[go: up one dir, main page]

RU2559065C2 - Способ сварки тонкостенных труб посредством закалочной сварки с максимальной температурой - Google Patents

Способ сварки тонкостенных труб посредством закалочной сварки с максимальной температурой Download PDF

Info

Publication number
RU2559065C2
RU2559065C2 RU2012132210/02A RU2012132210A RU2559065C2 RU 2559065 C2 RU2559065 C2 RU 2559065C2 RU 2012132210/02 A RU2012132210/02 A RU 2012132210/02A RU 2012132210 A RU2012132210 A RU 2012132210A RU 2559065 C2 RU2559065 C2 RU 2559065C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
elements
layer
temperature
root
Prior art date
Application number
RU2012132210/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012132210A (ru
Inventor
Андреас ХЕЛЬМРИХ
Андреас КОПП
Кейфо ЙИЛЬДИРИМ
Торстен БАУМГАРТЕН
Original Assignee
Альстом Текнолоджи Лтд
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 Альстом Текнолоджи Лтд filed Critical Альстом Текнолоджи Лтд
Publication of RU2012132210A publication Critical patent/RU2012132210A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2559065C2 publication Critical patent/RU2559065C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/0026Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
    • B23K9/0035Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work of thin articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/0026Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
    • B23K9/0052Welding of pipe panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12Processes 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
    • B23K31/125Weld quality monitoring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • B23K9/0282Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams for welding tube sections
    • B23K9/0286Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams for welding tube sections with an electrode moving around the fixed tube during the welding operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/101Tubes having fins or ribs
    • F22B37/102Walls built-up from finned tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/104Connection of tubes one with the other or with collectors, drums or distributors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14Heat exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу соединения двух элементов посредством дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (варианты). Свариваемые элементы состоят из самозакаливающегося стального сплава, например из материала T23 или T24. Между соединяемыми элементами создают стык, который расширяется, например, от внутренней стороны к наружной. Сначала на участке внутренней стороны наплавляют слой в корне шва. Затем наплавляют слой, примыкающий к слою корня шва, заполняя стык по меньшей мере на 90%. Наплавляют по меньшей мере один покрывающий слой, примыкающий к заполняющему слою, на участке с наружной стороны стыка. Используют силу тока сварки, при которой с внутренней стороны участка слоя в корне шва обеспечивается температура, соответствующая температуре AC3 для конкретного материала свариваемых элементов, или температура приблизительно 600°C или 700°C, или температура AC1 для каждого конкретного материала свариваемых элементов. Получают сварное соединение с высокой трещиностойкостью. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Изобретение относится к способу соединения двух смежных деталей, в частности двух труб регистров труб трубчатой стенки, для изготовления стенки котла. Стенка котла парогенератора содержит трубки, через которые течет среда, при этом трубки соединены друг с другом посредством перемычек, обеспеченных на трубах, образуя замкнутую стенку котла. Регистры трубчатой стенки могут быть соединены друг с другом по упорным поверхностям кругового шва регистров посредством перемычек по упорным поверхностям перемычек регистра и/или посредством труб. Соединение осуществляют сваркой, например методом сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа.
Во время работы стенка котла парогенератора подвергается большим напряжениям. В частности, что касается труб, по которым течет среда, необходимо использовать материалы, выдерживающие соответствующие напряжения. Стенка котла содержит стенку топочной камеры, окружающую топочную камеру котла, и примыкающую к ней наружную стенку канала прохождения топочного газа. Стенка топочной камеры, как и наружная стенка, должна быть способна отводить достаточно теплоты. Чтобы удовлетворить данным требованиям, материал, который можно использовать для стенок, представляет собой мартенситный стальной сплав. Однако данные материалы требуют последующей термической обработки, поэтому желательно использовать материал, позволяющий избежать последующей термической обработки. Следовательно, предпочтительным является использование ферритных, бейнитных или бейнитно-мартенситных стальных сплавов. Благодаря их химическому составу, лишь небольшое число этих сплавов, даже в случае сварки с предварительным нагревом, имеет тенденцию к повышению твердости при охлаждении ниже температуры сварки. Далее данные сплавы будут упоминаться как «самозакаливающиеся». В частности, используют материалы T23 (7CrWVMoNb 9-6) или T24 (7CrMoVTiB 10-10), использование которых определено и/или стандартизовано Европейским Стандартом EN 10216, а также стандартами ASTM A214/A213M-09a Американского общества специалистов по испытаниям и материалам (ASTM International, Уэст Коншохокен, Пенсильвания, США). Материал T24 представляет собой стандартный сплав 7CrMoTiB 10-10. Основываясь на технических условиях поставки бесшовных стальных труб для работы под давлением (DIN EN 10216-2), содержание углерода в соединяемых элементах может составлять 0,05-0,10 вес.%.
Было обнаружено, что трубы из таких материалов, в частности материалы T24 и T23, повреждаются в процессе работы парогенератора. Материал полностью отвердевает во время операции сварки, так что с внутренней стороны трубы образуются трещины из-за неровностей геометрической формы в корне шва, из-за высокого давления и высоких температур, причем упомянутые трещины впоследствии приводят к повреждению и, в конце концов, к протечкам трубы.
Трубы с толщиной стенки до 5 мм, максимум до 10 мм, считаются тонкостенными трубами. Листок технических данных на материалы 533/2 VD TÜV (Немецкой ассоциации технического контроля (German Technical Control Associtaion)) не предусматривает последующую термическую обработку для свариваемых дуговой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа тонкостенных труб с толщиной стенки ≤10 мм. Увеличение твердости при сварке действительно может быть устранено последующей термической обработкой при температуре отпуска; однако было установлено, что это не только дорого, но также может привести к образованию трещин и деформации термообрабатываемых элементов. Для больших котлов данный способ невыполним.
До настоящего времени другим рассматриваемым решением была сварка при температуре выше температуры начала образования мартенсита. Однако эта температура очень высока, так что данное предложение также не подходит для практического применения. Этот способ приводит к получению перегретой структуры и сопровождается ухудшением свойств материала.
Следовательно, технической задачей настоящего изобретения является создание способа сварки для сваривания регистров труб стенки, который также подходит для самозакаливающихся стальных сплавов, в частности для материалов T23 и T24, особенно для тонкостенных труб.
Данная задача решается способом, обладающим признаками, изложенными в пункте 1 формулы изобретения.
При соединительной сварке двух элементов, например двух труб или двух перемычек, в стыке образуют многослойный сварной шов. Сначала выполняют слой в корне шва. Слой в корне шва расположен на внутренней стороне, образующейся при сваривании двух труб, причем упомянутая внутренняя сторона образована трубой, связанной со средой. Предпочтительно, чтобы стык расширялся от внутренней стороны к противолежащей наружной стороне. Сварное соединение может иметь V-образную форму с треугольным или трапецеидальным сечением.
Затем на слой в корне шва наносят по меньшей мере один заполняющий слой, который заполняет стык между двумя соединяемыми элементами практически до самой наружной поверхности, если это возможно. Сварное соединение труб одинакового типа выполняют с использованием присадочного материала того же типа, что и материал соединяемых элементов. Следовательно, например, две трубы из сплава T24 сваривают с помощью соответствующего присадочного материала WZCrMo2VTiNb. Кроме того, способ сварки может быть использован для сварного соединения элементов разного типа, при этом по меньшей мере один из соединяемых элементов и/или сварной шов имеют свойства самозакаливания. В качестве способа сварки используют так называемую сварку вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).
Режим сварки для слоя в корне шва и заполняющего слоя определяют соответствующим образом. В процессе этого в области слоя у корня шва образуются отвердевшие участки, и в этом случае в упомянутых отвердевших участках смешанные α-кристаллы преобразуются в смешанные γ-кристаллы. Смешанные γ-кристаллы обладают большей способностью к растворению углерода, что во время процесса охлаждения приводит к напряжению или искажению кристаллической решетки и сопутствующему повышению твердости материала на участке, находящемся под термическим воздействием, а также в самом наплавленном материале. Данное повышение твердости также происходит на участке внутренних сторон соединяемых элементов, что особенно опасно. Чрезвычайно высокая твердость делает элементы, например регистры труб стенки, чувствительными к образованию трещин, а иногда также к коррозионному растрескиванию, на участке соединения, особенно на внутренней поверхности. Еще одним критически важным механизмом образования твердости является сепарация особых карбидов при температуре порядка 550°С. Данные особые карбиды вызывают сенсибилизацию участка, находящегося под термическим воздействием, и повышенную восприимчивость к так называемому механизму повреждения путем растрескивания при релаксации.
Затем, согласно изобретению, на заполняющий слой наплавляют один или более покрывающих слоев, причем параметры сварки предварительно задают таким образом, чтобы нагрев сварного шва в области внутренней стороны и/или слоя в корне шва, вызываемый процессом сварки, происходил в рамках оптимального температурного диапазона, что позволяет уменьшить твердость. Оптимальный температурный диапазон для оптимизации твердости, а также микроструктуры, определяется для каждого конкретного материала исходными точками или точками фазового перехода с температурой AC1 и АС3 на фазовой диаграмме и, в частности, также определяемыми для каждого конкретного материала температурами сепарации особых карбидов. Данное состояние предпочтительно достигается при ограничении силы сварочного тока до диапазона от 70 до 120 ампер.
По меньшей мере один покрывающий слой предпочтительно наносят так называемой маятниковой сваркой. В процессе этого валик наплавляемого материала покрывающего слоя имеет вид не прямолинейного, а зигзагообразного валика. Он проходит в соединении в форме «серпантина». При наплавлении зигзагообразного валика сварочный электрод и/или сварочную проволоку из присадочного материала перемещают не только вдоль сварного шва, но и одновременно с этим перемещают «вперед-назад» в поперечном направлении, создавая валик в форме серпантина. Благодаря этому движению расстояние между затвердевшими ранее участками на внутренней стороне или в области слоя в корне шва постоянно меняется. Подача теплоты к данным затвердевшим участкам является умеренной, так что температуру можно поддерживать в оптимальном температурном диапазоне. В процессе этого, таким образом, сварочный ток ограничивается до максимального значения в диапазоне от 70 до 120 А.
Предпочтительно, чтобы сварочный ток для наплавления слоя в корне шва и/или заполняющего слоя был больше, чем для наплавления упомянутого по меньшей мере одного покрывающего слоя. Сварочный ток для наплавления слоя в корне шва, следовательно, может быть меньше, чем используется для наплавления заполняющего слоя.
Предпочтительные варианты осуществления способа согласно изобретению могут быть выявлены из зависимых пунктов формулы изобретения, а также из описания. Описание разъясняет один иллюстративный вариант осуществления способа и ограничивается существенными признаками изобретения, а также другими обстоятельствами. Чертежи следует рассматривать как источник дополнительной информации. На чертежах:
фиг.1 - вид в перспективе схематичной иллюстрации трубы, как показано в примере, в качестве элемента регистра труб трубчатой стенки;
фиг.2 - схематичная иллюстрация в разрезе соединения, содержащего многослойный сварной шов в месте стыка двух элементов, например двух труб;
фиг.3 и 4 - схематичные иллюстрации последовательности одного или более наплавленных зигзагообразных валиков покрывающего слоя сварного шва;
фиг.5-8 - схематичные иллюстрации в разрезе, на которых показаны варианты расположения нескольких слоев сварного шва;
фиг.9 - график соотношения между силой тока I при наплавлении валика сварного шва и толщиной стенки W; и
фиг.10 - график температуры T на участке Z, находящемся под термическим воздействием, как функции времени t, для различных величин силы сварочного тока I и толщины стенки W.
На фиг.1 показана трубка 11 в качестве примера элемента регистра труб 10 трубчатой стенки, который используют для изготовления стенки котла. Стенка котла содержит стенку топочной камеры, окружающую топочную камеру котла, и наружную стенку, окружающую канал прохождения топочного газа, примыкающий к топочной камере. Стенка котла имеет газонепроницаемую конструкцию.
Часто бывает необходимо, чтобы трубы 11 были соединены друг с другом сваркой герметичным образом, например дуговой сваркой двух задействованных концов труб вольфрамовым электродом в среде инертного газа, например при изготовлении стенки парового котла. В процессе этого соединяют друг с другом трубы 11 соседних регистров 10 стенки котла. Данное соединение осуществляют сваркой, например, вольфрамовым электродом в среде инертного газа. Трубы 11 двух смежных регистров 10 трубчатой стенки соединяют друг с другом кольцевыми швами по стыкам регистров и/или по стыкам перемычек 12 двух смежных регистров 10, посредством сварного шва 13. На фиг.2 показано схематичное изображение такого сварного шва 13. Стык 17 для сварного соединения между двумя элементами 11, 12, подлежащими соединению, имеет треугольное или трапецеидальное сечение и расширяется от внутренней стороны 14 к наружной стороне 15. В процессе соединения двух труб внутренняя часть 14 представлена внутренней стенкой 16, обращенной к технологической среде. Ширина BA стыка 17 с наружной стороны 15 составляет приблизительно 10-12 миллиметров. Ширина BI стыка 17 с внутренней стороны 14 составляет приблизительно 2-4 миллиметра.
Толщина W стенки двух элементов 11, 12, подлежащих соединению, составляет от 5 до 10 миллиметров. Трубы 11 и/или перемычки 12 состоят из самозакаливающегося стального сплава, например из бейнитного или бейнитно-мартенситного стального сплава. В представленном в качестве примера варианте осуществления используемым материалом является сплав T24 (7CrMoVTiB 10-10) с содержанием углерода не менее 0,05 вес.% по массе, например 0,1 вес.%.
Сварной шов 13 состоит из нескольких слоев. Он содержит слой 20 в корне шва с внутренней стороны 14 соединяемых элементов 11, 12. На данный слой 20 в корне шва наносят по меньшей мере один заполняющий слой 21, который, по существу, полностью заполняет стык 17 вместе со слоем 20 в корне шва. Количество заполняющих слоев зависит от толщины стенки. Согласно приведенному примеру заполняющий слой 21 примыкает к наружной стороне 15 и имеет поверхность 22, обращенную в противоположную сторону от слоя 20 в корне шва в поперечном направлении Q сварного соединения и имеющую вогнутую форму. Стык 17 по меньшей мере на 90% заполнен заполняющим слоем 21 и слоем 20 в корне шва.
Поверх заполняющего слоя 21 наносят по меньшей мере один покрывающий слой 23, а предпочтительно - первый покрывающий слой 23а и второй покрывающий слой 23b. Количество наплавляемых валиков материала в каждом слое 20, 21, 23 может варьироваться. Например, на фиг.5 и 6 показаны слои 20, 21, 23, в каждом из которых имеется один валик 24 соответственно, в то время как на фиг.7 и 8 показан один покрывающий слой 23 из двух смежных валиков 24, выполненных в поперечном направлении Q сварного соединения. Первый покрывающий слой 23а на фиг.8 также содержит два валика 24, которые примыкают друг к другу в поперечном направлении Q сварного соединения. Аналогичным образом другие слои 20, 21 могут содержать несколько валиков 24. Количество валиков 24 слоя 20, 21, 23 также может быть больше двух.
Согласно варианту осуществления сварного соединения, показанному на фиг.7 и 8, два валика 24 расположены рядом в одном покрывающем слое 23 или 23а. Расстояние от каждого валика 24 до точки на участке Z, находящемся под термическим воздействием, снаружи центральной плоскости, проходящей через стык 17, является переменным, как схематично показано в примере, в случайно выбранном месте, на фиг.8 стрелками d1 и d2. Следовательно, степень термического воздействия в данном месте также варьируется в процессе наплавления двух валиков 24 покрывающего слоя 23 или 23а. Результатом является асимметрия. В зависимости от того, какой валик 24 наплавляют последним, это может привести к потенциально нежелательной высокой твердости задействованной стороны стыка 17 на участке Z, находящемся под термическим воздействием. В этих случаях, как показано на фиг.8, второй покрывающий слой 23b наносят за один проход, чтобы компенсировать асимметричные температурные воздействия на участке Z, находящемся под термическим воздействием.
В частности, на участке вдоль внутренней стороны 14 сварной шов не должен иметь повышенной твердости из-за формирования мартенсита и вторичного отвердевания, способствующего формированию трещин. В частности, на этом участке твердость должна быть ниже 350 единиц по Виккерсу. Особенно критичными являются два перехода 26 между слоем 20 в корне шва и соответствующим примыкающим к нему элементом 11, 12, а также наплыв 27 в корне шва. В частности, в этих критических точках 26, 27 при повышенной твердости внутреннего участка образование может начаться с трещин.
Наплавление упомянутого по меньшей мере одного покрывающего слоя 23 выполняют с заданными параметрами сварки, такими, что на внутренней стороне 14 в области слоя 20 у корня шва температуру T регулируют на участке Z, находящемся под термическим воздействием, в оптимальном температурном диапазоне порядка 600-1000°С. Согласно приведенному примеру, оптимальный температурный диапазон находится между определяемыми для каждого конкретного материала значениями температуры AC1 и температуры AC3. Нижний предел оптимального температурного диапазона может также составлять приблизительно 100°С, ниже температуры AC1, из-за процессов сепарации. Например, для материала T24 температура AC1 составляет 815°С, а температура AC3 составляет 930°С. Следовательно, при выполнении слоя 20 у корня шва и/или заполняющего слоя 21 повышение твердости на участке, находящемся под термическим воздействием, на наружной поверхности 14 снижается или полностью устраняется, и твердость в данном участке, находящемся под термическим воздействием, уменьшается до приемлемых значений на внутренней стороне 14, причем эти значения в данном случае меньше 350 единиц по Виккерсу.
Согласно приведенному примеру силу сварочного тока I используют в качестве заданного параметра сварки, который задают предварительно при наплавлении по меньшей мере одного покрывающего слоя 23.
Сварочный ток I для сварки упомянутого по меньшей мере одного покрывающего слоя 23 регулируют в соответствии с предварительно заданным нелинейным соотношением с толщиной стенки W, как показано в качественном выражении кривой на фиг.9. Сварочный ток I и изменения сварочного тока возрастают с увеличением толщины стенки W. Это означает, что изгиб кривой K увеличивается с увеличением толщины W стенки.
При направлении покрывающего слоя 23 сварочный ток I регулируют таким образом, что подводимая теплота и теплоотдача через стенки труб 11, соединяемых на участке внутренней стороны 14, находятся в равновесии в пределах диапазона оптимальных температур, между T=AC1 и T=AC3. Получаемые в результате соотношения для каждой толщины стенки W показаны на фиг.10. Температура T на участке Z, находящемся под термическим влиянием, в области внутренней стороны 14, показана для толщины стенки W как функция времени t в периферийной точке вдоль стыка 17. Для каждой величины сварочного тока получаются различные соотношения, так что, используя сварочный ток I в качестве параметра, можно получить семейство кривых.
Чтобы достичь вышеописанного состояния равновесия, силу сварочного тока I задают таким образом, чтобы температура T на участке Z, находящемся под термическим воздействием, превышала температуру AC1 для первого времени t1, причем данное значение меньше предварительно заданного первого временного предела ta. Температура AC1 представляет нижний температурный предел, которого нужно достичь. Кроме того, сварочный ток I регулируют таким образом, чтобы температура T на участке Z, находящемся под термическим воздействием, не превышала верхний температурный предел, предварительно заданный значением температуры AC3, до того момента, как пройдет предварительно заданный второй временной предел tb. Временной интервал Δt между вторым временным пределом tb и первым временным пределом ta достаточно велик, чтобы оператору хватило времени осуществить процесс сварки. Поскольку оператор перемещает электрод вдоль стыка 17, предварительно заданный временной интервал Δt дает достаточно большой период времени для любого оператора сварочного устройства, так что, независимо от индивидуальных привычек оператора, подвод тепла к участку Z, находящемуся под термическим воздействием, достигается в пределах нужного оптимального температурного диапазона между температурой AC1 и температурой AC3.
Как показано в примере на фиг.10, для сварочного тока I подходит, например, сила тока 14. Соответствующая кривая изменения температуры достигает значения температуры AC1 в первый момент времени t1, причем упомянутая температура меньше, чем во время первого временного предела ta, и превышает температуру AC3 лишь во второй момент времени t2, после окончания второго временного предела. Сила тока I3 также подойдет для сварочного тока I.
При выполнении нескольких покрывающих слоев 23а, 23b параметры сварки, в частности сила сварочного тока I, идентичны для всех покрывающих слоев 23а, 23b при одинаковой геометрической форме соединяемых элементов.
Как с одной, так и с двух сторон покрывающий слой 23 может находиться на расстоянии от соответствующего примыкающего элемента 11, 12, причем упомянутое расстояние называют шириной S шва, и в соответствии с приведенным примером оно составляет от 0 до 2 миллиметров.
Валик 24 наплавляемого материала покрывающего слоя 23 или валики 24 покрывающих слоев 23в, 23b наносят не прямолинейно, а подобно движению маятника, в виде зигзагообразных валиков P, как схематично показано на фиг.3 и 4. Во время сварки сварочный электрод и/или сварочную проволоку из присадочного материала перемещают в стыке 17 «по серпантину» или зигзагообразно. В процессе этого отклонение в поперечном направлении Q сварного соединения по меньшей мере в два или в три раза превышает диаметр электрода или диаметр сварочной проволоки. Как правило, если соединяемые элементы состоят из материала одного типа, используют один тип присадочного материала, например WZCrMo2VTiNb для труб из сплава T24. Если стыки сварного соединения изготовлены из разных материалов, технология сварки по изобретению может быть использована при условии, что по меньшей мере один из соединяемых элементов и/или присадочный материал является самозакаливающимся. Согласно приведенному примеру сварочная проволока имеет диаметр от 2,0 до 3,5 миллиметров.
Изобретение относится к способу соединения двух элементов 11, 12 дуговой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа, причем упомянутые элементы состоят из самозакаливающегося стального сплава, например из сплава T23 или T24. Стык 17 образован между элементами, подлежащими соединению, причем упомянутый стык расширяется, в данном случае - от внутренней стороны 14 к наружной стороне 15. Сначала на участке внутренней стороны 14 наплавляют слой 20 в корне шва. Затем наплавляют заполняющий слой 21, примыкающий к слою 20 в корне шва, таким образом, чтобы стык был заполнен по меньшей мере на 90%. Наконец, покрывающий слой 23 наплавляют на заполняющий слой 21, причем параметры сварки предварительно задают таким образом, чтобы температура, находящаяся в диапазоне оптимальных температур, регулировалась с внутренней стороны 14 участка слоя 20 в корне шва.

Claims (22)

1. Способ соединения двух элементов (11, 12) посредством сварки, при котором по меньшей мере один из двух элементов (11, 12) состоит из самозакаливающегося стального сплава, причем способ включает этапы, на которых:
обеспечивают стык (17), проходящий от внутренней стороны (14) к наружной стороне (15), между двумя элементами (11, 12), подлежащими соединению;
наплавляют слой (20) в корне шва на участке внутренней стороны (14);
наплавляют заполняющий слой (21), примыкающий к слою (20) в корне шва;
наплавляют по меньшей мере один покрывающий слой (23), примыкающий к заполняющему слою (21), на участке с наружной стороны (15), с использованием силы тока сварки, при которой с внутренней стороны (14) участка слоя (20) в корне шва обеспечивается температура, соответствующая температуре AC3 для конкретного материала свариваемых элементов (11, 12), или температура приблизительно 600°C или 700°C, или температура AC1 для каждого конкретного материала свариваемых элементов (11, 12).
2. Способ по п. 1, при котором стальной сплав содержит хром в концентрации 1,9-2,6 вес.%.
3. Способ по п. 2, при котором стальной сплав содержит хром в концентрации 2,25-2,5 вес.%.
4. Способ по п. 1, при котором по меньшей мере один валик (24) наплавленного материала по меньшей мере одного покрывающего слоя (23) наносят в виде зигзагообразного валика (Р) по траектории, подобной движению маятника.
5. Способ по п. 1, при котором сила сварочного тока (I) для наплавления упомянутого по меньшей мере одного покрывающего слоя (23) составляет от 70 до 120 А и предпочтительно - от 85 до 95 А.
6. Способ по п. 1, при котором соединяемые элементы (11, 12) представляют собой две трубы (11) или две перемычки (12) регистра труб (10) трубчатой стенки котла.
7. Способ по п. 1, при котором соединяемые элементы (11, 12) имеют толщину стенки (W) менее 10 мм.
8. Способ по п. 1, при котором соединяемые элементы (11, 12) имеют толщину стенки (W) в диапазоне от 5,6 до 6,3 мм.
9. Способ по п. 1, при котором содержание углерода в соединяемых элементах (11, 12) составляет по меньшей мере 0,05-0,10 вес.%.
10. Способ по п. 1, при котором каждый слой (20, 21, 23, 23а, 23b) содержит один или более валиков (24) наплавленного материала.
11. Способ по п. 1, при котором сварочная проволока имеет диаметр от 2,0 до 2,5 мм.
12. Способ соединения двух элементов (11, 12) посредством сварки, при котором используемый при выполнении сварного соединения присадочный материал состоит из самозакаливающегося стального сплава, причем способ включает этапы, на которых:
обеспечивают стык (17), проходящий от внутренней стороны (14) к наружной стороне (15), между двумя элементами (11, 12), подлежащими соединению;
наплавляют слой (20) в корне шва на участке внутренней стороны (14);
наплавляют заполняющий слой (21), примыкающий к слою (20) в корне шва;
наплавляют по меньшей мере один покрывающий слой (23), примыкающий к заполняющему слою (21), на участке с наружной стороны (15), с использованием силы тока сварки, при которой с внутренней стороны (14) участка слоя (20) в корне шва обеспечивается температура, соответствующая температуре АС3 для конкретного материала свариваемых элементов (11, 12), или температура приблизительно 600°C или 700°C, или температура АС1 для каждого конкретного материала свариваемых элементов (11, 12).
13. Способ по п. 12, при котором стальной сплав содержит хром в концентрации 1,9-2,6 вес.%.
14. Способ по п. 13, при котором стальной сплав содержит хром в концентрации 2,25-2,5 вес.%.
15. Способ по п. 12, при котором по меньшей мере один валик (24) наплавленного материала по меньшей мере одного покрывающего слоя (23) наносят в виде зигзагообразного валика (Р) по траектории, подобной движению маятника.
16. Способ по п. 12, при котором сила сварочного тока (I) для наплавления упомянутого по меньшей мере одного покрывающего слоя (23) составляет от 70 до 120 А и предпочтительно - от 85 до 95 А.
17. Способ по п. 12, при котором соединяемые элементы (11,12) представляют собой две трубы (11) или две перемычки (12) регистра труб (10) трубчатой стенки котла.
18. Способ по п. 12, при котором соединяемые элементы (11, 12) имеют толщину стенки (W) менее 10 мм.
19. Способ по п. 12, при котором соединяемые элементы (11, 12) имеют толщину стенки (W) в диапазоне от 5,6 до 6,3 мм.
20. Способ по п. 12, при котором содержание углерода в соединяемых элементах (11, 12) составляет по меньшей мере 0,05-0,10 вес.%.
21. Способ по п. 12, при котором каждый слой (20, 21, 23, 23а, 23b) содержит один или более валиков (24) наплавленного материала.
22. Способ по п. 12, при котором сварочная проволока имеет диаметр от 2,0 до 2,5 мм.
RU2012132210/02A 2011-07-26 2012-07-26 Способ сварки тонкостенных труб посредством закалочной сварки с максимальной температурой RU2559065C2 (ru)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011052161.5 2011-07-26
DE102011052161 2011-07-26
DE102011055282.0 2011-11-11
DE102011055282A DE102011055282A1 (de) 2011-07-26 2011-11-11 Verfahren zum Schweißen von dünnwandigen Rohren mittels Spitzentemperaturanlassschweißen
EP12158733.1 2012-03-09
EP12158733.1A EP2551050B1 (de) 2011-07-26 2012-03-09 Verfahren zum Schweißen von dünnwandigen Rohren mittels Spitzentemperaturanlassschweißen
EP12159733.1 2012-03-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012132210A RU2012132210A (ru) 2014-02-10
RU2559065C2 true RU2559065C2 (ru) 2015-08-10

Family

ID=45833201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132210/02A RU2559065C2 (ru) 2011-07-26 2012-07-26 Способ сварки тонкостенных труб посредством закалочной сварки с максимальной температурой

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9737948B2 (ru)
EP (1) EP2551050B1 (ru)
KR (1) KR101470810B1 (ru)
CN (1) CN103056492B (ru)
DE (1) DE102011055282A1 (ru)
MY (1) MY169971A (ru)
RU (1) RU2559065C2 (ru)
TW (1) TWI527652B (ru)
ZA (1) ZA201205644B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692137C1 (ru) * 2017-06-21 2019-06-21 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Металлический элемент и способ его изготовления

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2883663A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-17 HILTI Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für einen Werkzeughalter
EP2918364B1 (en) * 2014-03-14 2022-08-17 Ansaldo Energia IP UK Limited Process for welding pipe connections for high temperature applications
CA2942849C (en) * 2014-03-28 2020-12-01 Public Joint Stock Company "Transneft" Method for welding of high-strength pipelines with controlled heat input
CN105149742A (zh) * 2015-07-09 2015-12-16 安徽金阳金属结构工程有限公司 一种t23钢管焊接工艺
EP4060272B1 (de) * 2021-03-19 2023-08-02 Steinmüller Engineering GmbH Rohr-/membranwand enthaltend längsnahtgeschweisste rohre
CN114193109B (zh) * 2021-12-12 2022-10-21 哈尔滨驰远电力设备工程有限公司 一种用于燃煤锅炉的激光熔覆管屏及其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1646740A1 (ru) * 1989-05-26 1991-05-07 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Способ сварки разнородных сталей
RU2036763C1 (ru) * 1992-10-07 1995-06-09 Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины Сварочная проволока
RU2279956C1 (ru) * 2004-11-09 2006-07-20 Тверской государственный технический университет Способ изготовления штампа
WO2008113369A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-25 Standardkessel Gmbh Verfahren zur herstellung einer membranwand

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2819517A (en) * 1953-07-30 1958-01-14 Stone & Webster Eng Corp Method of welding pipe ends together
US2812419A (en) * 1955-09-29 1957-11-05 Smith Corp A O Welding procedure for joining aluminum plates
US3745322A (en) * 1969-12-24 1973-07-10 Sumitomo Metal Ind Welding process preventing the bond brittleness of low-alloy steels
US4186864A (en) * 1976-10-29 1980-02-05 Hitachi, Ltd. Method for producing a welded joint
JPS5431062A (en) * 1977-08-12 1979-03-07 Hitachi Ltd Manufacture of structure superior in stress corrosion cracking resistivity
SU697286A1 (ru) 1978-06-02 1979-11-15 Предприятие П/Я А-1147 Флюс дл сварки
JPS55147495A (en) * 1979-05-09 1980-11-17 Hitachi Ltd Butt welding method
US4424436A (en) * 1980-12-29 1984-01-03 American Tank & Fabricating Company Method of forming crucibles for molten magnesium
SU1167235A1 (ru) 1983-12-23 1985-07-15 Предприятие П/Я В-8772 Сталь
FR2621843B1 (fr) 1987-10-16 1990-03-09 Framatome Sa Procede de fixation par soudage d'une tubulure sur un element de paroi de forte epaisseur telle qu'une virole porte-tubulures d'une cuve de reacteur nucleaire
JP3148380B2 (ja) 1992-07-03 2001-03-19 東京瓦斯株式会社 炭化水素水和物の安定化方法
US6336583B1 (en) * 1999-03-23 2002-01-08 Exxonmobil Upstream Research Company Welding process and welded joints
JP3747237B2 (ja) * 2000-05-01 2006-02-22 株式会社神戸製鋼所 耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3827958B2 (ja) * 2001-02-07 2006-09-27 日鐵溶接工業株式会社 チタン又はチタン合金の厚板片面溶接方法
JP4633959B2 (ja) * 2001-05-08 2011-02-16 三菱重工業株式会社 高強度耐熱鋼の溶接継手部及びその溶接方法
JP4254483B2 (ja) * 2002-11-06 2009-04-15 東京電力株式会社 長寿命な耐熱低合金鋼溶接部材及びその製造方法
JP4564245B2 (ja) * 2003-07-25 2010-10-20 新日本製鐵株式会社 溶接金属の低温割れ性に優れた超高強度溶接継手及び高強度溶接鋼管の製造方法
CN101340997A (zh) * 2005-12-22 2009-01-07 埃克森美孚上游研究公司 增强应变性能的管道焊接
JP2008116150A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Dai Ichi High Frequency Co Ltd ボイラ水壁用パネル
DE102008037085B3 (de) * 2008-08-08 2009-08-06 Alstom Technology Ltd. Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9-12% chromhaltigen, martensitischen Stählen
DE102011054718B4 (de) 2011-10-21 2014-02-13 Hitachi Power Europe Gmbh Verfahren zur Erzeugung einer Spannungsverminderung in errichteten Rohrwänden eines Dampferzeugers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1646740A1 (ru) * 1989-05-26 1991-05-07 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Способ сварки разнородных сталей
RU2036763C1 (ru) * 1992-10-07 1995-06-09 Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины Сварочная проволока
RU2279956C1 (ru) * 2004-11-09 2006-07-20 Тверской государственный технический университет Способ изготовления штампа
WO2008113369A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-25 Standardkessel Gmbh Verfahren zur herstellung einer membranwand

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692137C1 (ru) * 2017-06-21 2019-06-21 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Металлический элемент и способ его изготовления
US11364569B2 (en) 2017-06-21 2022-06-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Metal member and method of manufacturing the same
US11833612B2 (en) 2017-06-21 2023-12-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Metal member and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012132210A (ru) 2014-02-10
EP2551050B1 (de) 2023-12-13
MY169971A (en) 2019-06-19
TW201323128A (zh) 2013-06-16
KR20130012943A (ko) 2013-02-05
KR101470810B1 (ko) 2014-12-09
DE102011055282A1 (de) 2013-01-31
US20130248493A1 (en) 2013-09-26
EP2551050A1 (de) 2013-01-30
CN103056492A (zh) 2013-04-24
TWI527652B (zh) 2016-04-01
CN103056492B (zh) 2016-07-06
ZA201205644B (en) 2013-07-31
US9737948B2 (en) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2559065C2 (ru) Способ сварки тонкостенных труб посредством закалочной сварки с максимальной температурой
US7874471B2 (en) Butt weld and method of making using fusion and friction stir welding
CN106232279B (zh) 阶梯式设计焊缝接头坡口
CN103459076B (zh) 堆焊结构和提供堆焊结构的方法
JP5435187B2 (ja) 鋼床版及び鋼床版の製造方法
US20100300379A1 (en) Boiler waterwall panel
CN103878484A (zh) 一种层状双金属复合材料高效对接激光焊接方法
CN102770227A (zh) 焊接接头的制造方法
KR20150107675A (ko) 고온 용례용 파이프 연결부들을 용접하는 프로세스
KR20140142226A (ko) 구조용 강재의 용접방법 및 용접강 구조물
Obeid et al. A parametric study of thermal and residual stress fields in lined pipe welding
CN107598332B (zh) 新型cb2耐热钢中大径管道焊接及热处理工艺
CN113953624A (zh) 一种钢件裂纹焊补方法
CN111716030A (zh) 奥氏体不锈钢结构件与低合金铸钢件的组合焊接方法
CN106903405A (zh) 一种改善p92管道焊接性能的低焊接热输入方法
JP2008105050A (ja) 残留応力低減方法及びその装置
CN110695495A (zh) 用于塔式锅炉现场安装时的水冷壁管的焊接工艺
JP5473796B2 (ja) ステンレス鋼板の溶接方法及び溶接継手
TWI554728B (zh) 合金被覆鍋爐零件
CN110773894A (zh) 一种大拘束度结构组件的焊接热影响区再热裂纹控制方法
RU2643098C2 (ru) Способ дуговой сварки велдолетов из аустенитных сталей к трубопроводу из низкоуглеродистых и низколегированных сталей
RU2643120C2 (ru) Способ дуговой сварки трубопроводов
Tronskar et al. “Live” Repair of Gas Pipeline With Deep Girth Weld Crack
JP6346589B2 (ja) 溶接方法
RU2757447C1 (ru) Способ сварки прямошовных труб большого диаметра

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner