Спосіб обробки зварного з’єднання сталей

Винахід відноситься до зварювального виробництва і може знайти застосування при виготовленні зварних конструкцій і виробів із сталей, зокрема, високоміцних гартівних. Відомо спосіб термічної обробки зварних з'єднань, який здійснюють шляхом повторного нагрівання металу шва за допомогою дугового зварювання, тобто розплавлювання, неплавким електродом в середовищі інертних газів з досягненням температури ділянки перегріву зони термічного впливу 300-550°С (патент №47458,15.07.2002, Бюл. №7) - аналог. Відомо спосіб обробки зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, одно- чи багаторазовим дуговим нагріванням, уникаючи, а також здійснюючи підплавлення (патент № 46087,15.05.2002 Бюл. №5), який прийнято за прототип. Недоліком наведених відомих способів є те, що повторне, особливо багаторазове розплавлення металу шва викликає небезпеку утворення в ньому пор, а уникнення підплавлення потребує механізму поперечних переміщень електроду, певних навичок і супроводжується прискореним охолодженням, внаслідок якого зварне з'єднання може ставати більш загартованим або залишатися недостатньо відпущеним. В основу винаходу покладено завдання удосконалення відомого способу обробки дугою зварного з'єднання за рахунок збільшення часу термічної дії дуги і уповільнення охолодження, що дозволяє підвищити тріщиностійкість зварних з'єднань гартівних сталей. Суть винаходу полягає в тому, що в способі обробки зварного з'єднання сталей, переважно гартівних, дуговим нагріванням електродом, дугове нагрівання зварного з'єднання здійснюють опосередковано, піддаючи прямій дії дуги прилеглі до нього ділянки металу при зміщенні електроду від осі зварного з'єднання на відстань, не меншу за 0,5 ширини останнього. Дугою поза зварним з'єднанням діють з одного або двох боків, одно- або кількаразово, без чи з розплавленням металу, яке можна здійснювати більше разів, ніж шов. Відстанню зміщення електроду від шва можна регулювати параметри термічного циклу обробки зварного з'єднання температура нагріву може бути нижче і вище температур фазових перетворень металу шва. Дія дуги поза зварним з'єднанням унеможливлює повторне, в багатьох випадках шкідливе, розплавлення металу шва, уповільнює нагрівання та охолодження зварного з'єднання, чим збільшує час перебування останнього в нагрітому під час обробки стані. Внаслідок такої обробки метал зварного з'єднання стає менш загартованим або більш відпущеним, набуває менші твердість і напруженість, що підвищує пластичні властивості та тріщиностійкість зварного з'єднання. Прикладом запропонованого способу є аргонодугова обробка вольфрамовим електродом зварних з'єднань шириною 4-5 мм зразків типу «Інплант» із гартівної хромкремніймарганцевої сталі 30ХГС з Ас1=735°С і Ас3=850°С, які піддавалися випробуванням на уповільнене руйнування. Зварювання і обробку здійснювали на установці АРК-1 з випрямлювачем ВСВУ-315, випробування - на спеціалізованій установці. Обробки охолоджених після зварювання зразків виконували зі зміщенням на 6-9мм від осі шва і без зміщення електроду. За допомогою вольфрамреній-вольфрамренієвої термопари ВР 5/20 і осцілографа НІ05 записували термічні цикли обробки зварних з'єднань. Охолоджені зразки навантажували при випробуваннях на уповільнене руйнування розтяговим зусиллям до 0,9 s02 основного металу, тріщиностійкість зварних з'єднань визначали за часом до руйнування навантажених зразків. Уповільнене руйнування зварного з'єднання свідчить, що метал його є загартованим. Основні результати експериментів наведено в таблиці, де варіанти 1 і 2 відносяться до запропонованого способу обробки, 3 - до прототипу та аналогу, 4 (без обробки) надано для визначення ефективності обробок. Із таблиці видно, що зміщення електроду при обробці за межі зварного з'єднання дає змогу збільшити час перебування зварного з'єднання в нагрітому стані та зменшити швидкість охолодження при температурах мінімальної сталості аустеніту 600-400°С, завдяки чому збільшується час до руйнування зварного з'єднання, тобто підвищується тріщиностійкість його. Опосередковане дугове нагрівання зварного з'єднання вище Ас 3, коли метал, зазнає фазові перетворення (варіант 2), є ефективнішим за дугове нагрівання нижче Ас1, коли фазові перетворення не відбуваються, а має місце короткочасний відпуск (варіант 1). Таблиця Темп ерату ра Час Змі щення нагрів у Шв идкість Час до перебу в ання Наяв ність електр оду , ру йнув ання, п/п зв арного охолодж ення, обробк и в ище 150°С, MM хв з'єднання, 600-400°С/с с °С 1 Бу ла 8-9 700 -* 220 50 2 -“6-7 980 7 250 87 3 -“0 >1300 12 105 15 Без 4 2 обробк и ПРИМІТКА: * - Визначення шв идкості охоло джен ня неау стенітизов аного металу не має сенсу. Обробки за заявленим способом можуть частково або повністю заміняти енергоємний пічний відпуск, особливо як проміжний.