СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СЕКЦИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ОБОЛОЧЕК МЕЖДУ СОБОЙ И С АРМАТУРОЙ
METHOD OF INTERCONNECTING LAMINAR THIN-WALL CORRUGATED SHELL AND CONNECTING THEM WITH REINFORCEMENTS

Изобретение относится к сварке плавлением деталей малых толщин с деталями больших толщин. Такие сварные изделия в технике применяются, например, при изготовлении многослойных тонкостенных сильфонных узлов, широко используемых в машиностроительной, авиационной и ракетной промышленности.
Предшествующий уровень техники
При сварке многослойных тонкостенных гофрированных оболочек с арматурой происходит вылет расплавленного металла в результате выхода газа (воздуха) из межслойного пространства. В результате в сварных швах образуются прожоги, поры, шлаки, что приводит к межслойной негерметичности и потере устойчивости этих оболочек в процессе эксплуатации.
Известен способ электродуговой сварки многослойных тонкостенных оболочек (сильфонов) с арматурой (см. авт.свид. СССР №636061, МПК В23К 9/16, 1978 г.).
Согласно этому способу слои сильфона по концевой части рассоединяют на два набора, один набор содержит один слой, а другой - оставшееся количество слоев, при этом на арматуре выполняют два бурта - один на наружной поверхности, а второй на внутренней поверхности арматуры, при этом каждый набор сваривают с одним буртиком.
Известен также способ электродуговой сварки многослойных тонкостенных оболочек (сильфонов) только с арматурой (см. авт.свид. СССР №157022, МПК В23К 9/00,63 г. и авт.свид. СССР №1636146, МПК В23К 11/06, 1991 г.).
Согласно этим изобретениям перед сваркой плавлением концевые участки этих оболочек сваривают контактной роликовой сваркой, причем толщина слоев сильфона составляет 0,3 мм, а количество слоев не более четырех.
Контактная роликовая сварка многослойных (более трех слоев) тонкостенных оболочек толщиной 0,3-0,35 мм приводит к непроварам, пористости сварного шва и другим дефектам.
В то же время известны способы герметичного соединения однослойных гофрированных оболочек между собой и с арматурой (см. авт.свид. СССР №464754, МПК F16L 13/02, 1975 г.).
Согласно этому способу концевые участки соединяемых секций тонкостенных гофрированных трубопроводов (оболочек) осуществляют с помощью разрезных колец, которые закладывают во впадины крайних гофров, при этом концевые участки соединяемых секций оболочек подрезают по вершинам выступов крайних гофров, после секции состыковывают между собой или с арматурой и сваривают сплошным швом.
Известен также способ герметичного соединения однослойных тонкостенных гофрированных трубопроводов (см. авт.свид. СССР №1613777, F16L, 13/02, 1990 г.).
В этом изобретении концевые участки соединяемых секций трубопроводов (оболочек) подрезают по впадинам крайних гофров заподлицо с торцевой поверхностью, а сварку производят в месте сопряжения плоских и радиусных поверхностей гофров.
В этих изобретениях сварные швы, выполняемые по вершинам выступов крайних гофров, нагружены от внутреннего давления среды, так как они испытывают как радиальные, так и изгибные напряжения. Подобные сварные швы плохо работают при изгибных циклических напряжениях.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание способа соединения секций многослойных тонкостенных гофрированных оболочек между собой и с арматурой.
Эта задача решена за счет того, что в способе соединения секций многослойных тонкостенных гофрированных оболочек между собой и с арматурой соединение секций указанных оболочек осуществляют с помощью сплошных металлических колец, на внутренних цилиндрических поверхностях которых выполнены кольцевые буртики, в которые с двух боковых сторон вставляют цилиндрические концевые участки соединяемых секций до упора в кольцевой бурт, образуя соединение, в котором боковые поверхности кольца находятся во впадинах концевых гофров, при этом торцевые поверхности концевых участков секций имеют цилиндрические поверхности, переходящие в конические поверхности, причем коническая поверхность наклонена к основанию конуса под острым углом, после этого осуществляют стягивание полученного соединения с помощью приспособления, включающего фланцы и стяжные болты, и сваривают аргонодуговой сваркой в инертной среде в два этапа, на первом из которых с помощью плавящего электрода сварку ведут без перекрытия замка с остановкой на некотором расстоянии от начала сварного шва, а затем на втором этапе замок после зачистки перекрывают ручной аргонодуговой сваркой с присадкой, а соединение концевых участков указанных гофрированных оболочек с арматурой осуществляют с помощью внутреннего стыкового сварного шва.
Другими отличиями предлагаемого способа являются:
- коническая поверхность торцевых концевых участков секций наклонена к основанию конуса под углом ~25°÷30°;
- высота кольцевого буртика равна двум толщинам тонкостенных оболочек, а ширина кольцевого буртика должна быть не менее диаметра применяемого при сварке плавящего электрода и не более двух диаметров.
- соединение концевых участков гофрированных оболочек с арматурой осуществляют с помощью внутреннего стыкового сварного шва, имеющего коническую разделку с углом конуса в пределах 25°÷30°.
Технический результат состоит в повышении качества и надежности сварных швов секций многослойных тонкостенных гофрированных оболочек.
На фиг.1 представлен фрагмент продольного разреза соединяемых секций многослойных тонкостенных гофрированных оболочек между собой с арматурой, на фиг.2 - фрагмент увеличенного сечения соединения указанных оболочек со сплошным металлическим кольцом.
Пример осуществления способа
В металлическое кольцо 1 (фиг.1), имеющее в сечении форму гофра, на внутренней цилиндрической поверхности которого выполнен кольцевой буртик 2, в которое с двух боковых сторон вставляют цилиндрические концевые участки двух соединяемых секций 3 и 4 до упора в кольцевой бурт, образуя соединение, в котором боковые поверхности кольца находятся во впадинах концевых гофров. Торцевые поверхности концевых участков секций имеют плоские торцевые поверхности 5, переходящие в конические 6, при этом конические поверхности наклонены к основанию конуса под углом 30°. Высота h кольцевого буртика равна двум толщинам тонкостенных оболочек, а ширина L буртика должна быть не менее диаметра, применяемого при сварке плавящего электрода, и не более двух диаметров.
После этого осуществляют стягивание полученного соединения с помощью приспособления, включающего фланцы и стяжные болты, (не показано) и сваривают аргонодуговой сваркой в инертной среде в два этапа, на первом из которых с помощью плавящего электрода сварку ведут без перекрытия замка с остановкой на расстоянии 20 мм от начала сварного шва, а затем на втором этапе замок после зачистки перекрывают ручной аргонодуговой сваркой с присадкой, а соединение концевых участков указанных гофрированных оболочек с арматурой 7 (фиг.2) осуществляют с помощью внутреннего стыкового сварного шва, имеющего коническую разделку с углом конуса в пределах 25°÷30°.
Выполнение кольцевого буртика на цилиндрической поверхности сплошного металлического кольца позволяет установить гарантированный зазор между торцами соединяемых секций указанных оболочек и использовать его в качестве присадочного материала корня сварного шва.
С помощью плавящего электрода достигается подавление выходящего газа (воздуха) из межслойного зазора за счет большей массы расплавленного металла, а сварка в два этапа предотвращает образование дефектов в зоне сварного шва за счет выхода газа (воздуха) на окончательном этапе сварке.
Предлагаемым способом осуществляли сварку двух секций шестислойных тонкостенных гофрированных оболочек из нержавеющей стали толщиной оболочек ~0,3 мм между собой и с арматурой.
Сваренная конструкция подвергалась рентгеноскопическому контролю.
Анализ показал, что сварные швы не имели прожогов.
Промышленная применимость
Предлагаемый способ соединения секций многослойных тонкостенных оболочек между собой и с арматурой опробован и внедряется в производство. Использование его в производстве позволяет повысить качество и надежность сварных швов при сварке секций указанных оболочек.