книги / Производство сварных конструкций (Изготовление в заводских условиях)

В районе расположения шва поверхности свариваемых полу­ цилиндров должна быть зачищена от заусенцев и окалины для свободного перемещения формирующих шов устройства.

Взависимости от марки стали, способа ЭШС, ее режима и способов фиксации деталей угол раскрытия зазора между деталя­ ми по длине должен составлять 1-2° с тем, чтобы компенсировать возрастающею к концу шва поперечную усадку металла шва.

Вначале шва приваривают карман в виде скобы для того, чтобы начало шва, где из-за неустановившегося процесса электрошлаковой сварки, вывести за пределы основного сварного соединения. В конце шва приваривают выходные планки. В за­ зор между ними выводят шлаковую ванну при завершении про­ цесса сварки.

После сварки начальный и конечный участки шва вместе с карманом и выводными планками, а также скобы удаляют газовой резкой с последующей абразивной зачисткой мест крепления.

Оба продольных шва целесообразно выполнять одновременно двумя сварочными аппаратами.

Обечайки с одним продольным швом (рис. 7.15) получают гибкой на вальцах. Лист после обрезки нагревают до 1000 - 1050 °С и вальцуют до замыкания стыка, оставляя недовальцованны-

ми плоские участки шириной 100-^-150 мм. После остывания обечайки, стык закрепляют скобами, и термической резкой вы­ резают зазор под электрошлаковую сварку. Далее процесс свар­ ки выполняют аналогично изложенному выше.

Соединения, выполненные электрошлаковой сваркой должны пройти термическую обработку для улучшения структуры шва, повышения пластичности и снижения уровня остаточных на­ пряжений. Обычно эту операцию совмещают с операцией ка­ либровки обечайки.

При сварке гнутых под прессом полуцилиндров, обечайка получается достаточно правильной формы, и последующая ка­ либровка необязательна, в то время как обечайки, полученные вальцовкой, требуют, как правило, правки. Калибровку произ­ водят после нагрева до температуры 1000-^1050 °С. Охлаждение обечайки на воздухе в процессе калибровки соответствует ре­ жиму нормализации. После охлаждения ниже 700°С обечайку помещают в печь для более медленного охлаждения, соответст-

223

вующего режиму высокотемпературного отпуска, для предот­ вращения появления остаточных напряжений из-за неравномер­ ного охлаждения стенки по толщине.

При термической обработке корпус сосуда устанавливают так, чтобы исключить возможность его деформирования под действием собственной массы. Перепад температур по толщине стенки при нагреве и охлаждении не должен превышать 50 °С.

Окончательный контроль качества сварных соединений сосу­ дов, подвергающихся термической обработке, должен прово­ диться после термической обработки.

Кольцевые швы выполняют многослойными, сваркой под флю­ сом. Полное проплавление при многослойной сварке обеспечивают укладкой в разделку нескольких подварочных слоев с внешней сто­ роны (рис. 7.17), зачисткой корня шва и последующего наложения внутреннего подварочного шва. После этого производят многослой­ ное заполнение разделки с внешней стороны.

Рис. 7.17. Последовательность заполненияразделки Колычевых сты­ ков:1 - корневой слой; 2 - подварочный слой; 3 -заполняющий слой.

Уменьшение угла разделки кромок позволяет значительно сократить объем наплавленного металла и повысить экономиче­ скую эффективность процесса сварки. Поэтому, все большее количество предприятий осваивают технологию сварки соеди­ нений с щелевой или узкой разделкой. Следует иметь в виду, использование такой технологии для кольцевых стыков требует решения проблемы точного слежения за положением стыка в процессе сварки. При сварке металла большой толщины необ­ ходимое количество слоев наплавленного металла (проходов) может доходить до двух сотен. Столько же оборотов должна совершить обечайка. В этих условиях даже незначительное от-

2 2 4

ях применение ЭШС становится экономически оправданным для сварки кольцевых стыков.

Сборка кольцевого стыка под электрошлаковую сварку долж­ на быть достаточно точной. Местное смещение криволинейных кромок более 3 мм может привести к нарушению уплотнения между формирующей подкладкой или ползуном и стенкой обе­ чайки, что может привести к вытеканию шлаковой ванны. По­ этому перед сборкой обычно внешнюю и внутреннюю поверх­ ности каждой из обечаек протачивают на ширину 70-е-100 мм от торца (рис. 7.20).

704-1ОО

Рис. 7.20. Технологические проточки в обечайках под электро­ шлаковую сварку.

Так же осуществляют подготовку стыка обечайки с днищем. Со­ бирают стык с помощью планок, которые устанавливают "на ребро" поперек кольцевого стыка и приваривают к поверхности обечаек (рис. 7.21).

Если в качестве внутреннего формирующего устройства ис­ пользуют медные охлаждаемые подкладки, изогнутые по радиу­ су свариваемого изделия, то внутри обечайки дополнительно устанавливают скобы временного крепления. Подкладки заводят в отверстия скоб и закрепляют клиньями либо винтовыми при­ жимами.

Электрошлаковую сварку кольцевого шва начинают на вспо­ могательной пластине, ввареной в зазор стыка (рис. 7.21 а). По­ сле заварки примерно половины окружности стыка (рис. 7.21 б), сварщик резаком удаляет из зазора начало шва до полного уст­ ранения непровара и придает торцу шва наклонный срез, облег-

227

чающий выполнение замыкания шва (рис. 7.21 в). Усадочную раковину либо выводят в специальный прилив в наружном пол­ зуне, либо выплавляют и заваривают вручную.

А" А

Ползун

Рис. 7.21. Схема закрепления подкладок при сборке стыка: 1 - прокладка; 2 - скоба; 3 - винтовой прижим.

Днища изготавливают штамповкой под прессом круглой за­ готовки, предварительно вырезанной из целого листа, если по­ зволяют размеры, либо штамповкой сваренной из нескольких листов карты и последующей механической обработки торцов.

Пластина	Вырезка начала	Медная
для начала	шва резаком	подкладка	Ползун
сварки

а

б

в

Рис. 7.21. Последовательность операций при электрошлаковой сварке кольцевого стыка.

228

Изготовление толстостенных сосудов связано с большой энергоемкостью процесса, обусловленной необходимостью на­ грева металла для выполнения операций гибки и термической обработки после сварки.

В качестве альтернативы следует рассмотреть технологию изготовления толстостенных обечаек из металла малой толщины путем намотки на основную обечайку толщиной 20^-40 мм не­ скольких слоев рулонной стали (рис. 7.22).

v

12X18HWT /

Рис. 7.22. Конструкция многослойного сосуда высокого давле­ ния: 1,3 - наплавка на кромку; 2 - многослойный кольцевой шов; 4 - клиновидные вставки; 5 - облицовочная обечайка; 6 ~ спи­ ральные слои; 7- центральная обечайка.

Навивку спиральных слоев на обечайку и укладку кожуха выполняют на специальной трехвалковой установке. Начальную

229

клиновую вставку и конец полосы приваривают к центральной обечайке. Для навивки слоев используют рулонную сталь тол­ щиной 4 - 8 мм шириной 1500-^1700 мм. Для того чтобы обеспе­ чить равномерное распределение напряжений между отдельны­ ми слоями, необходимо навивку осуществлять без зазора. С этой целью в процессе навивки необходимо создавать натяжение по­ лосы. После навивки заданного числа витков устанавливают за­ мыкающую клиновую вставку и кожух, состоящий из одной или двух частей. Заготовки кожуха вырезают из листовой стали толщиной не менее двух толщин основных слоев. Многослой­ ные рулонированные обечайки характеризуются высоким (более 0,8) коэффициентом использования металла, относительно низ­ кой трудоемкостью и сравнительно высоким сопротивлением хрупкому разрушению, поскольку тонколистовой металл обла­ дает значительно большим сопротивлением хрупкому разруше­ нию по сравнению с толстолистовым. Кроме того, в случае воз­ никновения разрушения в одном из слоев трещина не переходит в другой, что исключает катастрофические последствия.

Наряду с очевидными преимуществами такой технологии она имеет ряд недостатков.

Сварка кольцевых стыков сосуда представляет определенные технологические трудности, поскольку при нагреве многослой­ ной стенки в процессе сварки возможно коробление отдельных слоев стенки, что приводит к нарушению теплоотвода и прожо­ гам отдельных слоев, к затеканию металла между слоями, выде­ лению газов из межслойного пространства в шов.

Межслойные зазоры могут привести при сварке к образова­ нию подрезов, шлаковых включений, "усов" (продолжение зазо­ ров в металле шва, примыкающего к зазорам). Недостаточная жесткость многослойной стенки приводит к увеличению дефор­ маций в области сварного шва. Для предупреждения образова­ ния дефектов и уменьшения деформаций, торцы многослойных обечаек предварительно наплавляют (рис.7.22). Перед наплав­ кой внутри многослойных обечаек устанавливают кольца жест­ кости вблизи наплавляемого торца. Толщина наплавленного слоя после механической обработки должна быть не менее 8 мм для обечаек с внутренним диаметром до 1400 мм, и не менее 10 мм для обечаек с внутренним диаметром более 1400 мм. При

2 3 0