Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ НЕПОВОРОТНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ СТЫКОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Область техники

Изобретение относится к сварке и, в частности к способу автоматической сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в горизонтальной плоскости.

Предшествующий уровень техники

В различных отраслях промышленности широко применяется автоматическая сварка неповоротных кольцевых стыков. Значительные трудности при их выполнении представляет собой сварка участков шва «на подъем» и «на спуск». При этом трудности возрастают с толщиной свариваемых кромок. Это связано с тем, что в процессе сварки этих участков происходит стекание металла сварочной ванны, приводящее к получению некачественных сварных соединений.

Известен способ автоматической сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в вертикальной плоскости, согласно которому электрическую дугу периодически отклоняют вдоль стыка поперечным магнитным полем частотой 1-5 Гц и рассчитанной напряженностью.

Применение указанного способа позволяет в ряде случаев получать положительные результаты при сварке участков неповоротных стыков «на спуск» и «на подъем».

Недостатком способа является малый диапазон толщин свариваемых кромок, удерживаемых с его помощью от стекания металла шва. Аналог данного изобретения.

Известен также способ автоматической сварки полукольцевых неповоротных стыков, расположенных в вертикальной плоскости, в котором сварку производят пульсирующим током, при этом электрическую дугу периодически отклоняют поперечным магнитным полем частой 1-5 Гц вдоль свариваемого стыка по направлению сварки «на подъем» и в противоположном направлении при сварке «на спуск», причем отклонение дуги поперечным магнитным полем производят в момент импульсов сварочного тока, а напряженность магнитного поля определяют по соответствующей формуле, приведенной в описании. Аналог данного изобретения.

Указанные технические решения приведены в описании к патенту РФ №2014191 МПК B23K 31/00, 1994 г.

Аналогом предлагаемого изобретения является способ автоматической сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в горизонтальной плоскости. Согласно этому способу перед сваркой изделия (труб) осуществляют стыковку, фиксацию прихваткой по кромкам стыка и сварку в среде защитного газа (CO₂) в присутствии флюса. Сварку ведут плавящимся электродом с разделкой свариваемых кромок в два захода. В качестве флюса применяется втулка, пропитанная флюсом, которая вставлена вовнутрь свариваемого изделия. Сварочная головка вместе с кассетой проволочного электрода вращается вокруг стыка (см. авт. свид. СССР №1632671 МПK В23К 9/02 1991 г. ).

Аналог имеет следующие недостатки: при сварке оператору необходимо следить за подачей электродной проволоки в зону сварки и за дугой; сварка не гарантирует полного провара как корня, так и основного швов; при сварке требуются дополнительные трудозатраты на установку и удаление втулки из полости изделия, при этом не исключено, что при ее удалении отдельные элементы втулки могут попасть в трубопроводную магистраль и повредить ее.

Прототипом предлагаемого изобретения является изобретение по патенту RU №2224630, 27.02.2004, «Способ электродуговой сварки с активирующим флюсом». Изобретение может быть использовано при сварке деталей в любом пространственном положении. На поверхности свариваемых кромок размещают слой флюса и производят сварку по этому слою. Флюс имеет следующий состав, мас. %: активирующий флюс 40-97, термоустойчивый полимер 3-60. Термоустойчивый полимер выбирают из группы: политетрафторэтилен, полиамид, полиимид. Может быть использован термоустойчивый полимер, содержащий 5-40% графита.

Недостатком прототипа является то, что он не имеет визирной канавки между свариваемыми трубами, расположенными в вертикальной плоскости.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать способ автоматической сварки неповоротных стыков, расположенных в горизонтальной плоскости, позволяющий улучшить формирование сварных швов, предотвратить образование прожогов и получить качественное сварное соединение на всем протяжении стыка.

Эта задача решена за счет того, что в способе автоматической электродуговой сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в горизонтальной плоскости, включающем в себя стыковку труб, фиксацию прихваткой по кромкам стыка, нанесение на поверхность кромок свариваемых труб слоя активирующего флюса АФ-71 в виде шихты, растворенной в этиловом спирте, зажигание дуги с вольфрамовым электродом и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок, при этом в процессе подготовки соединения под сварку в стыке между трубами выполняют визирную канавку глубиной 1 мм с углом раскрытия кромок 45°.

Технический результат состоит в получении качественного сварного соединения на всем протяжении стыка.

Примеры осуществления способа

Проводилась автоматическая сварка неповоротных кольцевых стыков цилиндрических изделий (труб) из жаростойкой стали 06X15H6MBФБ-Ш (ВНС-16) с наружным диаметром 100 мм и толщиной стенки 6 мм. Трубы собирались без разделки кромок, но с визирной канавкой глубиной 1 мм с углом раскрытия 45° при вертикальном положении свариваемых изделий. Перед сваркой на одну из труб (неподвижную) закрепляли сварочную головку ГНС-220М таким образом, чтобы ее ось находилась в плоскости свариваемого стыка. Сварка выполнялась неплавящимся электродом на постоянном токе силой 115-120 А при напряжении дуги 10-15 В в среде аргона и при наличии активирующего флюса АФ-71, нанесенного на внешнюю поверхность стыка. Сварка стыка производилась за один проход с постоянной скоростью 3 м/час.

Применение визирной канавки в стыке трубопроводов позволяет наблюдать за перемещением электрода с целью проверки точности его движения перед сваркой. При больших толщинах основного металла особо существенное значение приобретает точность ведения дуги по стыку, так как вследствие «кинжальной» формы проплавления обусловленное наличием активирующего флюса на поверхности свариваемых труб незначительное смещение дуги от линии сварки или небольшой ее перекос приводит к образованию непроваров.

Проведенные металлографические исследования сварного шва на изделиях из стали ВНС-16 показали полный провар по всему сечению и равномерное формирование шва.

Промышленное применение

Изобретение может быть использовано при выполнении неповоротных кольцевых швов, расположенных в горизонтальной плоскости при значительной толщине свариваемых кромок. Предпочтительнее это изобретение может быть использовано при сварке труб из жаростойкого материала типа ВНС-16.