Патент на изобретение №2169652
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ
(57) Реферат: Изобретение относится к сварке металлов плавлением, а именно к термитной сварке, и может быть использовано для сварки встык вертикально расположенных труб. Термитную смесь предварительно прессуют в виде двух полуколец. Размещают их в сварочной полости огнеупорной формы над местом стыка свариваемых участков труб с образованием между трубами и состыкованными полукольцами кольцевой полости. Поджиг термитной смеси осуществляют в нижней части полуколец. В качестве оксидов металлов в термитной смеси используют оксиды меди, никеля, железа, кобальта, молибдена или окисные концентраты этих металлов. В качестве восстановителя используют бор, или сажу ламповую, или металл из группы алюминий, магний, кремний, или силициды металлов из группы кальций, железо, титан, или карбиды бора или кремния. В качестве шлакообразующих добавок используют карбонаты щелочных металлов, или тетрабораты щелочных металлов, или нитраты щелочных металлов, или их смеси. Использование данного способа сварки обеспечивает сварку-пайку труб в труднодоступных местах и возможность получения качественного сварного шва вне зависимости от квалификации и мастерства персонала. 1 ил. Изобретение относится к сварке металлов плавлением, а именно к термитной сварке, и может быть использовано для сварки встык вертикально расположенных труб. Известные способы термитной сварки выполняются с применением специального оборудования, оснастки и порошкообразной термитной смеси и имеют низкие эксплуатационные свойства и большую стоимость сварочных работ. Известен способ термитной сварки, заключающийся в использовании стержней, изготовленных из термитной смеси, сформованной вокруг проволоки наплавляемого материала, при воспламенении которых происходит алюмотермическая реакция восстановления железа, идущая с выделением значительного количества тепла. Восстановленное железо и металл центрального стержня служат для образования сварного соединения (а.с. СССР N 1460859, МПК B 23 K 23/00, опубл. 1987 г.). Недостатком известного способа является низкое качество получаемого соединения. Известен способ соединения металлических труб, включающий закрепление в зоне соединения концов труб втулки из огнеупорного материала с охватывающим ее по боковой поверхности термитным патроном, и нагрев зоны соединения (а.с. СССР N 1808585, МПК В 23 К 23/00, опубл. 1993 г.). Известен способ термитной сварки встык, при котором свариваемые заготовки располагают вертикально в огнеупорной форме, засыпают в форму термитную смесь, поджигают ее для возбуждения термитной реакции и производят сварку, при этом огнеупорную форму выполняют из двух камер, одну из которых размещают с обратной стороны свариваемого стыка и сжигают в ней термитную смесь, служащую для подогрева зоны сварки, а другую размещают с лицевой стороны свариваемого стыка и сжигают в ней сварочную термитную смесь, состоящую из окалины, алюминиевого порошка, чугунной крупки, ферромарганца, ферросицилия, никелевого порошка, хрома металлического (а.с. СССР N 1593850, МПК В 23 K 23/00, опубл. 1990 г.). Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых при термитной сварке вертикально расположенных труб, и создание экономичного и универсального способа термитной сварки, обеспечивающего прочное и надежное соединение свариваемых труб. Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе термитной сварки встык вертикально расположенных труб участки свариваемых труб располагают в сварочной полости огнеупорной формы, затем размещают в зоне сварки термитную смесь, поджигают ее для возбуждения термитной реакции и производят сварку. Новым в способе является то, что термитную смесь, состоящую из оксидов металлов, восстановителя и шлакообразующих добавок, предварительно прессуют виде двух полуколец, которые устанавливают в сварочной полости огнеупорной формы над местом стыка свариваемых участков труб, при этом в качестве оксидов металлов в термитной смеси используют оксиды меди, никеля, железа, кобальта, молибдена, или окисные концентраты этих металлов, в качестве восстановителя используют бор, или сажу ламповую, или металл из группы алюминий, магний, кремний, или силициды металлов из группы кальций, железо, титан, или карбиды бора или кремния, а в качестве шлакообразующих используют карбонаты щелочных металлов или тетрабораты щелочных металлов, или нитраты щелочных металлов, или их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%: восстановитель – 10-20 шлакообразующие – 1-4 оксиды металлов – остальное Предлагаемый способ сварки вертикально расположенных труб иллюстрируется чертежом. Вертикально расположенные трубы 1 и 2 стыковали в сварочной полости 3 огнеупорной графитовой формы 4, выполненной из двух полуцилиндров, стянутых хомутом (не показано). Затем в зоне сварки над местом стыка свариваемых труб помещают два полукольца 5, выполненные путем предварительного прессования термитной смеси, составленной из оксидов металлов, восстановителя и шлакообразующих добавок, при этом в качестве оксидов металлов в термитной смеси используют оксиды меди, никеля, железа, кобальта, молибдена или окисные концентраты этих металлов, в качестве восстановителя используют бор, или сажу ламповую, или металл из группы алюминий, магний, кремний, или силициды металлов из группы кальций, железо, титан, или карбиды бора или кремния, а в качестве шлакообразующих используют карбонаты щелочных металлов или тетрабораты щелочных металлов, или нитраты щелочных металлов, или их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%: восстановитель – 10-20 шлакообразующие – 1-4 оксиды металлов – остальное Полукольца 5 размещают в сварочной полости 3 с образованием между трубами и состыкованными друг с другом полукольцами кольцевой полости 6. Затем осуществляют поджиг полуколец 5 в нижней их части через отверстие для поджига 7. При горении спрессованной термитной смеси с температурой горения около 3000oC образуются сплав металлов и легкоплавкие шлаки. При контакте нагретых до высокой температуры продуктов сгорания со свариваемыми трубами происходит их нагрев или подплавление в стыке труб и образуется сварной шов. Он определяется качественным составом термитной смеси и количественным соотношением входящих в нее компонентов, которые обеспечивают высокую температуру, легкоплавкие шлаки и образование более легкоплавкого сплава, чем материал трубы. Способ сварки отработан в лабораторных условиях и опытном производстве, проверен на работоспособность. Для испытания были изготовлены трубы диаметром 57,5 мм толщиной стенки 3,5 мм и длиной 65 мм. Трубы ставили в форму, в сварочной полости которой размещали два состыкованных полукольца, предварительно спрессованных из термитной смеси. Полукольца поджигали, после их сгорания форму открывали, шлак отбивали и проверяли качество шва. Для этого сваренные трубы испытывали на растяжение, разрыв и прочность шва под внутренним давлением. Проведенные испытания показали высокую прочность и герметичность полученного сварного шва. Использование предлагаемого способа термитной сварки обеспечивает сварку-пайку труб из различных металлов и их сплавов в труднодоступных для электросварки и газосварки местах, обеспечивает возможность получения качественного сварного шва вне зависимости от квалификации и мастерства персонала, обеспечивает безопасность проведения сварочных работ за счет низкой чувствительности спрессованных из термитной смеси полуколец к механическому воздействию. Предлагаемый способ отличается простотой, экономичностью, он энергонезависим от внешних источников энергии. Формула изобретения
Восстановитель – 10 – 20 Шлакообразующие – 1 – 4 Оксиды металлов – Остальное РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 25.05.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2003
Извещение опубликовано: 20.11.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
