Спосіб зварювання високоміцних сталей аустенітним електродом

Реферат: Винахід стосується зварювального виробництва і може знайти застосування при виготовленні зварних конструкцій і виробів із високоміцних гартівних сталей. Спосіб зварювання високоміцних сталей виконують аустенітним електродом у середовищі захисних газів, і зварний шов піддають різної черговості пластичного деформування та старіння при температурі, що не досягає температури відпуску при термообробці сталей до зварювання. Удосконалення способу зварювання високоміцних сталей аустенітним електродом у середовищі захисних газів досягається зміненням технологічних операцій для підвищення міцності зварного з'єднання. UA 97711 C2 (12) UA 97711 C2 UA 97711 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до зварювального виробництва і може знайти застосування при виготовленні зварних конструкцій і виробів із високоміцних гартівних сталей. Відомий спосіб локальної термомеханічної обробки зварних з'єднань труб, що включає нагрівання зварного з'єднання, зокрема теплом зварювання, деформування шва до товщини основного металу труби та наступне його термічне зміцнення, зокрема після підстужування деформованого шва й ізотермічної витримки в інтервалі температур Аr1-(30-100 °С) протягом часу, що запобігає розпаданню переохолодженого аустеніту (патент України № 31010, C21D9/50, В21С37/08, Бюл. № 7, 2000). Відомо спосіб термомеханічної обробки зварних з'єднань, переважно із високохромистих неіржавіючих сталей з вмістом вуглецю 0,2-0,8 %, який включає локальне нагрівання до температур 720-750 °С, пластичне деформування з обтисканням пуансоном та низькотемпературне відпускання вище температури початку мартенситного перетворення (авт. свідоцтво СРСР № 1636462, Бюл. № 11, 1991 і патент України № 13589, C21D9/50, Бюл. № 2, 1997). Відомо також спосіб виготовлення композитного балона, який включає аргонодугове зварювання вольфрамовим електродом поздовжнього стикового шва циліндричної обичайки із листової середньовуглецевої хромкремніймарганцевої сталі, пічне відпускання її при температурі, не нижчій за 580 °С, кування її поздовжнього шва, зокрема з попереднім і/або супутнім підігріванням, та термічну обробку (загартування і відпуск) після зварювання з нею кільцевими швами двох опуклих днищ (патент України № 83095, F17C1/00, B21D51/16, Бюл. № 11, 2008). Ці способи є аналогами. За прототип прийнято спосіб зварювання високоміцних сталей плавким аустенітним електродом у середовищі інертних газів, згідно з яким використовують дріт з метастабільною структурою, а зварне з'єднання піддають охолодженню до мінусових температур і наступному старінню (авт. свідоцтво СРСР № 568345, В23К9/16, Бюл. № 29, 1977). Недоліком способу, прийнятого за прототип, є складність обробки глибоким холодом з кількагодинною витримкою та знеміцнення високоміцної сталі і, відповідно, зварного з'єднання після високотемпературного старіння. В основу винаходу поставлена задача удосконалити відомий спосіб зварювання високоміцних сталей аустенітним електродом у середовищі захисних газів зміненням сполучення технологічних операцій для підвищення міцності зварного з'єднання. Суть винаходу полягає в тому, що у способі зварювання високоміцних сталей аустенітним електродом у середовищі захисних газів, згідно з яким зварне з'єднання піддають старінню, старіння здійснюють при температурі, що не досягає температури відпуску при термообробці зварюваних сталей, і зварний шов піддають пластичному деформуванню після або перед старінням. Відмінність запропонованого способу полягає у обмеженні температури старіння температурою відпуску при термообробці високоміцних сталей та сполученні старіння з пластичним деформуванням шва. При зварюванні аустенітним електродом високоміцних сталей формується шов з переважно аустенітною структурою металу, міцність якого значно менша за міцність зварюваних сталей. При сполученні старіння і пластичного деформування аустенітного металу шва відбуваються процеси наклепування, перетворення аустеніту в мартенсит, подрібнення структури, виділення зміцнювальних фаз тощо, в результаті чого міцність шва істотно збільшується. При цьому термічна дія на високоміцну сталь чинить додаткове відпускання і знеміцнення її, якщо температура старіння дорівнює або перевищує температуру відпуску сталі до зварювання. При менших температурах знеміцнення сталі практично не відбувається, що зумовлює необхідність виконання старіння при температурах, які не досягають температури відпуску високоміцних сталей. Прикладом запропонованого способу є зварювання у стик загартованої від температури 880 °С і відпущеної при температурі 600 °С високоміцної сталі 30ХГСА товщиною 10 мм зі скошеними крайками. Багатошарове дугове зварювання аустенітним електродним дротом Св08Х20Н9Г7Т у середовищі суміші аргону і вуглекислого газу здійснюють зі швидкістю 18-20 = м/год. при дотриманні струму зварювання 190-220 А, формуючи шви з  В =620 МПа і 02 380 МПа у стані після зварювання та  В =635 МПа і 02 =410 МПа після старіння. Після охолодження з'єднань шви піддають різної черговості старінню і пластичному деформуванню ударним обтисканням. Результати статичних випробувань на розтяг зварних з'єднань, наведені у таблиці, свідчать про досягнення підвищеної міцності аустенітного шва і всього з'єднання та доцільність обмеження температури старіння температурою відпуску високоміцної сталі до зварювання. 1 UA 97711 C2 Таблиця №№ п/п 1 2 3 Міцність з'єднання, МПа Черговість зміцнювальних операцій Старіння при 570-580 °С+ +пластичне деформування Пластичне деформування шва+ +старіння при 570-580 °С Пластичне деформування шва+ +старіння при 620 °С Особливості руйнування при випробуванні 892,4 По ЗС з ОМ 761,2 На відстані 16 мм від шва 690,8 По основному металу Примітка: ОМ - основний метал; ЗС - зона сплавлення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб зварювання високоміцних сталей аустенітним електродом у середовищі захисних газів, згідно з яким зварне з'єднання піддають старінню, який відрізняється тим, що старіння здійснюють при температурі, що не досягає температури відпуску при термообробці зварюваних сталей, і зварний шов піддають пластичному деформуванню після або перед старінням. 10 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2