SU948587A1 - Способ дуговой сварки вертикально установленных труб - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ВЕРТИКАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫХ ТРУБ

1 Изобретение относитс  к области сварки, в частности к способам дуговой сварки вертикально установленных труб преимущественно из нержавеющей стали, образующих нахлесточные соединени , и может быть использовано во всех отрасл х мащиностроенн . В судостроительной, химической, энергетической и других отрасл х народного хоз йства часгто встречаютс  нахлесточные соединени  труб, к качеству которых предъ вл ют повышенные требовани . Опыт показывает, что качество дуговой сварки нахлесточных соединений труб во многом зависит от расположени  электрода относительно разделки торца трубы большего диаметра и от геометрии самой разделки а также от условий сварки. Известен способ дуговой сварки нахлесточных .соединений из труб плав щимс  электродом , при котором сварку углового шва вьшол н ют с перемещением конца электрода за один или несколько проходов 1. Однако при этом способе трудно удержать сварочную ванну на вертикальной стенке трубы и тем самым добитьс  удовлетворительного формировани  шва; трудно избежать брызг и пор, что недопустимо при сварке ответствен-, ных соединений. Известен способ сварки внахлестку многослойных пакетов с толстыми Л1;стами, например с фланцами, при котором осуществл ют предварительную прихватку элементов соединени  контактной (роликовой) сваркой, а затем производ т сварку плавлением 2J. Такой способ невозможно осуществить при монтажных услови х в труднодоступных местах. Наиболее близким к изобретению по технической сугцности способ сварки вертикально установленных труб, при котором одну трубу устанавливают в другую, образу  нахлесточное соединение, на трубе больщих диаметра и толщины выполн ют ступенчатую разделку и сварку осуществл ют в два прохода с изменением положени  электрода 3. Недостаток этого способа заключаетс  в том, что при сварке труб из нержавеющей стали, расположенных вертикально, при перемещении электрода в положе ши углом иача.Г или углом вперед ухудщ стс  фг рл1чр1ппиис

шва и снижаетс  проплавл юща  способность дуги. 1ри этом размеры разделки на трубах из пержавеющей стали по известному способу не обеспечивают стабильности сплавлени  при наличии во внутренней трубе технологической жидкости;

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного соединени  путем получени  сварного шва без скважного проплавлени  сте1гки внутренней трубы.

Цель достигаетс  тем, что с способе дуговой сварки вертикально установленных труб преимущественно из нержавеющей стали, при котором одну трубу устанавливают в другую, образу  нахлесточное соединение, на трубе большего диаметра и толщины выполн ют ступенчатуто и сварку осуществл ют в два прохода с измене1шем положени  электрода , ступенчатую разделку выполн ют с размерами:

Н - (0,3-0,5) S; В (1,0-1,5)Н ; а Ю-1-5°, где Н - толщина притуплени  ступенчатой

разделки; В - ее ширина;

S - толщина стенки внутренней трубы; а - угол скоса разделки; при выполнении первого прохода дугу смещают от торца притупле1ш  на величину е (0,3-0,5) В и сварку осуществл ют на длине (0,9-0,95) периметра кольцевого сечени трубы, а второй проход выполн ют не прерыва  процесса, измен ют направление сварки на противоположное и дугу смещают от торца притуш1е1ш  на велшшну € (0,7-0,8) В, при этом сварку проходов осу1цествл ют с эффективной энергией дуги, удовлетвор ющей условиюп

-q 0,6-0,8,

где qi и Я2 - эффективна  энерги  дуги при первом и втором проходах соответственно.

При выполнении второго прохода осуществл ют перекрытие кольцевого шва, выполненного при первом проходе.

Кроме того, дл  получени  высокого качества сварки в импульсном режиме, последующий назначают из услови  3. р „ 1,5-2 ,0, где D Tidic roin токи максимальной и минимальный при импульсном режиме.

На фиг. 1 показана обща  схема способа сварки; на фиг. 2 - сварка первого прохода; на фиг. 3 - расположение электрода при сварке первого прохода; на фиг. 4 - расположение электрода при сварке второго прохода; на фиг. 5 - сварка второго прохода с перекрытием .

Па фигурах обозначено следующее: 1 волы|1рамовый кгектроц; 2 - свароша  дуга

3 - внешн   труба; 4 -внутренн   труба; 5 поверхность ишрины приту1шени  ступе штой разделки; 6 - торец (тритуилени ; 7 - технологическа  жидкость; 8 - поверхность скоса разделки; 9 - форма образовани  сварочной при первом проходе; 10 - форма образовани  сварочной ванны при втором проходе; В - ширина притуплени  ступенчатой разделки; Н - толщина притуплени  ступенчатой разделки а - угол скоса разделки; S - толщина стенки внутренней трубы 4; скорость сварки; D - диаметр соединени ; е (0,3-0,5) В и (0,7 - 0,9) В - величина смещени  электрода I от торцов притуплени  при первом и втором проходах соответственно; L (0,9 + 0,95) ПД - длина периметра щва при первом проходе; R (0,07+0,085) ПД - длина перекрыти .

Способ осуществл етс  следующим образом.

Сварке предшествует операци  обработки кромки внешней трубы 3. Геометрические размеры разде:г ки кромки должны удовлетвор ть следующим оптимальным услови м: Н (0,3 - 0,5)5; В (1,0-1,5) Н; а 10-15°. Величины Н, В, и а получены опытным путем. При увеличении величины Н по вл етс  возможность непровара, а при ее уменьшении - прожога стенки внутренней трубы 4 и выплеска технологш1еской жидкости 7. При увеличении величины В усложн етс  процесс сварки, так как ггобы расплавить весь металл притуплени , приходитс  увеличивать количество сварочных проходов , что, с свою очередь, ведет к перегреву металла, увеличению деформации труб, а в конечном счете к ухудшению качества сварки. Уменьшение величины В также отрицательно вли ет на качество сварки, так как полученный шов будет иметь значительно меньший объем переплавленного металла внешней трубы 3, чтоведет к. Понижению прочности сварного соединени .

Увеличение угла скоса кромки ведет к ухудшению теилоотвода, что, в свою очередь, может привести при сварке второго прохода к прожогу стенки внутренней трубы 4 и выплеску технологической жидкости.

При сварке первого прохода электрод 1 предварительно устанавливают на рассто ние е от торца 6 притуплени  . Величину е определ ют из услови  е (0,3-0,5) В, найденное опытным путем и позвол ющее равномерно оплавл ть торец 6 притуплени  при правильно выбранной величине тока. После установки электрода 1 зажигают сварочную дугу 2, котора  частично проплавл ет стенку внутренней трубы 4 и оплавл ет притупление, как показано на фиг. 1. Затем дугу 2 перемещают вдоль периметра соединени  до момета, когда шов будет иметь длину, равную 0,9--0,95

длины периметра соеданени  (ПД). Выполнение этой операции св зано с неблагопри тными услови ми в зоне соединени , а именно: наличие гр зи, масла, технологической жидкости. Дл  того, чтобы избежать выплеска расплавленного металла и получени  свинца в месте перекрыти  кольцевого шва при первом проходе из-за испарени  гр зи, масла, технологической жидкости, нагрева воздуха, проварачивагот только 0,9-0,95 от длины периметра соединени . Величина длины шва определена опытным путем и обеспечивает равномерный свободный выход парам масла, технологической жидкости и разогретого воздуха из замкнутого объема. С момента увеличени  длины шва L электрод 1 перемещают относительно торца 6 притуплени  на величину (0,7 - 0,9) В (см. фиг. 4), одновременно мен ют направление сварки на противоположное (см. фиг. 5) и увеличивают эффективную мощность сварки. При смещении электрода на величину при втором проходе улучшаютс  услови  теплоотвода из-за близости скоса кромки. Поэтому, не боцсъ прожога стенки внутренней трубы 4, целесообразно увеличить эффективную мощность второго прохода по отношению к эффективной мощности первого прохода на величину, удов.четвор ющую условию ,n 0,6 - 0,8. Все это спосоЬствует более качественному формированию шва. Изменение направлени  сварки в данном случае целесообразно по следующим причинам. Во-первых , за то врем , которое необходимо потратить на сварку второго прохода, в зазоре, оставшемс  между трубами 3 и 4 после первого прохода, под действием тепла, получаемого от стенок труб при их сварке, выгорит гр зь, испаритс  масло и технологическа  жидкость , удалитс  избыточный разогретый воздух что, в свою очередь, облегчит процесс сварки. Во-вторых, после первого прохода в корне шва образовались микронадрывы. По вление микронадрывов объ сн етс  тем, что внутренн   4 и внешн   3 трубы имеюд- неодинаковый теплоотвод. Из-за конвенции технологической жидкости 7 внутренн   труба 4 имеет температуру практически такую же, как и содержаща с  в ней технологическа  жидкость 7. Когда внешн   труба 3 разогрета и, как вс кое разогретое тело, стремитс  расширитьс , начинают варить второй проход в обратном направлении, стрем сь уменьшить остаточные напр жени  в шве, полученные при первом проходе, и переварить корень шва, тем самым удалив микронадрывы.

Второй проход осуществл ют с перекрытием места начала сварки и заварки зазора, полученного после первого прохода. Величина R (0,07-0,085) ПД определена опытным путем.

Весь процесс сварки осуществл ют в импульсном режиме, последний выбирают из успюви 

имп ™ техиологичес;кие приемы гарантируют качественное формирование шва.

Пример осуществлени  шособа.

Способ дуговой сварки осуществл ют при сварке нахлесточных соединений из труб 0 70 6,0 мм и i2f 58 X 4,0 мм. Материал труб - сталь 12X18HIOT, Собранные на прихватках соединени  закреплены вертикально и во BHJTV ренню трубу наливали воду при комнатной температуре. Параметры разделки кромки трубы Л 70 X 60 мм были следующие: В 3,0 мм - удовлетвор ет требованию В (1,01 ,5) Н; Н 2,0 мм - удовлетвор ет требованию Н. - (0,3-0,5) S; а 15°.

Вольфрамовый электрод 0 3,0 мм с конической заточкой (угол заточки 25-30°) устанавливают таким образом, чтобы длина дуги не превышала 2,0 мм, а рассто ние е равн ло приблизительно 1,0 мм.

Сварка первого прохода вьшолнена в следующем режиме: 1у.мп 120 А

удовлетвор ет условию имп

70 А

1.5 - 2,0;

Ае

ЗАВ ж

имп пуаь iVcB 5,1 м/ч .

В момент, когда длина шва равн лась 0,9- 0,95 длины соединени , что соответствовало 2 мин 08 с после начала сварки, электрод перемещают на величину приблизительно 2,4 м относительно торца притуплени , а направлени сварки мен ют на противоположное.

Режим сварки второго прохода:

1им  170 А

удовлетвор ет условию

ИМл , г

де  100 А

2,0;

тip

ЧАС

nyqs иглтА С; Vce 5,1 м/ч.

Через 4 мин 30 с после начала сварки гаснет дута и прекращаетс  перемещение элекрода . Сварка заверщена. Контроль качества, проведенный по первой категории, показал отсутствие пор, шлаковых включений, мик юнадрывов в сварном шве соедине;ш .

Claims (3)

1. Данный способ позвол ет качественное соединение труб внахлестку при заполненной технологической жидкостью внутром ней трубе. Формула изобретени  1. Способ дуговой сварки вертикально уст новленных труб преимущественно из нержаве|ющей стали, при которой одну трубу устанавл вают в другую, образу  нахлесточное Соединение , на трубе большего диаметра и толщины выполн ют ступенчатую разделку и сварку осуществл ют в два прохода с изменением положени  электрода, отличающийс   тем, что, с целью повыщени  качества сварного соединени  путем получени  сварного щва без сквозного проплавлени  стенки внутренней трубы, ст енчатую разделку выполн ю с размерами; Н (0,3 - 0,5) S; В (1,0 - 1,5) Н; а 10-15°, где Н - толщина притуплени  ступенчатой разделки; В - ее ишрина; S - толщина степени внутренней трубы; а - угол скоса разделки; при выполнении первого прохода дугу смещают от торда притуплени  на величину е (0,3-0,5) В и сварку осуществл ют на длине (0,9-0,95) периметра кольцевого сечени  трубы, а второй проход выполн ют не л1)ерьгаа  процесса, измен ют направление

   Ф(/г. / сварки на противоположное и дугу смещают от торпа притуплени  на величину 6 (0,7 0 ,9) В, при этом сварку проходов осуществл ют с эффективной энергией дуги, удовлетвор ющей условию q,/, 0,6-0,8, где pi и q эффективна  энерги  дуги при первом и втором проходах соответственно. 2.Способ поп. 1,отличающийс   тем, что при выполнении второго прохода осуществл ют перекрытие кольцевого щва, выполненного при первом проходе. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с делью получени  высокого качества сварки в импульсном режиме, Последний выбирают из услови  где lfT7CJx максимальный ток импульса; mirr минимальный ток импульса. Источники информащ1и, прин тые во внимание при экспертизе 1.Под ред. Б. Е. Патона. Технологи  электрической сварки металлов и сплавов плавлением . М., Мащиностроение, 1974, с. 200.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 157022, кл. В 23 К 9/00, 1960.
3. 3.Авторское свидетельство СССР N° 596395, кл. В 23 К 9/16, 1976 (прототип).

   Усб

   фуг.г

   Фг/г,3