СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ


RU (11) 2126453 (13) C1

(51) 6 C21D9/50 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.02.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 98101827/02 
(22) Дата подачи заявки: 1998.02.02 
(45) Опубликовано: 1999.02.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 1687635 A, 30.10.91. SU 1613499 A1, 15.12.90. Иванова Б.Г. и др. Сварка и резка чугуна. - М.: Машиностроение, 1977, с.129. SU 829698 A, 15.05.81. SU 973642 A, 15.11.82. US 3966507 A, 26.06.76. US 5407497 A, 18.04.95. RU 2016095 C1, 15.02.94. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью Научно- производственное предприятие "Валок-Чугун", Ветер Владимир Владимирович 
(72) Имя изобретателя: Ветер В.В.; Самойлов М.И.; Бабанов А.А.; Припадчева Н.А.; Носов В.А. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью Научно- производственное предприятие "Валок-Чугун", Ветер Владимир Владимирович 
(98) Адрес для переписки: 398043 Липецк, ул.Терешковой 24-28, Ветер В.В. 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 

Изобретение относится к термической обработке сварных соединений и может быть использовано при изготовлении сварных фасонных изделий из трубных заготовок из чугуна с шаровидным графитом. Технический результат изобретения - обеспечение пластичности и эксплуатационной стойкости сварных соединений изделий из чугуна с шаровидным графитом, полученных электродуговой сваркой. Указанная цель достигается тем, что сварное соединение после окончания сварки и охлаждения нагревают до фиксированной температуры ТнoC в диапазоне 850 - 1000oC, выдерживают при температуре ТнoС в течение времени, определенного из условия 

где - время изотермической выдержки, мин; Тн - температура нагрева, oC, затем от температуры Тн до 600 - 650oC охлаждают со скоростью охлаждения, не превышающей 2oC/мин, дальнейшее охлаждение осуществляют на воздухе. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к термической обработке сварных соединений и может быть использовано при изготовлении сварных фасонных изделий из трубных заготовок из чугуна с шаровидным графитом.

В книге Б.Г. Иванова и др. Сварка и резка чугуна. М. "Машиностроение", 1977 г., стр. 129 описан режим термообработки после заварки дефектов чугунной отливки для обеспечения обрабатываемости сварного соединения и снятия внутренних напряжений. Отливку нагревают до температуры 750 - 820oC, выдерживают при этой температуре в течение времени из расчета 1 час на каждые 30 - 40 мм толщины отливки, но не менее 2 часов, после чего охлаждают вместе с печью до температуры 200 - 250oC и далее на воздухе. Такая обработка не применима для сварных фасонных изделий из трубных заготовок из чугуна с шаровидным графитом, т.к. не обеспечивает пластичность и эксплуатационную стойкость сварного соединения.

В способе изготовления сварных соединений из высокопрочного чугуна, защищенного авт. св. СССР N 1613499, кл. 5 C 21 D 9/50, 1990, Бюл. N 46, термообработка осуществляется следующим образом: после сварки сварное соединение охлаждают на воздухе до температуры 800 - 820oC, при этой температуре выдерживают в течение времени



где - толщина стенки трубы, м;

Cэ - эквивалент углерода,%,

после изотермической выдержки охлаждают со скоростью 10 - 20oC/мин до температуры 600oC и далее охлаждают на воздухе до цеховой температуры. Такая обработка повышает пластичность и ударную вязкость сварного шва и околошовной зоны, но имеет существенный недостаток, т.к. не обеспечивает эксплуатационную стойкость сварного соединения, полученного электродуговой сваркой.

Наиболее близким к заявляемому способу термической обработки сварных соединений выбран способ, описанный в авт. св. СССР N 1687635, кл. C 21 D 9/5, 9/08, 1991, Бюл. N 40. По этому способу для обеспечения равнопрочности металла шва с основным металлом, повышения точности размеров и производительности термического оборудования зону сварного соединения после сварки охлаждают до температуры Ar1 - 350 - 500oC, затем ускоренно нагревают от этой температуры до температуры, лежащей в пределах AC1- AC3, и от этой температуры охлаждают до температуры 200 - 100oC со скоростью, обеспечивающей образование 20 - 25% мартенсито-бейнитной смеси, после чего проводят пластическую деформацию сварного шва на 3 - 5%. Время обработки по этому способу без учета времени охлаждения на воздухе и пластической деформации сварного шва составляет 60 секунд.

Описанный способ не обеспечивает требуемых механических свойств сварного соединения труб из чугуна с шаровидным графитом, так как в околошовной зоне после термообработки сохраняется ледебуритная прослойка.

Цель изобретения - обеспечение пластичности и эксплуатационной стойкости сварных соединений изделий из чугуна с шаровидным графитом, полученных электродуговой сваркой.

Указанная цель достигается тем, то в способе термической обработки сварных соединений, включающем нагрев до температуры выше Ac1, охлаждение от этой температуры с заданной скоростью охлаждения до температуры ниже Ar1 - 50oC и дальнейшее охлаждение на воздухе, сварное соединение нагревают до фиксированной температуры TнoC в диапазоне 850 - 1000oC, осуществляют изотермическую выдержку при этой температуре в течение времени, определяемого из условия



где Tн - температура нагрева oC,

- время изотермической выдержки, мин,

после изотермической выдержки сварное соединение охлаждают до температуры 600 - 650oC со скоростью, не превышающей



где vmax - максимальная допустимая скорость охлаждения от температуры TнoC до 600 - 650oC.

Авторам не известен источник информации, в котором был бы способ термической обработки, включающий отличительные признаки заявленного, поэтому, по их мнению, заявленное техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Реализация заявленного способа термической обработки сварных соединений поясняется на следующих примерах.

Пример 1. Несколько сварных тройников из трубных заготовок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом Ду100 сварены электродуговой сваркой. По окончании сварки и после охлаждения на воздухе сварные тройники из чугуна с шаровидным графитом поместили в печь с температурой 500 - 600oC и далее нагревали до 900oC со скоростью 1,5oC/мин и при температуре 900oC выдержали 16 мин. Затем охладили со скоростью 12 - 13oC/мин до температуры 600oC и далее вынули изделия из печи и охладили на воздухе до цеховой температуры. В результате термообработки получены следующие механические свойства сварного соединения: предел прочности при растяжении b= 390-420 МПа,, угол загиба = 23-26.

Пример 2. В полевых условиях сварены встык две трубы Ду150 из чугуна с шаровидным графитом. С помощью кольцевой горелки сварное соединение нагрели до температуры 1000oC и выдержали в течение 2 мин при этой температуре, затем, не убирая горелки, сварное соединение защитили теплоизоляционным экраном. Через 10 мин, когда температура сварного соединения упала до 600 - 650oC, экран сняли, горелку убрали и далее охлаждение проходило на воздухе до температуры окружающей среды. В результате такой термообработки получены следующие механические свойства сварного соединения b= 390-420 МПа, = 22-27.

В обоих примерах структура околошовной зоны и основного металла одинаковы (ферритная с шаровидным графитом).

Таким образом, заявленный способ термообработки сварных соединений может быть использован как в заводских, так и в полевых условиях. Однородность механических свойств околошовной зоны и основного металла и их повторяемость обеспечиваются тем, что время изотермической выдержки и скорость охлаждения выбираются в зависимости от фиксированной температуры нагрева, которая выбирается в диапазоне 850 - 1000oC.

При времени изотермической выдержки менее



не обеспечивается удаление ледебуритной прослойки в зоне сплавления, наличие которой приводит к снижению пластических свойств сварного соединения. Если же время изотермической выдержки превышает значения



то в результате диффузии углерода из околошовной зоны в металл шва, а также растворения графитовых включений в самом металле шва происходит перераспределение графита, что приводит к охрупчиванию шва и снижению пластических свойств сварного соединения.

Охлаждение со скоростью, превышающей



приводит к снижению пластичности сварного соединения, так как в околошовной зоне и в основном металле появляется перлит. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ термической обработки сварных соединений, включающий нагрев до температуры выше Ac1, охлаждение от этой температуры с заданной скоростью охлаждения до температуры ниже Ar1 - 50oC и дальнейшее охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что сварное соединение нагревают до фиксированной температуры TнoC в диапазоне 850 - 1000oC, осуществляют изотермическую выдержку при температуре TнoC в течение времени, определенного из условия



где Tн - температура нагрева, oC;

- время изотермической выдержки, мин,

после изотермической выдержки сварное соединение охлаждают до температуры 600 - 650oC со скоростью, не превышающей

vmax = 10 x 20,02(Tн -850)C/мин,

где vmax - максимально допустимая скорость охлаждения сварного соединения от температуры TнoC до 600 - 650oC.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru