способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей

Классы МПК:C21D9/50 для сварных швов 
C21D1/55 испытания на закаливаемость, например определение конца закалки
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2003-12-01
публикация патента:

Изобретение относится к области машиностроения при изготовлении сварных деталей, в частности при ремонте шаровых газовых кранов. Отжиг для снятия сварочных напряжений выполняют при 450-500°С, но с увеличенной выдержкой до 4,5-5,0 ч. Это предотвращает выделение в микроструктуре сталей грубой карбидной сетки, которая определяет падение ударной вязкости. Температуру оптимизируют с помощью термообработки и испытания пробных ударных образцов. Технический результат: стабилизируются удовлетворительные значения ударной вязкости, устраняются задержки в производстве ремонтных работ шаровых кранов. 1 табл.

Формула изобретения

Способ изготовления сварных деталей машин из низкоуглеродистых сталей, включающий изготовление деталей под сварку, их сварку и отжиг, определение на образцах ударной вязкости, отличающийся тем, что перед отжигом деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°С, но не ниже 450°С с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сварных деталей.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области машиностроения и может применяться при изготовлении сварных деталей машин из сталей, в частности из стали марки 09Г2С или аналогичных ей по химсоставу. Сталь 09Г2С широко применяется, например, при изготовлении шаровых газовых кранов типа "Борзиг", "Кобе", "ДУ", где основные узлы изготавливают сварными.

С целью устранения сварочных деформаций и напряжений сварные изделия отжигают. Это позволяет повышать сопротивление хрупким разрушениям, особенно при низких температурах эксплуатации. При изготовлении шаровых газовых кранов испытания сварных соединений выполняют при минус 60°C на ударных образцах с острым концентратором радиуса 0,25 мм. При этом образцы отбирают от свариваемых деталей и сварного соединения.

Руководящим документом РД РТМ 26-07-246-80 "Проектирование, изготовление и правила контроля сварных соединений стальной трубопроводной арматуры" предусмотрен отжиг после сварки низкоуглеродистых низколегированных сталей при температуре 600-650°C. При этом наблюдается случай пониженных значений ударной вязкости сталей. В книге: В.М.Сагалевич. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение. 1974. 249 с. - рассматриваются температуры отжига от 500°C до 800°C с выдержкой до 4 ч.

Однако не учитывается при таком высоком отжиге возможность снижения ударной вязкости низкоуглеродистых конструкционных сталей за счет выделения хрупких карбидов по границам зерен - - карбидной сетки (Кс). Например, при испытании на межкристаллитную коррозию низкоуглеродистых коррозионностойких сталей (12Х18Н10Т и других) по ГОСТ 6032-89 делают специальный правоцирующий нагрев как раз при температуре 640-660°C с целью выделения карбидов по границам зерен.

За ближайший аналог взят способ изготовления сварных деталей машин с отжигом по РД РТМ 26-07-246-80.

Недостаток ближайшего аналога: высокий отжиг при температуре 600-650°C не гарантирует достаточную ударную вязкость сталей, подвергающихся сварке, т.к. возможно выделение карбидной сетки в их микроструктуре.

Задача изобретения: обеспечить стабильность высоких значений ударной вязкости свариваемых сталей и отсутствие в их микроструктуре грубой карбидной сетки.

Поставленная задача решается тем, что перед отжигом сваренных деталей изготавливают опытную партию ударных образцов из сталей, подвергающихся сварке в деталях, отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой не менее 4 ч, определяют ударную вязкость и балл карбидной сетки факультативно, оценивают значения ударной вязкости, при необходимости температуру отжига корректируют, отжигают промышленную партию сваренных деталей.

Таким образом, отсутствие грубой карбидной сетки будет определяться снижением температуры отжига, а снятие сварочных напряжений - увеличенной выдержкой при отжиге.

Для реализации способа выполняют операции.

1. Изготавливают детали под сварку и одновременно - ударные образцы из тех же сталей.

2. Отжигают образцы при температуре ниже 500°C, но не ниже 450°C с выдержкой 4,5-5,0 ч.

3. Испытывают образцы с определением ударной вязкости.

4. На микрошлифах испытанных образцов (выборочно) определяют балл карбидной сетки по ГОСТ 8233-56.

5. Оценивают значения ударной вязкости на соответствие требованиям конструкторской документации.

6. Оценивают отсутствие в микроструктуре грубой карбидной сетки баллов 4...6.

7. При необходимости корректируют температуру отжига и отжигают промышленную партию сварных деталей.

8. Контролируют ударную вязкость.

Способ проверен практически путем термообработки ударных образцов, изготовленных из листовой стали 09Г2С с припуском под шлифовку после отжига. Часть образцов отжигали при температуре 650°C с выдержкой 2,0-2,5 ч, другая часть - без отжига. Для сравнения другую партию образцов предварительно нормализовали. Образцы изготовлены типа IX по ГОСТ 6996-66, поперечный надрез радиусом 0,25±0,025 мм выполнен методом оптико-шлифовки. Ударный изгиб образцов выполнен при температуре минус 60°C на копре мощностью 150 Дж. Результаты, показанные в таблице 1 по усредненным данным, подтверждают развитие в структуре стали карбидной сетки и, соответственно, падение ударной вязкости после высокотемпературного отжига при 650°C.

Таблица 1

Влияние отжига на ударную вязкость при отрицательной температуре и микроструктуру стали 09Г2С
ТермообработкаОбразец, № KCV-60 Дж/см2 Kc, балл
Нормализация Отжиг. 650°C 2-2,5 ч    
-- 127,02; 3
-- 235,02; 3
-- 325,04
-- 424,02
-- 532,02
-- Среднее28,62,6
-+ 65,74; 5
-+ 75,74; 5
-+ 823,03; 4
-+ 93,43; 4
-+ 106,14; 5
-+ Среднее8,84,1
+- 1152,04; 5
+- 1250,02; 3
+- 1365,02; 3
+- 1454,04
+- 1566,04,5
+- Среднее57,43,6
++ 1649,03; 4
++ 178,74; 5
++ 1838,04; 5
++ 1984,03; 4
++ 205,74; 5
++ Среднее37,84,1
Примечание: с термообработкой (+), без термообработки (-)

Технический результат предлагаемого способа заключается в возможности стабилизировать значения ударной вязкости на уровне, удовлетворяющем требованиям конструкторской документации, в частности, для шаровых газовых кранов для деталей из стали 09Г2С - не менее 25 Дж/см2 (KCV-60). Это позволяет устранить "сбои" в производстве при ремонтных работах шаровых кранов или при изготовлении другой техники с применением сварки низкоуглеродистых сталей.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2247786

patent-2247786.pdf

Класс C21D9/50 для сварных швов 

способ термической обработки сварных стыков рельсов -  патент 2524526 (27.07.2014)
способ аргонодуговой обработки сварных соединений, полученных линейной сваркой трением -  патент 2524037 (27.07.2014)
способ внепечной термообработки сварных изделий -  патент 2518813 (10.06.2014)
способ лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6% -  патент 2510627 (10.04.2014)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов -  патент 2492037 (10.09.2013)
способ охлаждения зоны сварки рельса, устройство для охлаждения зоны сварки рельса и сварное соединение рельса -  патент 2485187 (20.06.2013)
способ термической обработки сварных труб -  патент 2484149 (10.06.2013)
способ снятия остаточных напряжений в кольцевых сварных соединениях металлов при сварке под флюсом и устройство для его реализации -  патент 2477202 (10.03.2013)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)
устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в процессе сварки -  патент 2469108 (10.12.2012)

Класс C21D1/55 испытания на закаливаемость, например определение конца закалки

способ контроля и управления непрерывной термообработкой -  патент 2518039 (10.06.2014)
способ определения полосчатой структуры металла листового проката феррито-перлитных сталей -  патент 2439169 (10.01.2012)
способ определения границ фазовых переходов при перлитном превращении -  патент 2433190 (10.11.2011)
способ оценки работоспособности труб из малоуглеродистой низколегированной стали -  патент 2418076 (10.05.2011)
способ термической обработки изделий из стали и сплавов -  патент 2413777 (10.03.2011)
метод управления остыванием стального листа -  патент 2363740 (10.08.2009)
способ оценки влияния технологических параметров на устойчивость переохлажденного аустенита -  патент 2337145 (27.10.2008)
способ определения устойчивости переохлажденного аустенита -  патент 2312904 (20.12.2007)
способ определения причины пониженной ударной вязкости низкоуглеродистых сталей -  патент 2281975 (20.08.2006)
способ определения качества микроструктуры стали -  патент 2248403 (20.03.2005)
Наверх