Спосіб зварювання аустенітної нержавіючої сталі

Спосіб зварювання аустенітної нержавіючої сталі, при якому метал, що зварюється, перед зварюванням нагрівають протягом короткого часу Винахід відноситься до зварювального виробництва, а саме, до способів поліпшення структури шва і основного металу, усунення зварювальних напруг, деформацій, схильності до міжкристалитноі корозії (МКК) після впливу зварювального термодеформаційного циклу і може бути використаний в різних галузях машинобудування при зварюванні листових металоконструкцій Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб зварювання аустенітної нержавіючої сталі, при якому метал, що зварюється, перед зварюванням нагрівають протягом короткого часу до 1200-1380°С і швидко охолоджують (див Заявка Японії №54-83646, кл 12В102, (В23К31/00), заявл 16 12 77, №52-152029, опубл 3 07 79) - обраний за прототип Основним недоліком цього способу є складність його реалізації і необхідність додаткових витрат енергії для нагрівання металу В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу зварювання аустенітної нержавіючої сталі шляхом того, що під виконуваним звареним швом і зоною пластичних деформацій «2Вп», розташовано теплопоглиначи, що приводить до зниження рівня залишкових зварювальних напруг і деформацій металу, що зварюється, зводить до мінімуму структурні перетворення в металі шва та біляшовної зони, зниження імовірності утворення метастабільних структур і зв'язану з цим нестабільність розмірних характеристик виро до 1200-1380°С і швидко охолоджують, який відрізняється тим, що рідкий метал зварювальної ванни і зони «2Вп» охолоджують до температури навколишнього середовища (~20°С) у процесі зварювання, зі швидкістю Wo= 75-100 град/сек в інтервалі температур 500-600°С, але не більш 150 град/сек в інтервалі температур 500-600°С, у охолоджуваній зоні розміром не менш «ЗВп» теплопоглиначами, розташованими під виконуваним звареним швом і зоною пластичної деформації бу в часі (періоду релаксації) Поставлена задача досягається тим, що в способі зварювання аустенітної нержавіючої сталі, при якому метал, що зварюється, перед зварюванням нагрівають протягом короткого часу до 1200-1380°С и швидко охолоджують, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, рідкий метал зварювальної ванни і зони «2Вп» охолоджують до температури навколишнього середовища (~20°С) у процесі зварювання, зі швидкістю \л/0=75-100град/сек в інтервалі температур 500-600°С, але не більш 150град/сек в інтервалі температур 500-600°С, в охолоджуваній зоні розміром не менш, як «ЗВп» теплопоглиначами, розташованими під виконуваним звареним швом і зоною пластичної деформації Охолодження зі швидкістю \л/0=75-100град/сек при 500-600°С попереджає появу небажаних структур (карбідів, сульфідів, силікатів, а-фази), у критичному інтервалі температур 450-800°С, дозволяє знизити імовірність появи метастабільного амартенситу, зменшує, деформації, підвищує стабільність геометричних характеристик виробу в часі Розмір охолоджуваної зони повинний бути не менш,як «ЗВп» Запропонований спосіб дозволяє не нагрівати вироб перед зварюванням, а потім охолоджувати Вироб нагрівається і охолоджується з потрібною оптимальною швидкістю безпосередньо в процесі зварювання ю (О (О 62165 Суть винаходу пояснюється ілюстративним матеріалом, де на фіг 1 зображено пристрій для реалізації способу зварювання аустенітної нержавіючої сталі, на фіг 2 - забруднення шва і основного металу неметалічними включеннями (природне охолодження на повітрі), на фіг 3 - карбіди між зернами лінії сплавлення (природне охолодження на повітрі), на фіг 4 - структура шва і біляшовної зони при реалізації способу зварювання, зі штучним охолодженням, на фіг 5 - графік залишкових напруг у з'єднанні при природному охолодженні на повітрі, на фіг 6 - графік залишкових напруг у з'єднанні при зварюванні зі штучним охолодженням Спосіб зварювання аустенітної, нержавіючої сталі реалізується на пристрої, (фиг 1) що містить коритоподібний ложемент-кондуктор 1 (теплопоглинач), який складається з ребер 2 у вигляді ґрат, що не торкаються дна ложемента-кондуктора 1, чарунки з пористим матеріалом (скловатою) З, чарунків з охолоджуючою рідиною 4, аераторів 5 для підведення активуючого газу (СОг, стиснутого повітря) до біляшовної зони металу, що зварюються, 6, притиски 7 для надійної фіксації металу, що зварюється, паровідводи 8 для виведення пари, що утворилась, і активаційного газу Спосіб реалізується наступним чином На ложемент-кондуктор 1 укладається метал 6 і фіксується за допомогою притисків 7, по трубкахаераторах 5 в охолоджуючу рідину 4 подається активуючий газ (СОг, стиснене повітря) Активований (вируючий) шар охолоджуючої рідини, контактуючи з біляшовною зоною металу, що зварюється, 6, активно поглинає паразитне тепло зварювання в біляшовній зоні Середня швидкість охолодження біляшовной зони \л/0=75-80град/сек в інтервалі температур 500-600°С (у залежності від подачі активуючого газу, в охолоджуючу рідину) Пористий матеріал 3, просочений охолоджувачем, контактує з розплавленим металом шва 9, під впливом високої температури рідкого металу пористий матеріал оплавляється, захищаючи зворотний бік шва склом від потрапляння вологи в область шва Jir. І Приклад конкретного виконання На лист товщиною 1,7мм з аустенітної сталі 10Х13М18Д (ТУ14-15-315-93) розміром 300х200мм наварювали валик, у кондукторі-охолоджувачі із твердим закріпленням крайок листа на відстані І_=45мм від осі шва, з охолодженням зворотного боку листа і без охолодження Відстань L установлюється розрахунковим шляхом для попередження деформації з площини (кутової деформації) Як охолоджувач використовували ванну з технічною водою, у якій розташовували трубку-аератор (під звареним швом) для подачі стиснутого повітря в воду Зварювання виконували відкритою дугою в середовищі аргону на режимі сила зварювального струму ІСВ=75А, ІІЛ=18В, VCB=35M/4 Залишкові напруги контролювали неруйнівним методом (по появі магнітної а-фази), приладом ФП -1М, ДСТ 11878-66 Структуру шва і біляшовної зони вивчали на мікроскопі МІМ - 8М, зварені зразки труїли реактивом Амберга, термічним методом і методом «AM» ДСТ 6032-84 При розгляді епюр залишкових напруг видно, що при зварюванні без охолодження (фіг 5) залишкові напруги, що розтягують, аОСт-710МПа) перевищують границю текучості сталі ат=345МПа) у 2 рази (прогин листа т0Ст=19,2мм), період релаксації 39 годин, при застосуванні охолодження (фіг 6) залишкові напруги, що розтягують, а0Ст-655МПа) перевищують границю текучості статі ат=345МПа) у 1,8 рази (прогин листа т0Ст-3,4мм), період релаксації 2 години Порівнюючи мікроструктури з'єднання видно, що при зварюванні без охолодження (фіг 2) шов і основний метал мають включення оксидів марганцю, виділення карбідів хрому (фіг 3), між зернами лінії сплавлення, зварене з'єднання схильне до міжкристалитної корозії МКК Охолодження при зварюванні зі швидкістю \л/0=75-100град/сек при 500-600°С виключає появу негативних структур при впливі зварювального термодеформаційного циклу (фіг 4) 62165 Фи- 5 t aocT МПа 655 f V 2 \ б/ / 0 \s V 180ФїГ 6 Комп'ютерна верстка О Гапоненко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119