способ лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6%

Формула изобретения

Способ лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6%, включающий фиксацию свариваемых листов, их сжатие по линии сварки и сварку путем перемещения лазерной головки вдоль свариваемого стыка, отличающийся тем, что осуществляют лазерную сварку листов стали толщиной 5-10 мм, которую ведут со скоростью перемещения лазерной головки 1000-2000 мм/мин при мощности лазерного излучения не менее 8 КВт и обдувом свариваемого стыка со стороны лазерной головки гелием, а с противоположной стороны свариваемого стыка - аргоном, после чего сваренные листы отжигают при температуре 1040-1110°С в течение 50-80 мин, при этом сжатие по линии сварки ведут с усилием сжатия 0,01-1 кг/мм².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сварки листов стали встык лазерным лучом, в частности листов из борсодержащей стали 04Х14ТЗР1Ф-Ш, и может найти применение для изготовления сварных изделий и труб с повышенными требованиями к поглощению нейтронного излучения для объектов атомной энергетики.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ лазерной сварки встык металлических листов, включающий фиксацию свариваемых листов, их сжатие по линии сварки, предварительный подогрев и лазерную сварку путем перемещения лазерной головки вдоль свариваемого стыка (RU 2010115672, В23К 11/00, опубликовано 27.10.2011).

Недостатком известного способа является невозможность его использования для сварки встык листов из борсодержащей стали с содержанием бора до 3,6 мас. %, например стали 04Х14ТЗР1Ф-Ш, толщиной 5-10 мм из-за неэкономичности и сложности осуществления предварительного подогрева свариваемого стыка, а также невозможности избежать склонности металла зоны шва из указанной стали к межкристаллитной коррозии.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание экономичного способа лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6 %, обеспечивающего идентичность химического состава свариваемого металла и металла шва и повышение устойчивости металла шва к межкристаллитной коррозии.

Технический результат достигается тем, что способ лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6 %, включающей фиксацию свариваемых листов, их сжатие по линии сварки и сварку путем перемещения лазерной головки вдоль свариваемого стыка, отличающийся тем, что сжатие по линии сварки ведут с усилием сжатия 0,01-1 кг/мм², лазерную сварку листов стали толщиной 5-10 мм ведут со скоростью перемещения лазерной головки 1000-2000 мм/мин при мощности лазерного излучения не менее 8 КВт и обдувом свариваемого стыка со стороны лазерной головки гелием, а с противоположной стороны свариваемого стыка - аргоном, после чего сваренные листы отжигают при температуре 1040-1110°C в течение 50-80 мин.

Способ по изобретению можно проиллюстрировать следующим примером. Свариванию подвергали сталь 04Х14ТЗР1Ф-Ш (ЧС82-Ш), содержащую следующие компоненты, мас. %: углерод 0,043; кремний 0,38; хром 14,2; бор 1,4; титан 3,3; ванадий 0,18; марганец 0,37; алюминий 0,41; никель 0,015; фосфор менее 0,02; железо - остальное, и 04Х14Т5Р2Ф-Ш (ЧС82М), содержащую следующие компоненты, мас. %: углерод 0,038; кремний 0,32; хром 15; бор 3,0; титан 6,4; ванадий 0,28; марганец 0,41; алюминий 0,43; никель 0,28; сера менее 0,015; фосфор менее 0,015; железо - остальное. Листы стали толщиной 6±0,2 мм и 9,5±0,2 мм размером 80 750 мм без разделки шва горизонтально фиксировали в кондукторе с сжатием по линии сварки с усилием 0,5 кг/мм, которое контролировали динамометром. Со стороны размещения лазерной головки свариваемые листы с зоне сварного шва обдували гелием, а с противоположной стороны свариваемого стыка - аргоном с расходом 15-20 л/мин.

Сваривание листов вели без дополнительного нагрева за один проход в режиме сквозного проплавления волоконным лазером мощностью 8-10 КВт при мощности лазерного излучения 8,4-8,6 КВт и скорости перемещения лазерной головки вдоль свариваемого стыка листов 1500-1600 мм/мин.

Заданные режимы сваривания обеспечивают полное проплавление стыка свариваемых листов, отсутствие их коробления, минимальные значения внутренних напряжений в металле шва и околошовной зоне и идентичность химического состава свариваемого металла и металла шва. Обдув инертными газами в условиях высокой мощности лазерного излучения обеспечил отсутствие изменения химического состава свариваемого металла в сварной зоне.

Для полного снятия напряжений в металле и для протекания диффузионных процессов сваренные листы дополнительно подвергали термообработке по режиму 1100°С в течение 60 мин с последующим охлаждением на воздухе. В результате осуществления способа по изобретению были получены сваренные листы стали с высоким содержанием бора в сварном шве, которые показали устойчивость к межкристаллитной коррозии, что допускает их использование для объектов атомной энергетики, к которым предъявляются повышенные требования по поглощению нейтронного излучения.