способ получения сварного соединения

Формула изобретения

1. Способ получения сварного соединения, включающий разделку кромок деталей под сварку с усадочной канавкой в корне шва и заполнение разделки многопроходной автоматической электродуговой сваркой в среде защитных газов с использованием присадочной проволоки, отличающийся тем, что выполняют Y-образную разделку кромок, перед заполнением разделки собирают сварное соединение на прихватках посредством ручной аргонодуговой сварки на токе прямой полярности неплавящимся электродом с использованием присадочной проволоки с хромированной поверхностью, а при заполнении разделки первый проход выполняют вольфрамовым неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки с хромированной поверхностью в среде аргона на токе прямой полярности, второй и последующие проходы выполняют плавящимся электродом из проволоки с хромированной поверхностью в среде гелия на токе обратной полярности, а последний проход выполняют плавящимся электродом из проволоки с хромированной поверхностью в смеси защитных газов из 50% аргона и 50% углекислого газа на токе обратной полярности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выполнения каждого прохода осуществляют механическую зачистку сварного шва.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до сборки сварного соединения на прихватках одну из деталей снабжают перфорированной подкладкой для подачи через ее отверстия аргона в место сварки, которую или закрепляют на упомянутой детали сваркой или выполняют с ней за одно целое.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам получения сварных соединений конструкций из мартенситно- стареющих сталей, и может найти применение при изготовлении ответственных конструкций, например, трубопроводов высокого давления, эксплуатирующихся при криогенных температурах, преимущественно для блоков генераторов ракетных двигателей.

Известна сварка в среде защитных газов, применяемая для защиты расплавленного металла шва от вредного влияния атмосферного воздуха ( Горев И.И. Основы производства жидкостных ракетных двигателей.- М.: 1969 , с. 61).

Известно, что сварка мартенситно-стареющих сталей и сплавов с большим объемным эффектом полиморфного превращения требует ряд мер для предотвращения растрескивания сварных соединений, разупрочнения материалов и т.д., которыми являются, например, сборка на прихватках и заполнение разделки многопроходной сваркой (Справочник по сварке./ Под ред. Н.А. Акулова.- Машиностроение, 1971, т. 4, с.7- 8, 50, 73).

Известен способ получения сварного соединения конструкций, включающий разделку кромок деталей под сварку с усадочной канавкой в корне шва и заполнение разделки многопроходной автоматической электродуговой сваркой в среде защитных газов с использованием присадочной проволоки (авт. св. СССР N 634880, В 23 К 9/16, опубл. 1978 ). Однако в случае сварки деталей, изготовленных из мартенситно-стареющих сталей, невозможно получить качественное соединение.

Решаемая изобретением задача - повышение качества сварного соединения.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, - получение сварного соединения с высокими прочностными свойствами без трещин.

Для решения поставленной задачи в способе получения сварного соединения, включающем разделку кромок деталей под сварку с усадочной канавкой в корне шва и заполнение разделки многопроходной автоматической электродуговой сваркой в среде защитных газов с использованием присадочной проволоки, выполняют Y-образную разделку кромок, перед заполнением разделки собирают сварное соединение на прихватках посредством ручной аргонодуговой сварки на токе прямой полярности неплавящимся электродом с использованием присадочной проволоки с хромированной поверхностью, а при заполнении разделки первый проход выполняют вольфрамовым неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки с хромированной поверхностью в среде аргона на токе прямой полярности, второй и последующие проходы выполняют плавящимся электродом из проволоки с хромированной поверхностью в среде гелия на токе обратной полярности, а последний проход выполняют плавящимся электродом из проволоки с хромированной поверхностью в смеси защитных газов из 50% аргона и 50% углекислого газа на токе обратной полярности. Кроме того, после выполнения каждого прохода осуществляют механическую зачистку сварного шва, а до сборки сварного соединения на прихватках одну из деталей снабжают перфорированной подкладкой для подачи через ее отверстия аргона в место сварки, которую или закрепляют на упомянутой детали сваркой, или выполняют с ней за одно целое.

На чертеже представлена схема сварки, где 1 и 2- свариваемые детали; 3 - перфорированная подкладка, выполненная зацело с деталью 1, 4 - одно из отверстий на перфорированных подкладке 3 для продувки деталей 1 и 2 аргоном; 5 - сварной шов; 6 - усадочная канавка.

Заявленным способом выполняли сварку генератора со статором из мартенситно-стареющей стали ВНС-25. Сборку деталей 1 и 2 со стыковочными кромками, образующими в плоскости сопряжения деталей 1 и 2 Y-образную форму разделки, в которой вертикальная часть Y-образной формы находится в плоскости сварного шва 5 и направлена к его корню, производили на прихватках, выполненных ручной аргонодуговой сваркой (АрДС) с присадочной проволокой ЭП 659, хромированной слоем 10-30 мкм с продувкой аргоном внутренних полостей системы на токе прямой полярности. При этом на генераторе газа выполняли перфорированную прокладку 3, необходимую для подачи через ее отверстия перфорации аргона к месту сварки и предотвращения попадания расплава в магистраль. После сварки перфорированная подкладка 3 остается в сварном соединении. При разделке кромок деталей 1 и 2 предусматривают выполнение усадочной канавки 6 в вертикальной части Y-образной формы разделки для корня сварного шва 5.

Сварку выполняли многопроходную, при этом первый проход выполняли автоматической сваркой на токе прямой полярности в среде аргона с боковой подачей присадочной проволоки ЭП 659 хромированной и с внутренней продувкой аргоном внутренней полости трубопровода через штуцер на генераторе. После первого прохода механически зачищали сварной шов 5 с последующей протиркой обезжиривающим агентом хладоном 113. Второй проход выполняли автоматической сваркой током обратной полярности в среде гелия плавящимся электродом из проволоки ЭП 659 и с внутренней продувкой аргоном. Механически зачищали сварной шов. Третий и последующие проходы (до 6-8) выполняли автоматической сваркой в среде гелия с присадочной проволокой ЭП 659. Полярность обратная. После каждого прохода проводилась механическая зачистка сварного шва. Последний проход выполняли автоматической сваркой в среде газов: аргона (50%) + углекислого газа (50%) с присадочной проволокой ЭП 659. Используется этот прием для достижения оптимальной жидкотекучести ванны, что обеспечивает плотное заполнение разделки в сварном шве 5 и предотвращает появление пористости и трещин в сварном шве 5. Полярность обратная. Усиление сварного шва 5 от 0,5 до 3,5 мм. При прямой полярности деталь 1 и/или 2 подключена к плюсу, электрод - к минусу. При обратной полярности наоборот: деталь 1 и/или 2 - к минусу, электрод - к плюсу.

После сварки сварные швы 5 подвергали УЗК (ультразвуковому контролю). Контроль показал высокое качество полученного соединения без трещин как в шве, так и в околошовной зоне.

Наиболее успешно заявленный способ может применяться при соединении конструкций из мартенситно-стареющих сталей, например, трубопроводов высокого давления, эксплуатирующихся при криогенных температурах, преимущественно для блоков генераторов ракетных двигателей.