способ изготовления сварных изделий из высокопрочного чугуна

Формула изобретения

1. Способ изготовления сварных изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающий подготовку кромок под сварку, предварительный подогрев до 250 500°С, сварку в среде аргона неплавящимся электродом и термообработку сварного шва, отличающийся тем, что сварку корневого шва ведут с использованием присадочной проволоки следующего состава, мас.

Железо 1 10

Марганец 0,5-9,0

Никель Остальное

при содержании никеля не менее 90% а для сварки последующих швов присадочную проволоку берут следующего состава, мас.

Никель 40 55

Железо 30 45

Хром 0,1-7,0

Марганец Остальное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку сварного шва производят путем нагрева сварного соединения со скоростью не более 20 град./с до 950 970°С, охлаждения на воздухе до 700 720°С, повторного нагрева со скоростью не более 20 град./с до 950 970^oC и последующего охлаждения на воздухе до температуры окружающей среды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку сварного шва производят путем нагрева сварного соединения до 950 970°С со скоростью не более 20 град. /с, изотермической выдержки при этой температуре в течение 8 - 12 мин, охлаждения на воздухе до 730 740°С, изотермической выдержки при этой температуре не менее 8 мин и последующего охлаждения на воздухе до температуры окружающей среды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой сварке изделий из высокопрочного чугуна, и может найти применение в нефтегазовой промышленности, энергетике, судостроении, коммунальном хозяйстве.

Известен способ механизированной холодной электродуговой сварки чугуна, при котором процесс ведут плавящимся электродом из низкоуглеродистой стали и в сварочную ванну подают присадочный пруток из алюминиевой бронзы [1]

Дуга зажигается между прутком и стальным проволочным электродом. Режимы сварки выбираются из условия хорошего сваривания наплавленного металла с телом чугунной детали. Этот способ не обеспечивает высокого качества сварного шва и не применим для сварки неповоротных стыков.

Известен способ сварки неплавящимся электродом чугуна с шаровидным графитом с предварительным подогревом и последующей термической обработкой [2]

Однако этот способ не обеспечивает высокого качества при сварке криволинейных стыков при изготовлении фасонных изделий из высокопрочного чугуна.

Этот способ является наиболее близким к заявленному и принят в качестве прототипа.

Цель изобретения повышение качества сварного шва при дуговой сварке изделий из высокопрочного чугуна, обеспечение возможности изготовления фасонных изделий из высокопрочного чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления сварных изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающим подготовку кромок под сварку, предварительный подогрев до температуры 250-500^oC, сварку в среде аргона неплавящимся электродом и термообработку сварного шва, отличающийся тем, что сварку корневого шва ведут с использованием присадочной проволоки следующего состава, мас.

Железо 1,0-10,0

Марганец 0,5-9,0

Никель Остальное

при содержании никеля не менее 90 мас. а для сварки последующих швов присадочную проволоку берут следующего химического состава, мас.

Никель 40,0-55,0

Железо 30,0-45,0

Хром 0,1-7,0

Марганец Остальное

Термообработку после сварки производят путем нагрева сварного соединения со скоростью не более 20^oС/с до 950-970^oC, охлаждения на воздухе до температуры 700-720^oС, повторного нагрева со скоростью не более 20^oС/с до температуры 950-970^oС и последующего охлаждения на воздухе до температуры окружающей среды. При термообработке в печи сварное соединение нагревается до температуры 950-970^oС со скоростью не более 20^oС/с, выдерживается при этой температуре в течение 8-12 мин, затем охлаждается до температуры 730-740^oC, выдерживается при этой температуре не менее 8 мин и охлаждается на воздухе до температуры окружающей среды.

Новизна и изобретательский уровень заявленного технического решения подтверждается тем, что только с использованием этого способа возможно изготовление сварных фасонных изделий из высокопрочного чугуна, выдерживающих давление 10-25 МПа.

На фиг. 1 показан пример разделки стыка под сварку; на фиг. 2 график изменения температуры сварного шва при термообработке.

Предлагаемый способ изготовления сварных изделий из высокопрочного чугуна описан на примере сварки заготовок из центробежно-литых труб. Кромки заготовок из труб очищаются от масла, грязи, ржавчины, влаги и других загрязнений. Затем на торцах кромок снимают фаску под углом 273^o к торцовой поверхности, после чего обтачивают внутреннюю поверхность заготовок на ширине не менее 7 мм от свариваемого торца и глубину не менее 0,7 мм. Наружные поверхности заготовок обтачиваются на ширину не менее 10 мм от свариваемого торца и глубину не менее 0,1 мм. Внутренние поверхности стыкуемых торцов заготовок обтачиваются до одинакового диаметра. Сборка под сварку производится без зазора между остриями кромок. Допускается местный зазор шириной не более 0,6 мм на длине не более 1/3 окружности. Допустимое смещение кромок относительно друг друга не более 0,8 мм на участке не более 1/3 окружности. Сборку стыка под сварку желательно производить на лежках, центровку - регулированием прикладок под лежки. Предварительный подогрев осуществляется газовым пламенем. Возможен индукционный нагрев со скоростью нагрева не более 20^oС/с. Ширина подогреваемого участка не менее 80 мм при прогреве на полную глубину. Температура предварительного подогрева 250-500^oC. После подогрева осуществляют сварку корневого шва неплавящимся электродом в среде аргона с использованием присадочной проволоки следующего состава, мас. Ni 90; Fe 5; Mn 5. Второй и третий проходы накладывают с использованием присадочной проволоки состава, мас. Ni 52; Fe 36; Cr 7; Mn 5.

После сварки термообработку сварного узла производят следующим образом. В полевых условиях нагрев сварного шва производят кислородно-пропановой горелкой. Для труб диаметром более 150 мм требуется не менее двух горелок. Нагрев производят до температуры 950-970^oС, затем охлаждают до 700-720^oС и нагревают до 950-970^oС с последующим охлаждением на воздухе. Скорость нагрева и охлаждения поддерживается равной 20^oС/с.

В цеховых условиях термообработку производят в печи. Изделие помещают в печь с температурой 1000^oC, пока сварной узел нагревается, температура в печи падает до 960^oС, при этой температуре выдерживают 10 мин, после чего сварной узел переносят в печь с температурой 730-740^oС и выдерживают в течение 9 мин. Затем изделие вынимают из печи и охлаждают на воздухе до цеховой температуры.

Изготовленные по предлагаемому способу сварные соединения труб и фасонные изделия из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом выдержали испытания высоким давлением. Так, сварное соединение труб диаметром 100 мм с толщиной стенки 6,1 мм выдержало давление в 15 МПа. По заявленному способу обеспечивается сварка неподвижных стыков и потолочных швов изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с высоким качеством.