Способ восстановления стальных толстостенных конструкций с трещинами

 

Изобретение относится к машиностроению , преимущественно к ремонтно-восстановительным работам на толстостенных конструкциях с трещинами. Цель изобретения - упрощение и расширение технологических возможностей ремонта путем предупреждения развития несквозных трещин. В месте раскрытия трещины 1 на детали 2 приваривают накладку 3 в виде отдельных пластин с прорезями 4. Общая толщина пластин накладки равна толщине конструкции в дефектном месте. Прорези в пластинах при приварке совмещают с устьем трещины. Сварные швы выполняют по обе стороны трещины, оставляя участки 7, прилегающие к устью трещины, незаваренными. Соотношение длины трещины и общей длины сварных швов выбирают в интервале 1/3-1/8. Способ позволяет выполнить ремонт массивных конструкций без демонтажа, предварительного подогрева и термообработки, обеспечивая работоспособность конструкции с оставшейся трещиной. 2 ил., 2 табл. « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1634419 (51) 5 В 23 P 6/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4670334/27 (22) 30.03.89 (46) 15.03.91. Бюл. № 10 (71) Производственное объединение «Уралмаш» (72) В. И. Панов (53) 621.797 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1550749, кл. В 23 P 6/00, 1987. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

СТАЛЬНЫХ ТОЛСТОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ С ТРЕЩИНАМИ (57) Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к ремонтно-восстановительным работам на толстостенных конструкциях с трещинами. Цель изобретения— упрощение и расширение технологических возможностей ремонта путем предупреждения развития несквозных трещин. В месте раскрытия трещины 1 на детали 2 приваривают накладку 3 в виде отдельных пластин с прорезями 4. Общая толщина пластин накладки равна толщине конструкции в дефектном месте. Прорези в пластинах при приварке совмещают с устьем трещины.

Сварные швы выполняют по обе стороны трещины, оставляя участки 7, прилегающие к устью трещины, незаваренными. Соотношение длины трещины и общей длины сварных швов выбирают в интервале 1/3 — 1/8.

Способ позволяет выполнить ремонт массивных конструкций без демонтажа, предварительного подогрева и термообработки, обеспечивая работоспособность конструкции с оставшейся трещиной. 2 ил., 2 табл.

1634419

Формула изобретения

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к ремонтно-восстановительным работам на толстостенных конструкциях с трещинами.

Цель изобретения — упрощение и расширение технологических возможностей ремонта путем предупреждения развития несквозных трещин.

На фиг. 1 схематически показан фрагмент вертикального элемента с трещиной; на фиг. 2 — деформация краев прорези.

Способ осуществляют следующим образом.

Трещину 1, образовавшуюся в массивной вертикальной заготовке 2, не удаляют, а со стороны ее раскрытия приваривают набор пластин 3, равный толщине этого места, для сохранения равномерности распределения силового потока, Предварительно в пластинах выполняют прорезь 4, являющуюся продолжением трещины.

Прорези в пластинах выполняют роль ком пенсатора напряжений, которые возникают при приварке накладки к дефектной детали. Каждая пластина имеет толщину не более 10 мм, поэтому перемещение краев прорези происходит беспрепятственно, значительно уменьшается запас упругой энергии, неизбежно возникающей при сварке. В результате развитие трещины в процессе сварки в основном металле энергетически не обосновано.

Соотношение между прорезью и длиной шва также выбирают из соображений предотвращения дальнейшего роста трещины.

Соотношение между прорезью и длиной шва подтверждается данными табл. 1.

Таким образом, наиболее благоприятным соотношением I/li является 1/13 — 1/8, не вызывающем дальнейший рост трещины (определяемый по системам акустической эмис. сии). При соотношении 1/6 начинает проявляться такая сильно выраженная депланация пластин, которая затрудняет их тщательную подгонку.

Операция приварки накладки к участку конструкции, содержащему трещины, также направлена на предупреждение развития остающейся трещины. Проводят испытания по выбору наиболее выгодного с этой точки зрения места приварки накладки.

Результаты испытаний по выбору места приварки наладки отражены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что для уменьшения вероятности развития трещины дальше в основной металл не следует выполнять шов возле места раскрытия трещины, так как это увеличивает уровень остаточных напряжений и способствует раскрытию трещины.

Пример. В процессе эксплуатации возникают трещины 1 глубиной 49 мм во внут5

50 ренних стенках базовых деталей пресса усилием 10 кН. Восстановление работоспособности детали 2 производят следующим образом.

Толщина стенки в месте излома 80 мм.

Берут набор пластин 3, в состав которого входят восемь пластин толщиной 10 мм (10 ммХ8=80 мм). Суммарная толщина набора пластин равна толщине металла в месте разрушения.

Предварительно в каждой пластине выполняют прорезь 4 длиной 50 мм торцовой фрезой (толщина 1 мм). Пластины складывают так, что прорези в них совпадают.

Полученную накладку 3 готовят к сварке так, что прорезь в пластинах составляет продолжение трещины 5 в месте ее раскрытия. Накладку приваривают двумя швами 6. Швы выполняют по обе стороны от места раскрытия трещины 5, оставляя незаваренными участки 7 длиной -60 мм. Сварку выполняют электродами типа Э-50 А марки К-5А, диаметром 4 мм. Режимы сварки: f =180 А; U =23 — 24В. Сварку выполняют справа налево. Общая длина швов

-500 мм, так что соотношение длины трещины и общей длины швов 1/10 в соответствии с предлагаемым интервалом.

При сварке происходит деформация пластин, сечение которых ослаблено наличием прорези. Поэтому края прорези беспрепятственно перемещают (Ai — зазор прорези до сварки; Аг — зазор прорези после сварки) . Таким образом, запас упругой энергии, неизбежно возникающей при сварке, исчерпан и дальнейшего раскрытия трещины не происходит (размер Аз не изменяется).

При эксплуатации восстановительной конструкции развитие трещины в основном металле предупреждается следующим образом.

Наличие незаваренных участков ослабляет рабочее сечение, поэтому в сварных швах, соединяющих накладку с дефектным местом конструкции, образование трещин облегчено. Кроме того, под влиянием деформаций металл в устье прорези претерпевает деформационное упрочнение. После разрушения накладки, которое носит характер замедленного разрушения, накладку можно удалить и произвести приварку другой накладки при сохранении неизменной длины трещины в основном металле.

Способ позволяет выполнить ремонтновосстановительные работы на массивных конструкциях без демонтажа, предварительного подогрева и термообработки, обеспечивая работоспособность конструкции с оставшейся трещиной.

Способ восстановления стальных толстостенных конструкций с трещинами, включающий приварку накладки в виде отдельных стальных пластин, общая толщина ко1634419 торых равна толщине дефектной стенки, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения технологических возможностей ремонта путем предупреждения развития несквозных трещин, в пластинах выполняют прорези, которые при приварке пластин совмещают с устьем трещин, при этом участки стыка пластины и конструкции, прилегающие к устью трещины, оставляют незаваренными, а соотношение длины трещины и сварного шва выбирают из интервала 1/13 — 1/8.

Т а б л и ц а

Уровень напряжений в районе

Увеличение

Место расположе5 ния шва от отраскрытия трещины,мк ношению к трещине вершин шва, кгс/мм-

Т а б т и ц а 1

Пластины полСоотношение

1 прорези

Величина деформации, 7

Продвижение трещины (на IH ностью приварены

По обе сторо0,4

1, шва чие сигналов акустической эмиссии) ны от места раскрытия трещины тался незава0,10

0,03

0,01

26

14

13

7

Фиг 1

Составитель А. Сушкин

Редактор С. Лисина Техред А Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 7!8 Тираж 468 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент>, г. Ужгород, уд. Гагарина, 101

1/80

1/40

1/20

1/13

1/10

1/8

1/6

0,1

0,3

1,0

3,0

8,0

12

Есть

Есть

Есть

Нет

Нет

Нет

Нет ренным участок по 25 мм (с каждой стороны — по 50 мм по 75 мм — по 100 мм