Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf

волок (табл. 30). Очевидно, это обусловлено характером распределения температуры вдоль проволоки и интенсивной теплоотдачей в губки сварочной машины. Эти факторы влияют на формирование сварного соединения в,конце свар­ ки и на характер закалочной структуры в процессе охлаж­

стали, по формуле (3 —6—1), а также выбор давления осад­ ки для правильного формирования сварного соединения за­ труднены вследствие больших температурных коэффициентов характеристик материала (например, для проволоки из стали У9А при нагревании до 10Э0°С р увеличивается примерно в 5—6 раз). Кроме того, на нагревание тонких стальных про­ волок заметно влияют неконтролируемые потери тепла вследствие теплоотдачи с поверхности (в ф 0). На практике

Поскольку сварка углеродистых проволок приводит к образованию закалочных структур, ухудшающих механи­ ческие свойства сварного соединения и зоны термовлияния, для обеспечения необходимой пластичности применяется термообработка. Режим последней зависит от характера за­ калочных структур, определяющихся маркой стали, темпе­ ратурой нагрева при сварке и скоростью последующего ох­ лаждения. В [164] для сварных соединений канатной про­ волоки предлагается режим термообработки, состоящий из трех основных операций—нагревания под закалку до 850— 930°С, охлаждения до 550—680°С и последующей изотер­ мической выдержки, проводимой с помощью специального аппарата.

Разработанная в 1959 г. Институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР приставка требовала реконструкции сварочного аппарата за счет введения в последний фото­ сопротивления для определения температуры нагрева места термообработки. Главным же недостатком являлась зависи­ мость стабильности работы фотосопротивления от многих производственных факторов (колебания напряжения, пог­ решности работы фотореле вследствие постороннего свето­ вого влияния, возможность механических повреждений и др.).

Поэтому для улучшения качества термической обработ­ ки и повышения вероятности получения оптимальной проч­

277

ности сварных соединений разработана приставка, позво­ ляющая варьировать время и количество циклов термиче­ ской обработки без конструктивных изменений и дополнений в сварочном аппарате [119]. За основу был принят режим, рекомендуемый в [164], но осуществленный без автомати­ ческого контроля температуры каким-либо датчиком.

При этом было сделано допущение о том, что режим термической обработки можно реализовать нагреванием про­ волоки определенной величиной тока за определенный про­ межуток времени. Действительно, нагревание проволоки приближенно можно описать первым членом уравнения (3—6—1), причем значения р, і, с, ?, в можно считать ус­ тановившимися. Правомерность предположения о возмож­ ности осуществления режима изотермической выдержки без автоматического контроля температуры обоснована теплоот­ дачей в окружающую среду, достигающей при заданной установочной длине проволоки и определенном токе равно­ весного состояния.

Электрическая схема приставки и приставка на рабочем месте в цехе приведены на рис. 47, а, б. Питание сварочно­ го аппарата осуществляется через приставку, включенную в цепь переменного тока напряжением 220 или 380 в. При сварке с помощью кнопки СВ на катушку магнитного пус­ кателя ПМ-4 подается напряжение, контакты ПМ-4 замы­ каются и к сварочному аппарату СА подводится питание.

При термической обработке включением кнопки Т. О. на катушки пускателей ПМ-1, ПМ-3 и двигатель Д реле вре­ мени РВ через контакты последнего и нормально замкнутые контакты кнопки „сброс“ подается напряжение. Контакты магнитного пускателя ПМ-3 включают цепи питания катуш­ ки магнитной муфты реле времени РВ и автотрансформато­ ров. Снятое с автотрансформатора ТР-1 напряжение для нагрева проволок под закалку подается к сварочному аппа­ рату через контакты пускателя ПМ-1. Через заданный про­ межуток времени размыкается контакт РВ-1, выключается магнитный пускатель ПМ-1 и на определенное время нап­ ряжение со сварочного аппарата снимается. Затем вклю­ чается контакт РВ-3 и на сварочный аппарат через контак­ ты магнитного пускателя ПМ-2 с автотрансформатора ТР-2 вновь подается напряжение для изотермического нагрева проволоки. С размыканием контакта РВ-3 происходит раз­ мыкание цепей питания магнитных пускателей ПМ-2, ПМ-3, двигателя Д, катушки магнитной муфты РВ и автотранс­ форматоров. Напряжение со сварочного аппарата снимается, а реле времени возвращается в исходное положение. Таким образом, с помощью приставки обработка сварных соедине­ ний производится сочетанием операций „нагревание—ох-

278

CH

ixe (а) и её принципиальная электрическая схема (б);

1—приставка; 2—сварочный аппарат.

лаждение—нагревание* по заданному времени. Определение продолжительности каждой операции и необходимого тока носит характер экспресс-подбора.

За время т4 проволока нагревается до 850—930°С, что обеспечивает быстрое превращение металла зоны шва и термического влияния в аустенит. При такой скорости наг­ рева рост аустенитных зерен до начала закалки затруднен, что предупреждает появление значительных структурных неоднородностей металла сварного соединения. Несколько

сварного соединения до 550—680°С (достаточно быстрое для

никает сорбитная структура, обеспечивающая наилучшпе соотношения прочности и пластичности сварного соединения углеродистой проволоки.

Сварка стальных углеродистых проволок диаметром 0,3; 0,4; 0,5 мм производилась на машине МС-0,75, а диамет­ ром 1,3—на МС-3. Выбор режима сварки и давления осад­ ки производился приближенным вычислением соотношения (3—6—2) и варьированием сочетаний ступень—давление осад­ ки (табл. 31). Для обеспечения надежного контакта терми­ ческая обработка производилась в электродах сварочного аппарата (при помощи приставки с циклом „нагревание- охлаждение—нагревание“) (рис. 48).

Рис. 48. Цикл термической обработки сварного соединения проволок из углеродистой стали.

280

Оптимальный предел прочности получен при соотноше­ нии Іуст/ d n p 2тЗ и Івыл/cinp“ 1,5—2,

где Іуст — установочная длина; Івыл — длина вылета;

d„p — диаметр проволоки.

Качество сварки и термической обработки определялись по величине разрывного усилия и числу перегибов по ГОСТу 1579-63 (табл. 32).

Т а б л и ц а 32

Механические характеристики термообработанных сварных соединений в процентах к целому месту

1

П р и м е ч а н и е . В соответствии с ГОСТом 360—57 для проволок диаметром 0,3—0,5 мм испытания на перегиб заменены испытаниями на разрыв с узлом.

При выбранных режимах сварки и термической обработ­ ки прочность сварного соединения зависит от ряда факто­ ров (степени нарушения соосности проволок, условий теп­ лообмена на поверхности, вероятности распределения слабых мест в целой проволоке и т. д.), подверженных законам

281