Сварка и Диагностика №2-2014

№2-2014 (март-апрель)

Информация

2 Форум «Сварка. Настоящее и будущее»

3 НАКС— лауреат премии СНГ в области качества

3 Сварочное производство: повышение качества и производительности

Научно-технический раздел

4 Шахматов Д.М. Температурные напряжения и деформации в разнородных соединениях

8 Бровко А.В. Вероятностная оценка порообразования при сварке алюминиевых сплавов в зависимости от суточных колебаний влажности в сварочных цехах

13 Крампит А.Г. Влияние величины жидкой прослойки на формирование заполняющих слоев при импульсно-дуговой сварке в щелевую разделку

17 Щербаков А.В., Рубцов В.П., Гончаров А.Л., Драгунов В.К. Разработка электронно-лучевой установки для обработки и сварки малогабаритных изделий

21 Афанасьев А.В., Мельников А.А. Исследование причин разрушения сварных швов газопроводов, полученных методом сварки токами высокой частоты

24 Лукоянов А.В. Повышение качества сварных соединений тонкостенных трубопроводов малого диаметра из титановых сплавов

Производственный раздел

27 Лобанов Л.М., Пивторак В.А. Диагностика конструкций методами электронной ширографии и спекл-интерферометрии

33 Сапсай А.Н., Богатенков Ю.В., Бондаренко В.В., Колесников О.И. Особенности проведения сварочных работ при строительстве надземных трубопроводов в условиях Крайнего Севера

37 Лукин В.И., Ночовная Н.А., Иода Е.Н., Саморуков М.Л., Пантелеев М.Д. Сварка полуфабрикатов из жаропрочного псевдо-α-титанового сплава ВТ18У

42 Бигус Г.А., Черных М.В. Определение наиболее опасных зон аппаратов колонного типа для установки датчиков системы мониторинга

45 Левченко A.M., Паршин С.Г., Антипов И.С. Механизированная подводная сварка с применением порошковых проволок российского производства

49 Волков С.С. Технология ультразвуковой сварки аккумуляторной батареи из полиэтилена

53 Иванов Н.А., Балановский А.Е., Калашников Ю.Д., Рязанцев В.В., Скрипнеченко А.С. Оценка качества высокочистых кварцевых тиглей, получаемых электродуговой наплавкой. Ч. 3

58 Атрощенко В.В., Радченко М.В., Смирнов А.Н., Советченко Б.Ф. Разработки ученых западносибирских и башкирской научных школ для производственных нужд России

***

УДК621.791.052.539.4.014

Д.М. Шахматов, канд. техн. наук

ООО «ЦПС «Сварка и Контроль»

centr@svarka74.ru

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ В РАЗНОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Приведены результаты исследований напряженно-деформированного состояния разнородных сварных соединений с разными температурными коэффициентами линейного расширениями, модулями упругости и коэффициентами Пуассона. Показана возможность проектировать рассматриваемые соединения с равномерным полем напряженно-деформированного состояния.

Ключевые слова: разнородные соединения, температурный коэффициент линейного расширения, напряженно-деформированное состояние, угол наклона стыка.

In article results of researches of the stress-strain state of dissimilar welded joints with different temperature coefficients of linear extensions, modules of elasticity and Poisson's coefficients. Shows the ability to design considered compounds with a uniform field of stress-strain state.

Keywords: heterogeneous connection, coefficient of linear expansion, the stress-strain state, the angle of the joint.

УДК621.791.052:620.192.47

А.В. Бровко, инж.

ОАО НПП «Салют»

A.V.Brovko@yandex.ru

ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА ПОРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СВАРКЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СУТОЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВЛАЖНОСТИ В СВАРОЧНЫХ ЦЕХАХ

С использованием комплексного подхода проанализированы процессы влагообмена между поверхностной окисной пленкой и окружающей газовой средой. Установлена интенсивность процессов влагообмена в зависимости от параметров окружающего воздуха. С помощью расчетной диаграммы Молье рассмотрено влияние взаимосвязанных параметров влажности и температуры воздуха на состояние гидроксидов окисной пленки, попадающей в сварной шов в процессе сварки. Дана вероятностная оценка порообразования при сварке сплавов алюминия в зависимости от времени суток при работе в условиях летней повышенной влажности окружающего воздуха.

Ключевые слова: поры, гидроксид алюминия, сварка, окисная пленка, сплав алюминия, диаграмма Молье.

Using a comprehensive approach the processes of moisture exchange between the surface of oxide film and the environment were analyzed. Intensity of the processes of moisture exchange depending on the parameters of the environment was installed. With the help of analytical Molier’s chart, was shown the influence of interconnected parameters humidity and temperature of environmenton the condition of oxide film falling into the weld in welding process. A probabilistic assessment of the formation of pores in the welding process depending on time of day was installed.

Keywords: pores, aluminium hydroxide, welding, oxide film, aluminium alloy, Molier’s chart.

УДК621.791.75

А.Г. Крампит, канд. техн. наук

Юргинский технологический институт (филиал)

Томского политехнического университета

akrampit@mail.ru

ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЖИДКОЙ ПРОСЛОЙКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЗАПОЛНЯЮЩИХ СЛОЕВ ПРИ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКЕ В ЩЕЛЕВУЮ РАЗДЕЛКУ

Рассмотрены особенности импульсно-дуговой сварки в щелевую разделку. Во время действия импульса сварочного тока определено влияние жидкой прослойки между дугой и кромкой сварного соединения на сплавление валика с кромкой. Величина прослойки является определяющим фактором для формирования бездефектного сварного соединения. Предложена формула для определения «критической» величины жидкой прослойки.

Ключевые слова: импульсно-дуговая сварка, щелевая разделка кромок, жидкая прослойка, параметры импульсов, сварной шов.

This article features pulse-arc welding in narrow gap. The effect of the liquid layer between the arc and the edge weld during the pulse welding current for fusing roller with edge. The value of the layer is the determining factor for the formation of a defect-free weld. The formula for determining the critical values of the liquid layer.

Keywords: pulse welding, narrow gap, the liquid layer, pulse parameters, the weld.

УДК621.791.755

А.В. Щербаков, д-р техн. наук, В.П. Рубцов, д-р техн. наук,

А.Л. Гончаров, канд. техн. наук, В.К. Драгунов, д-р техн. наук

Национальный исследовательский университет «МЭИ»

ShcherbakovAV@mpei.ru

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННО"ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И СВАРКИ МАЛОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Проанализированы требования к оборудованию для электронно-лучевой обработки малогабаритных изделий. Показаны особенности физических процессов формирования электронных пучков малой мощности и управления их параметрами в технологических установках. Предложена методика проектирования элементов электронно-лучевых технологических установок, основанная на использовании математических моделей. Описана конструкция прототипа установки для электронно-лучевой сварки малогабаритных изделий.

Ключевые слова: электронно-лучевая установка, электронно-лучевая сварка, электронно-лучевая обработка, электронная пушка, электронный пучок, инверторный источник питания.

The requirements for the electron-beam equipment for processing of small-sized products are analyzed. The features of the physical processes of formation of low power electron beams and process control are shown. The technique of the elements' design of electron beam processing machines, based on the use of mathematical models is proposed. The design of a prototype machine for electron beam processing of small-sized products is described.

Keywords: electron-beam installation, electron beam welding, electron beam processing, electron gun, electron beam, inverter power source.

УДК621.791.77:621.643.1/.2

А.В. Афанасьев, инж.

(ООО «Газпром трансгаз Самара»),

А.А. Мельников, канд. техн. техн. наук

(Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева)

speleogad@list.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ ГАЗОПРОВОДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВАРКИ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Исследован процесс разрушения сварных швов, полученных методом сварки ТВЧ и работающих в составе газопроводов. Показано влияние неметаллических включений на развитие усталостного разрушения.

Ключевые слова: сварка токами высокой частоты, усталостное разрушение, трещина, неметаллические включения.

Investigated the failure of welds made by welding high-frequency and work in the pipeline. Show the effect of non-metallic inclusions on the development of fatigue.

Keywords: high-frequency welding, fatigue damage, crack, non-metallic inclusions.

УДК621.791:621.643.1/.2

А.В. Лукоянов, асп.

ОАО «ОКБМ «Африкантов»

lukos-ex@mail.ru

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ МАЛОГО ДИАМЕТРА ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Рассмотрено влияние микронеровности стыкуемых кромок на качество сварных соединений. Исследование проведено на трубах малого диаметра из титановых сплавов. Представлено теоретическое обоснование эксперимента. Описана методика выполнения подготовки свариваемых кромок.

Ключевые слова: аргонодуговая сварка, титановые сплавы, газовые поры.

Influence of micro roughness of joined edges on quality of welded connections is considered. Research is conducted on pipes of small diameter from titanic alloys. Theoretical justification of experiment is presented. The technique of performance of preparation of welded edges is described.

Keywords: argon-arc welding, titanium alloys, gas porosity.

УДК621.791:620.179.1

Л.М. Лобанов, акад. НАН Украины,

В.А. Пивторак, канд. физ.-мат. наук

ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины

office@paton.kiev.ua

ДИАГНОСТИКА КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОННОЙ ШИРОГРАФИИ И СПЕКЛ-ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

Разработаны методика неразрушающего контроля качества и определения напряженно-деформированного состояния и остаточных напряжений сварных конструкций на основе электронной ширографии и спекл-интерферометрии. Созданы компактные ширографические и спекл-интерферометрические измерительные системы, позволяющие исследовать сварные конструкции в условиях их изготовления и эксплуатации. Представлены результаты диагностики качества и напряженного состояния элементов и узлов конструкций.

Ключевые слова: электронная спекл-интерферометрия, ширография, неразрушающий контроль, остаточные напряжения, компьютерная обработка.

Testing the quality of structures of metallic, polymeric and composite materials by non-destructive methods and the determination of residual stresses in welded joints have been developed using electron shearography and speckle-interferometry. Compact measuring systems, which allow examination of structures under conditions of their manufacture and use or service life have been designed. The results of the developed method for the practical solution of problems are presented.

Keywords: electron speckle-interferometry, electron shearography, non-destructive testing, residual stresses, computer processing.

УДК621.791:621.643.1/.2

А.Н. Сапсай, инж. (ОАО «АК «Транснефть»),

Ю.В. Богатенков, канд. техн. наук

(ОАО «Сибнефтепровод»),

В.В. Бондаренко, канд. техн. наук (ЗАО «КОНАР»),

О.И. Колесников инж.

(ООО «Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов»)

kolesnikovoi@niitnn.transneft.ru

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ СВАРОЧНЫХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Рассмотрены актуальные вопросы строительства трубопроводной системы в ЯНАО и на севере Красноярского края для обеспечения потребности национальной экономики и расширения экспортных возможностей поставок нефти и нефтепродуктов. Для строительства трубопроводной системы «Заполярье — Пур-Пе» возникла необходимость разработать ряд новых документов, устанавливающих нормы и требования для ведения работ в сложнейших условиях Крайнего Севера, в том числе особых требований применительно к сварочным работам при экстремально низких температурах.

Ключевые слова: Крайний Север, моделирование, низкие температуры, сварочные работы, технические требования, трубопровод.

Pressing questions of the construction of the pipeline system in YNAD and northern Krasnoyarsk Territory to meet the demands of the national economy and export opportunities of oil and petroleum products are considered. For the construction of the pipeline system «Arctic — Pur-Pe» there was a need to develop a number of new documents that establish standards and requirements for the conduct of operations in the most difficult conditions of the Far North, including specific requirements in relation to welding works at extremely low temperatures.

Keywords: Far North, modeling, low temperature, welding, technical requirements, pipeline.

УДК621.791:669.295

В.И. Лукин, д-р техн. наук, Н.А. Ночовная, д-р техн. наук,

Е.Н. Иода, инж., М.Л. Саморуков, инж., М.Д. Пантелеев, инж.

ФГУП «ВИАМ»

wiam_weld@bk.ru

СВАРКА ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО ПСЕВДО-α-ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ18У

Исследовано влияние состава присадочного материала и режима термической обработки на механические свойства, уровень остаточных напряжений, структурные особенности и характер разрушения сварных соединений полуфабрикатов, листов и плит из жаропрочного псевдо-α-титанового сплава, выполненных автоматической аргонодуговой и электронно-лучевой сваркой. Проанализировано влияние ультразвуковой ударной обработки (УУО) сварных соединений на характеристики малоцикловой усталости. Установлено, что УУО обеспечивает повышение усталостных характеристик более чем в 6 раз.

Ключевые слова: присадочный материал, автоматическая аргонодуговая электросварка, электронно-лучевая сварка, металлографический анализ, ультразвуковая ударная обработка.

The filler material composition effect and the mode of heat treatment effect on the mechanical properties, the level of residual stresses effect, structural features and welded joints form of fracture of sub products (sheets and plates) of near α-titanium alloy made by automatic gas tungsten arc welding and electron beam welding were investigated. The influence of ultrasonic impact treatment (UIT) of welded joints on the characteristics of the low-cycle fatigue was analyzed. It is established, that UIT provides improvement of fatigue characteristics by more than 6 times.

Keywords: filler material, automatic gas tungsten arc welding, electron beam welding, metallographic analysis, ultrasonic impact treatment.

УДК621.791.052.539.4.014

Г.А. Бигус, д-р техн. наук,

М.В. Черных, специалист «ИНТЕРЮНИС», асп.

МГТУ им. Н.Э. Баумана

gabigus@mail.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ОПАСНЫХ ЗОН АППАРАТОВ КОЛОННОГО ТИПА ДЛЯ УСТАНОВКИ ДАТЧИКОВ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА

Рассмотрен порядок построения расчетной модели аппаратов колонного типа для программы ANSYS, анализ распределения напряженно-деформированного состояния, выбор опасных зон.

Ключевые слова: ректификационная колонна, система мониторинга, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, опасные зоны.

The method of definition design model of vertical vessels for the program ANSYS, distribution strain-stress state analysis, danger zones selection.

Keywords: rectification column, monitoring system, finite-element method, strain-stress state, danger zones.

УДК621.791.947.5(204.1)

А.М. Левченко, канд. техн. наук,

С.Г. Паршин, д-р техн. наук,

И.С. Антипов, студент

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

schweissen@mail.ru

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ПОДВОДНАЯ СВАРКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 1

Для повышения производительности и качества механизированной подводной дуговой сварки разработаны порошковые проволоки. Исследования показали, что порошковые проволоки имеют равномерное плавление оболочки и сердечника, обеспечивают мелкокапельный перенос, удовлетворительное формирование сварных швов под водой в нижнем, горизонтальном и вертикальном пространственных положениях.

Применение порошковых проволок при механизированной подводной сварке позволило получить сварные соединения хорошего качества с необходимыми химическим составом и механическими свойствами.

Ключевые слова: подводная дуговая сварка, сварочные материалы, нанокомпозиционные покрытия, электрохимическая обработка, плавление материалов, сварочная дуга.

The flux cored wires were developed in purpose to increase productivity and quality of underwater welding. The research of welding properties has shown that core and shell of developed flux cored wires melt evenly; provide fine-droplet transfer, underwater welds form satisfactorily in flat, horizontal and vertical positions.

The application of flux cored wires in underwater welding allows achieving high quality welds with proper chemical composition and mechanical properties.

Keywords: underwater arc welding, filler materials, nanocomposite coating, electrochemical treatment, filler material melting, welding arc.

УДК621.791.16

С.С. Волков, канд. техн. наук

МГТУ им. Н.Э. Баумана

bauman@bmstu.ru

ТЕХНОЛОГИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНА

Описана технология ультразвуковой сварки, специально разработанная для соединения крышки с корпусом аккумуляторной батареи. В основе технологии— рабочий сварочный цикл, включающий статическое сварочное давление и ультразвуковое воздействие, обеспечивающие получение максимальной прочности и герметичности сварного соединения.

Для изготовления аккумуляторных батарей был выбран полиэтилен низкого давления, обладающий более высокой по сравнению с полипропиленом морозоустойчивость и небольшой склонностью к растрескиванию в условиях низких температур.

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, полиэтилен, сварочное давление, ультразвук, прочность, амплитуда.

When developing technology of ultrasonic welding of a cover to the case of the storage battery the running welding cycle was chosen:

static welding pressure — ultrasound which determined the maximum durability and tightness of welded connection.

For production of storage batteries the polyethylene of the low pressure possessing higher in comparison with polypropylene frost resistance and small tendency to cracking in the conditions of low temperatures was chosen.

Keywords: storage battery, polyethylene, welding pressure, ultrasound, durability, amplitude.

УДК621.791.72

Н.А. Иванов, канд. физ.-мат. наук,

А.Е. Балановский, канд. техн. наук

(ФТИ ИрГТУ),

Ю.Д. Калашников, канд. техн. наук,

В.В. Рязанцев, инж., А.С. Скрипнеченко, инж.

(ООО«Карбопроцесс»)

fuco.64@mail.ru

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВЫСОКОЧИСТЫХ КВАРЦЕВЫХ ТИГЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКОЙ. Ч. 3

Приведены результаты исследований технологии электродуговой наплавки тиглей с использованием высокочистых кварцевых концентратов отечественного и импортного производства. С использованием микроскопических исследований проведена оценка качества наплавленных поверхностей получаемых изделий по таким показателям, как прозрачность и отсутствие газовых пузырей. Проведены испытания изготовленных экспериментальных тиглей в процессе выращивания кремниевых стержней по методу Чохральского и разработан технологический процесс наплавки. Даны рекомендации по использованию отечественного кварцевого концентрата дли изготовления тиглей.

Ключевые слова: кварцевые тигли, метод Чохральского, электродуговая наплавка, сферы, газовые пузыри.

In this work, the results of study on electro arc welding on crucibles with high-purity quartz concentrates both domestic and foreign were given. We carried out the quality rating of hard faced surfaces of manufactured products by the following parameters: transparency and the absence of gas bubbles. Examinations of probe crucibles during the process of silicon bars growth by Chokhralsky methodwere conducted; additionally, the technological process of welding was developed. Recommendations on the usage of domestic quartz concentrate for the crucible design were also given.

Keywords: quartz crucibles, Chokhralsky method, electro arc welding, spheres, gas bubbles.

УДК621.791.001.12/.18

В.В. Атрощенко, д-р техн. наук

(Уфимский государственный авиационный технический университет),

М.В. Радченко, д-р техн. наук

(Алтайский государственный технический университет),

А.Н. Смирнов, д-р техн. наук

(Кузбасский государственный технический университет),

Б.Ф. Советченко, канд. техн. Наук (Томский политехнический университет)

otsp@ugatu.ac.ru

РАЗРАБОТКИ УЧЕНЫХ ЗАПАДНО"СИБИРСКИХ И БАШКИРСКОЙ НАУЧНЫХ ШКОЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ НУЖД РОССИИ

Представлены некоторые современные разработки ученых высшей школы, внедренные в сварочное производство различных регионов России со значительным экономическим эффектом.

Ключевые слова: инновационные технологии, способы упрочнения, наплавка, сварка трением.

Some modern developments of scientists higher school, which introduced to the welding production in different regions of Russia with considerable economic effect presented in this article.

Keywords: innovative technologies, methods of hardening, build-up welding, friction welding.