Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб

Классы МПК:B23K28/02 комбинированные способы или устройства для сварки или резки
C21D7/06 путем наклепа и тп 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Учреждение РАН "Институт физико-технических проблем Севера им.В.П.Ларионова СО РАН" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-07-26
публикация патента:

Изобретение относится к области ультразвуковой обработки сварных соединений стыков труб трубопроводов. Способ включает ультразвуковую ударную обработку сварных соединений стыков труб с внутренней стороны стенки трубы в зоне корневого шва на ширину от 30 до 80 мм. Техническим результатом изобретения является снижение остаточных растягивающих напряжений в сварных соединениях стыков труб. 5 ил. способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях   стыков труб, патент № 2444423

Рисунки к патенту РФ 2444423

способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях   стыков труб, патент № 2444423 способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях   стыков труб, патент № 2444423 способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях   стыков труб, патент № 2444423 способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях   стыков труб, патент № 2444423 способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях   стыков труб, патент № 2444423

Изобретение относится к способам снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях стыков труб, при изготовлении трубопроводов, и может найти применение при строительстве магистральных и технологических трубопроводов больших диаметров, как с большей, так и с малой толщиной стенок преимущественно в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности. Способ предусматривает обработку сварных соединений стыков труб поверхностным пластическим деформированием с использованием энергии ультразвуковых колебаний.

В процессе деформирования сварных соединений стыков труб, изготовленных из низколегированных сталей, в результате продольной и поперечной усадки в процессе охлаждения сварочной ванны и околошовной зоны возникают значительные растягивающие напряжения.

Из литературных данных [Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. / Редкол: Г.А.Николаев (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1979. - т.3 / Под. Ред. В.А.Винокурова. 1979. 576 с.] известно, что уровень остаточных сварочных напряжений достигает предела текучести основного металла, такое напряженное состояние металла шва и околошовной зоны является опасным.

Остаточные растягивающие напряжения способствуют возникновению микротрещин, значительно снижают усталостную прочность и повышают склонность к хрупкому разрушению сварных соединений.

По результатам исследований полей остаточных напряжений в сварном соединении стыков труб установлено, что наиболее опасные растягивающие напряжения возникают во внутренних поверхностных слоях стыка трубы, в зоне корневого шва. С наружной стороны труб в околошовной зоне наблюдаются в основном напряжения сжатия.

Для предотвращения разрушения и снижения уровня остаточных сварочных напряжений (ОСН) в сварном соединении прибегают к послесварочным способам обработки. И одним из эффективных способов является ультразвуковая ударная обработка (УУО).

В качестве аналога был рассмотрен способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях металлов в патенте RU № 2281192 C2. Данное изобретение направлено на использовании способа ультразвуковой ударной обработки после процесса сварки на расстоянии 50-150 мм от оси сварного соединения (в зависимости от режима сварки), устанавливая ультразвуковой излучатель под углом 10-20 градусов к плоскости сварного соединения. В результате ультразвуковые колебания воздействуют на процесс кристаллизации металла сварного шва, измельчая и упорядочивая его структуру. Кроме того, ультразвуковые колебания оказывают влияние на температуру металла, устанавливают тепловое равновесие в решетке, а также производят дегазацию процесса.

Недостатком данного способа является то, что при этом способе обработка производится с наружной стороны стенки трубы в зоне действия сжимающих остаточных напряжений. При данном способе происходит увеличение уровня растягивающих остаточных напряжений в зоне корневого шва.

Наиболее близким аналогом является способ обработки сварочных соединений металлов ультразвуком с целью снятия остаточных напряжений (Холопов Ю.В. «Сварочное производство», обработка сварных соединений металлов ультразвуком с целью снятия остаточных напряжений, 1973, № 12, 20-21) /Д1/. Данный способ относится к области обработки сварных соединений металлов поверхностным пластическим деформированием с использованием энергии ультразвуковых колебаний, включающий снятие остаточных сварочных напряжений.

Недостатком данного способа является то, что при обработке сварного соединения металлов нужен дополнительный стержень привода контактного давления с другой стороны обрабатываемого участка, что требует дополнительных усилий.

Отличительными признаками заявленного изобретения от /Д1/ является то, что осуществляют снятие остаточных растягивающих напряжений путем обработки внутренней стороны стенки трубы в зоне корневого шва на ширину от 30 до 80 мм.

Целью заявленного способа является снижение высоких растягивающих остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях стыков труб при помощи ультразвуковой ударной обработки.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковая ударная обработка производится с внутренней стороны стенки трубы, в зоне корневого шва, с шириной участка обработки от 30 до 80 мм (рис.1), соответствующей ширине высоких уровней растягивающих напряжений в зоне корневого шва (рис.2, 3) [Махненко В.И., Великоиваненко Е.А. [и др.] Остаточные сварочные напряжения в зоне кольцевых сварных стыков трубопроводов из аустенитной стали // Автоматическая сварка. 1998. № 11. С32-39; Родионов А.К., Голиков Н.И. Оценка полей остаточных сварочных напряжений кольцевых стыков трубопроводов / Материалы IV Российской научно-технической конференции РЕСУРС И ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ (Электронный ресурс). Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2009. Электрон, оптич. диск, вкладка «Публикации». Режим доступа: http://www.imach.uran.ru/conf/rdmk/rdmk16.htm.].

В результате использования заявленного изобретения техническим результатом является то, что ультразвуковая ударная обработка сварного соединения с внутренней стороны стенки трубы на ширине от 30 до 80 мм способствует перераспределению абсолютных значений остаточных сварочных напряжений от 350 до 650 МПа, что обеспечивает формирование напряжений сжатия на внутренней поверхности сварного соединения трубы (рис.4, 5). Также повышается микротвердость, измельчаются размеры зерен и улучшается структура металла в области корневого шва и околошовной зоны.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ ультразвуковой ударной обработки, включающий снятие остаточных напряжений в сварном соединении стыков труб, отличающийся тем, что снятие остаточных растягивающих напряжений осуществляют путем обработки с внутренней стороны стенки трубы в зоне корневого шва на ширину от 30 до 80 мм.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2444423

patent-2444423.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B23K28/02 комбинированные способы или устройства для сварки или резки

Патенты РФ в классе B23K28/02:
система для термической обработки изделий, содержащая плазменную и/или лазерную обрабатывающую головку, которые могут быть присоединены с использованием одного хвостовика -  патент 2525016 (10.08.2014)
способ сварки трубопроводов без предварительного подогрева стыков -  патент 2521920 (10.07.2014)
комбинированный способ сварки, использующий комбинацию газоэлектрической сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом, и машина комбинированного действия для дуговой сварки -  патент 2506148 (10.02.2014)
способ фрикционно-лучевой сварки -  патент 2504463 (20.01.2014)
способ двусторонней дуговой сварки -  патент 2500509 (10.12.2013)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов -  патент 2492037 (10.09.2013)
способ получения сварных конструкций из литых деталей алюминиевых сплавов -  патент 2482944 (27.05.2013)
способ изготовления толстостенного отвода трубопровода большого условного диаметра, отвод трубопровода и устройство для подготовки под сварку кромок его скорлуп -  патент 2481180 (10.05.2013)
способ изготовления криволинейных сварных ребер жесткости -  патент 2479397 (20.04.2013)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)

Класс C21D7/06 путем наклепа и тп 

Патенты РФ в классе C21D7/06:
труба из нержавеющей аустенитной стали с отличной стойкостью к окислению паром и способ ее получения -  патент 2511158 (10.04.2014)
аустенитная нержавеющая сталь -  патент 2507294 (20.02.2014)
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)
способ упрочнения цилиндрических винтовых пружин -  патент 2462519 (27.09.2012)
способ упрочнения поверхности изделия из стали -  патент 2455368 (10.07.2012)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов -  патент 2451583 (27.05.2012)
способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций -  патент 2447162 (10.04.2012)
способ алюминотермитной сварки рельсов -  патент 2425741 (10.08.2011)
способ сварки рельсов давлением с подогревом -  патент 2425738 (10.08.2011)

Наверх