райчук; Инна Пантелеевна Можаренко; Сергей Александрович Голованенко; Игорь Иванович Франтов; Юрий Леонидович Богачек; Владимир Витальевич Тарасов; Виктор Иванович Плотников; Анатолий Григорьевич Лях
Original assignee: Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Ан Усср
Priority date: 1979-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1981-10-23

Description

1one

Изобретение относитс к электродуговой сварке, а именно к производству толстостенных сварных труб большого диаметра.This invention relates to electric arc welding, namely the production of thick-walled large diameter welded pipes.

Известен способ электродуговой многослойнт сварки с сопутствующим сварке принудительным охлаждением сварного соединени (1. Принудительное охлаждение в процессе сварки осуществл етс посредством подачи охлаждающей среды в зону под сварочной ванной или за ней. НеЬбходимость принудительного охлаждени наиболее часто возникает при сварке толстого металла. Особенно при сварке с повыuieHiSiiM тепловложением, например при скоростной многослойной сварке толстостенных ошральношовных труб большого диаметра. Посредством принудите ы ого охлаждени досгагаетс умень шение роста первичных зерен аустешт в участке перегрева зоны териопеского вли ни сварки и сокращение прот женности этого участка.The known method of electric arc welding with the accompanying welding forced cooling of the welded joint (1. Forced cooling during the welding process is carried out by supplying the cooling medium to the area under the welding bath or behind it. Forced cooling is most often required when welding thick metal. higher heat input by heat input, for example, in case of high-speed multi-layer welding of thick-walled large-diameter ochal-seam pipes. Each time, the growth of the austesht primary grains in the area of overheating of the ariopes zone of welding and reduction of the length of this area is achieved.

Недостатком известного способа вл етс снижение механических свойствв сваршлх соединени х , выполненных многосло1Ь1Ы) сваркой. Шпример, пр многослойной сварке м кр пегированных сталей, содержащих в малом количестве А1, Ti, Nb, V, Zr или Mo, или при многослойной сварке термически упрочненных сталей . При дуговой сварке этих сталей вместе с расплавленным основным металлом в сварочную ванну попадает некоторое количество микролегирующих элементов. Те из них, которые не угорают (Nb, V, Mo), сохран ютс в металле шва. При охлаждении шва определенна часть эти элементов 1эстаетс в твердом растворе, что предопредел ет протекание процессов выделени The disadvantage of this method is the reduction of mechanical properties in welded joints made by multi-sided welding. For example, multi-layer welding of microcrystallized steels containing a small amount of A1, Ti, Nb, V, Zr, or Mo, or multi-layer welding of thermally hardened steels. When arc welding these steels together with the molten base metal, a certain amount of micro-alloying elements gets into the weld pool. Those that do not burn off (Nb, V, Mo) are retained in the weld metal. When the seam is cooled, a certain part of these elements 1 remains in the solid solution, which predetermines the course of the separation processes.

fO дисперсных карбоннтридных и карбидных фаз (Nb (С, N), V(C, N), MojC) при последующем нагреве шва в прсщессс М1югослойной сварки. Увеличение скорости охлаждени шва после . сварки способствует перенасыщению к усиливаIS ет процессы последуннцего старешм. В много слойнь{х цшах в участках, подаергающихс нагреву при сварке с ередного сло в интервале 5(Ю-700°С, отмечаетс повышение прочности при одновременном резком снижении пласпгюо20 ких и в зких свойств, тго обусловлено протеканием процессов старени с выделением когерентных и полукогерентных карбоннтрндов и карбидов по границам субзерен и на дислокащ х . Образование в многослойном шве зон с пониженными пластическими и в зкими свойствами ограничивает применение сварных соедн нений микролегироваиных сталей без последующей термообработки. Термообработка сварных конструкций далеко не всегда возможна или представл ет определенные трудности. При сварке термическн упрочненных сталей в околошовной зоне возникает участок разупрочнени . Посредством принудительного охлаждени можно сократить {фот женность зтого участка, а также получить структуру распада аустенита, котора обеспечивает прнемлимый комплекс свойств и компеисирует разупрочиение от сварочного нагрева. Однако при многослойной сварке вследствие нагрева и охлаждени отдельных зон в сварном соединении возникает неоднородность структуры . В сварном соединении отмечаетс р д зон разупрочнени , располагающихс на разных уро н х по толщине свариваемой стали. Цель изобретени - улучшение механических (жойств сварных соединений микролегированны сталей и сталей термически .упрочненных, выполненныхмногослойной сваркой с сопутствующим сварке принудительным охлаждением свартсого соединени . Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу электродуговой многослойной сварки стали повышенной толщины с сопутствующим (харке принудительным охлаждением сварного соединени сварку последнего сло ведут на режимах, обеспечивающих нагрев стороны шва до 0,85 Ас, - 1200С. Нагрев наплавленной части шва выполн ют с использованием тепла, выдел ющегос при сварке последнего сло шва. Дл стали опреде .ленной толщины при заданной погонной энерги ( жарки последнего сло шва этого тепла оказьшаетс достаточно дл нагрева шва до указанных температур. В других случа х можно использовать также и дополнительные источники тепла, например индукционный нагрев. При использовашш дл нагрева только тепла сварки последнего сло шва тепловые параметры сварк зтого сло можно получить расчетным путем либо подобрать экспериментально. На чертеже представлена схема трехдуговш автоматической сварки под флюсом последнего сло шва при многослойной сварке стали повышенной толцщны. Схема включает наплавленные ранее слои 1 шва, электроды 2 при сварке последнего сло июа, последний слой 3 многослойного шва, пи рометрическое устройство 4 дл контрол температуры , устройство 5 дл принудительного охлаждени , устройство 6, дл нагрева шва (пу ктиром указано рабочее положение устройства) При условии нагрева многослойного шва до температуры, превышающей 0,85 критической точки Acj сло шва на обратной стороне соединени , за счет тепла сварки последнего сло обеспечиваетс нагрев промежуточных слоев шва до более высоких температур. Нагрев многослойного шва до указанных температур обеспечивает повышение пластических и в зких свойств во всех сло х шва, подвергавишхс ранее при сварке нагреву в интервале 500-700°С. Улучшение свойств св зано с тем, что при нагреве сварного шва до температур межкритического интервала Ас, - выше выделени дисперсных частиц тер ют когерентную св зь с матрицей и укрупн ютс . Дополнительный эффект оказывает ускоренное охлаждение в интервале 800-400° С. При скорости охлаждени выше 4° С/с распад аустенита протекает по бейнитному типу с увеличением количества нижнего бейнита. При выполнении условий нагрева шва нагреву до указанных температур подвергаетс и определенный участок околошовной зонь сварного соединени . Нагрев в зоне также, как и в шве, охватьтает всю толищну свариваемого металла. Последующее принудительное охлаждение с заданной скоростью обеспечивает получение в околошовной зоне однородной структуры. Пример. Согласно способу трехслойной автоматической сварки под флюсом ширальношовных газопроводных труб ф 1420 мм с толщиной стенки 21 мм из листовой микролегированной (V, Nb) стали 09Г2ФБ контролируемой прокатки. На трубосварочном стане 2520 стальные листы шириной 2500 мм и длиной 12м соедин ют сваркой в непрерывную полосу, формуют и сваривают спиральным швом. Сварку ошрапьноШовной трубы выполн ют в три сло . Первый слой (технологический) вьшолн етс газоэлектрической сваркой (в COj) с применением сварочной проволоки СВ - 08 ГА 03 мм. Шов вьшолн етс внутри трубы в месте смыкаш кромок полосы при формовке. Второй слой (первый ) выполн етс снаружи трубы на рассто нии 1/2 вилса после первого шва. Шов вьшолн етс двухдуговой сваркой под флюсом с дримеиением сварочной проволоки СВ-08-ГИ 04 мм и флюса АН-60. Третий слой (второй ) выполн етс внутри трубы на рассто иик 1/2 витка после второго шва. Шов выполн етс трехдуговой сваркой под флюсом с изменением сварочных проволок СВ--08ГНМ 04 мм (две дуги) и СВ-10НМА 03 мм (перва дуга). Сварка последнего сло шва выполн етс на , электрическом режиме с погонной энергией 10 кка /см. Температура сло шва на обрвтной стороне соединени контролируетс пирометрическим устройством. Температура иш на поверхиости наружного сло шва под зоной сварки третьего сло составл ет 800-900° С (0,98-1,10 точки Ас- ). Точка Acj наружного сло шва (проволока Св - 08ГМ, разбавлекие основным металлом 70%) составл ет 8l s820°С .fO dispersed carbonentride and carbide phases (Nb (C, N), V (C, N), MojC) during the subsequent heating of the seam in the course of M1-layer welding. Increase the cooling rate of the seam after. Welding contributes to glutting to increased post-aging processes. In many layers in areas subjected to heating during welding from the intermediate layer in the range of 5 (10-700 ° C), an increase in strength is observed with a simultaneous sharp decrease in plastic and viscous properties, due to aging processes with the release of coherent and semi-coherent Carbonates and carbides along the boundaries of subgrains and at dislocations. The formation of zones with reduced plastic and viscous properties in a multilayer seam limits the use of welded joints of micro alloy steels without subsequent thermal treatment. heat treatment of welded structures is not always possible or presents certain difficulties. When welding thermally hardened steels, a weakening zone occurs in the heat-affected zone. and composites softening from welding heat. However, in multilayer welding due to the heating and cooling of individual zones in the welded joint heterogeneity of structure occurs. In a welded joint, there are a number of weakening zones located at different levels along the thickness of the steel being welded. The purpose of the invention is to improve the mechanical (the welfare of welded joints, micro-alloyed steels and thermally strengthened steels, made by multilayer welding with concomitant welding, forced cooling of the welding joint. The last layer is carried out on modes that provide heating of the seam side to 0.85 Ac, - 1200 C. Heating of the weld part of the seam and is performed using the heat released during the welding of the last weld layer. For a steel of a certain thickness at a given heat input (frying the last weld layer this heat is sufficient to heat the weld to the specified temperatures. In other cases, you can also use additional heat sources, such as induction heating.When using only the heat of welding of the last weld layer, the thermal parameters of the welding layer can be obtained by calculation or selected experimentally. The drawing shows a three-arc automatic submerged arc welding scheme of the last weld layer for multi-layer welding of high-strength steel. The scheme includes earlier weld layers 1, electrodes 2 when welding the last layer, last layer 3 of a multilayer weld, pyrometric device 4 for temperature control, device 5 for forced cooling, device 6, for heating the weld (the working position of the device is indicated) Under the condition that the multilayer weld is heated to a temperature exceeding the 0.85 critical point Acj of the weld layer on the back side of the joint, the intermediate layers of the weld are heated to higher temperatures by welding the last layer ur Heating the multilayer weld to the specified temperatures provides for an increase in the plastic and viscous properties in all layers of the weld, which previously underwent heating in the range of 500-700 ° C during welding. The improvement in properties is due to the fact that when the weld is heated to temperatures of the intercritical range of Ac, the coherent bond with the matrix is higher than the release of dispersed particles and is enlarged. Accelerated cooling in the range of 800–400 ° C has an additional effect. At a cooling rate above 4 ° C / s, austenite decomposition proceeds in a bainite type with an increase in the amount of lower bainite. When the conditions for heating the weld are fulfilled, a certain portion of the heat-affected weld zone is exposed to heating to the indicated temperatures. Heating in the zone as well as in the seam, covers the entire volume of the metal being welded. Subsequent forced cooling at a predetermined rate ensures a homogeneous structure in the heat-affected zone. Example. According to the method of three-layer automatic submerged-arc welding of gas-welded gas pipe tubes of 1420 mm with a wall thickness of 21 mm from sheet micro-alloyed (V, Nb) 09G2FB steel controlled rolling. On a pipe-welding mill 2520, steel sheets with a width of 2500 mm and a length of 12 m are welded into a continuous strip, molded and welded with a helix. The weld of the seam pipe is made in three layers. The first layer (technological) is made by gas-electric welding (in COj) using the welding wire CB-08 HA 03 mm. The seam is made inside the pipe at the edge of the strip during molding. The second layer (first) is made outside the pipe at a distance of 1/2 wilts after the first weld. The seam is made by two-arc flux welding with dripping welding wire SV-08-GI 04 mm and flux AN-60. The third layer (second) is performed inside the pipe at a distance of 1/2 turn after the second seam. The seam is performed by three-arc submerged arc welding with a change in the welding wires SV-08GNM 04 mm (two arcs) and CB-10NMA 03 mm (the first arc). The welding of the last layer of the seam is performed on the electric mode with heat input energy of 10 kca / cm. The temperature of the seam layer on the back side of the joint is controlled by a pyrometric device. The temperature of the ish on the surface of the outer layer of the seam under the weld zone of the third layer is 800-900 ° C (0.98-1.10 points Ac-). The Acj point of the outer layer of the seam (wire Sv-08GM, diluted with base metal 70%) is 8l s820 ° C.

Принудительное охлаждение ведут водо-воздушной смесью, которую пода1рт на поверхность шва снаружи трубы на рассто шш 150-200 мм от зоны последнего сло шва.Forced cooling leads to a water-air mixture, which is supplied to the seam surface outside the pipe at a distance of 150-200 mm from the zone of the last seam layer.

Полученные таким образом трубы и их сварные соединенна обладают удовлетворительным комплексом положительгалх свойсп. Нагрев при сварке последнего сло всего сечеюм шва др температуры, превышающей 0,85 точки Ас наружного сло , способствует устранению в металле шва зон повышенной твердости, обусловленных дисперсионным твердением шва в резултате нагрева при сварке очередного сло . Твердость в разлН шых зонах сварного шва полученных труб составл ет 225-235 Н ,The pipes and their welded joints thus obtained possess a satisfactory complex of positive shafts. Heating during welding of the last layer of the entire cross section of the weld of a different temperature exceeding 0.85 points Ac of the outer layer helps to eliminate in the weld metal zones of increased hardness due to dispersion hardening of the weld as a result of heating during welding of the next layer. The hardness in different zones of the weld of the pipes obtained is 225-235 N,

Принудительное охлаждение обеспечивает уменьшение в структуре пюа и околошовной зоне доли доз тектоидиого феррита и ванне структур спада аустеннта по бейнитному типу (нижний бейнит).Forced cooling provides for a decrease in the fraction of doses of tectoid ferrite in the structure of the zone and in the near-weld zone and in the bath of austenne-type decay structures in the bainite type (lower bainite).

Ударна в зкость на всех уровн х на высоте шва при 60° С составл ет 7-11 кгм/си Impact viscosity at all levels at a seam height at 60 ° C is 7-11 kgm / s

(поперечные образцы с круглым надрезом по центру шва). Ударна в зкость в околошовной зоне (надрез на рассто нии 1 мм от линии сплавлеин ) составл ет 9-16 кгм/см.(transverse specimens with a round notch at the center of the seam). The impact viscosity in the heat-affected zone (notch 1 mm from the alloy line) is 9-16 kgm / cm.

Примене1ше изобретени позвол ет сушественно повысить пластические и в зкие свойства сварных соединений, выполн емых многослойной электродуговой сваркой на мнкролегнрованных стал х и стал х термически упрочненных . Это, в свою очередь, способствует повышению прочности сварных труб при зксплуатации .The application of the invention allows to significantly increase the plastic and viscous properties of welded joints, performed by multilayer electric arc welding on micro-alloyed steels and those that are thermally hardened. This, in turn, contributes to the strength of welded pipes during operation.

Claims

1. Kuzmak, EM and others. Works VNIIPTHimnefteapparatura. Volgograd, 1970, vol. 2, s. 10-13 (prototype).