РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ

Заварка трещин в контейнере пресса усилием 12 000 т. Кон­тейнер пресса представляет собой втулку, наружный диаметр ко­торой 2100 мм, высота 2000 мм, вес 36 т. Внутреннее конусное отверстие с диаметрами — внизу 1209 мм и вверху 1000 мм. В теле втулки по всей длине в два ряда просверлены 66 отвер­стий диаметром по 32 мм, в которые запрессовываются нагрева­тельные элементы. Корпус контейнера постоянно работает при 420—450 °С и воспринимает на себя все прессовое усилие, разви­ваемое прессом. Расчеты на прочность показывают, что макси­мальные напряжения на опорном торце корпуса при полном прессовом усилии 12 000 т равны 100 кГ/мм2. Корпус контейнера изготовлен из стали следующего химического состава: 0,56% С; 0,72% Сг; 0,79% W; 0.024% V; 0,57% Мп; 0,25% Si; 0.07% Мо; 0,033% S; 0,028% Р.

Контейнер находился в эксплуатации в течение восьми лет при полной загрузке и трехсменной работе. После этого на тор­цовой поверхности корпуса были обнаружены трещины и смятие в отверстиях для нагревательных элементов, что привело к корот­кому замыканию части элементов на корпус. Трещины на торцо­вой поверхности начинались в углу шпоночного паза, проходили по пазу на всю его длину, выходили на наружную цилиндриче­скую поверхность и заканчивались в отверстии для крепления скобы подъема контейнера. Общая длина этих трещин около 600 мм, а максимальное раскрытие 25—28 мм по торцовой поверхности; трещина заканчивается в отверстии для нагрева­тельного элемента. Была обнаружена также трещина в перемыч­ках между четырьмя отверстиями для нагревателей.

При магнитном контроле был обнаружен также надрыв в противоположном углу шпоночного паза на длине около 100 мм. Замеры диаметров отверстий для нагревательных элементов показали, что от зоны, где расположены трещины, деформиро­вано в одну сторону 16 отверстий, в другую — 8 отверстий, т. е. металл деформирован примерно на ’/з длины окружности корпуса. Схема расположения трещин дана на рис. 40. Сварку таких трещин выполнить было трудно ввиду сложного состава стали, весьма склонной к образованию закалочных структур и трещин в зоне термического влияния; высокой прочности стали, имеющей предел прочности 120 кГ/мм2 и предел текучести 100 кГ/мм2; большой жесткости и большого веса втулки, при которых могут возникнуть значительные внутренние напряжения, достигающие предела прочности. Следует отметить, что до этого неоднократно были случаи выхода из строя втулок контейнеров горизонтальных прессов меньших размеров, но попыток восста­новления их сваркой не делалось.

Восстановление корпуса контейнера производилось по сле­дующей технологической схеме: разделка трещин под сварку механическим способом — сверлением и фрезерованием конус­ной фрезой на расточном станке. Применять газовую резку в этом случае было нельзя ввиду неблагоприятного для резки состава стали, при котором возможна закалка металла в зонах влияния при резке, большой глубины трещин (до 500 мм) и не­возможности придания втулке удобного положения для свобод­ного вытекания шлаков.

Процесс разделки сочетался с тщательным магнитным конт­ролем за направлением и развитием трещин. Разделку заканчи­вали тогда, когда можно было установить, что трещины пол­ностью удалены. Разделка в самом глубоком месте (520 мм) имела форму неравносторонней трапеции с раскрытием навер-

ху 100 мм, на дне — 20 мм. В отверстия на дне разделки на глубину 10—15 мм вставили стальные остающиеся пробки, изготовленные из стали Ст. 3. Это позволило проводить сварку ' сплошным швом.

Для проведения сварочных работ была построена электриче­ская печь мощностью около 400 ква. Печь имела съемную крыш­ку, что давало возможность сваривать вертикально поставлен­ную втулку в нагретом состоянии при 450—480 °С. Сварка выпол­нялась электродами УОНИ-13/85 и ЭН-60М. Электроды УОНИ-13/85 давала большую вязкость, но несколько меньшую прочность и твердость. Электроды ЭН-60М увеличивали проч­ность и твердость, поэтому ими были заварены верхние слои. Электроды УОНИ-13/85 обеспечивали следующий химический состав металла шва: 0,12—0,15% С; 1,0—1,3% Мп; 0,4—0,6% Si; 0,4—0,8% Мо; предел прочности 95 кГ/мм2, ударную вязкость 10 кГм/см2. Химический состав металла шва при сварке углеро - дами ЭН-60М: 0,6—0,9% С; 0,8% Мп; 1,0% Si; 2,5% Сг; 0,4% Мо. Твердость после наплавки ДДС15о=56. Примерно 2/з объема шва было заполнено электродами УОНИ-13/85 и >/з — ЭН-60М.

Для усиления свариваемого узла шпоночный паз был также заварен, так как в условиях эксплуатации он не нужен. Сварка выполнялась с применением тщательной послойной проковки шва (чеканки) пневматическим молотком.

После окончания всех сварочных работ втулка была подверг­нута отпуску при 680 °С с выдержкой в течение 3 ч и охлажде­нием вместе с печью. Заваренная втулка механически обрабаты­валась на расточном станке, в том числе и по торцовой поверх­ности, где производилась сварка. Были проверены конусность и овальность внутреннего отверстия, рассверлена часть заваренных отверстий для элементов нагревателей, исправлена овальность в деформированных отверстиях. Восстановленный корпус кон­тейнера успешно работает с полной нагрузкой уже в течение нескольких лет. Можно считать, что выполненный ремонт по­зволил восстановить в полной мере прочность и работоспособ­ность сложной для механической обработки детали, работаю­щей в очень тяжелых условиях по нагрузкам.

Заварка трещин в штамлодержателе. Штамподержатель для горячей штамповки был изготовлен из стали 5ХНВ. В результате длительной эксплуатации в штамлодержателе, состоящем из верхней и нижней плит, возникли трещины, которые начинались в углу и под углом около 45° выходили на наружную поверхность. В одной половине держателя произошел полный излом, а во вто­рой— разрушено 90%) сечения. При восстановлении этих деталей возникли следующие затруднения: расположение трещин исклю­чало возможность механической подготовки кромок, так как при косом срезе и при толщине 120—130 мм фрезеровка или

строжка потребовали бы снятия больших количеств металла. Химический же состав стали крайне затруднял применение газо­вой резки. Газофлюсовую резку также нельзя было применить.

Чтобы избежать больших деформаций, необходимо было образовать двухстороннюю разделку с примерно равным распре-

делением металла. В этих условиях наиболее целесообразно было применить дуговую выплавку металлическим электродом в сочетании с электровоздушной резкой. Этим способом удалось осуществить двухстороннюю разделку трещин на полную глу­бину с раскрытием вверху 50—60 мм и с площадкой в основании 8—10 мм. После разделки поверхности кромок зачищались зуби­лом и наждачными камнями для удаления окисной пленки и брызг.

Сталь 5ХНВ относится к группе ограниченно сваривающихся сталей, и для ее сварки требуется предварительный сопутствую­щий подогрев до 400—450 °С. Сварку нужно было выполнить так, чтобы избежать большой деформации металла. Сварочные работы вели по следующей схеме: ремонтируемый держатель устанавливали на ребро так, чтобы разделка располагалась вер­тикально. Деталь нагревали до 450 °С четырьмя многопламен­ными горелками, работающими на смеси пропан-бутан с кисло­родом. Нагретую деталь тщательно накрывали асбестом. Сварку выполняли одновременно два сварщика с двух сторон разделки. Первые швы варили по способу «дуга в дугу», что обеспечивало наибольший местный прогрев свариваемых участков, равномер­ное распределение и уравновешивание напряжений, отсутствие поводки.

Сварка выполнялась в один тепловой цикл до полного запол­нения всей разделки электродами УОНИ-13/85 и ЭН-60М, кото­рые обеспечивали нужные свойства металла шва по прочности, вязкости и твердости, необходимые для нормальной работы дета­ли. Применялась послойная проковка швов. После окончания сварочных работ заваренную деталь сейчас же помещали в печь для снятия напряжений при общем нагреве до 670 °С. Детали <|ыли заварены удачно. Следовательно, сваркой можно восста­навливать сложные и точные детали, изготовленные из шгампо - вых сталей сложного химического состава, склонных к образова­нию закалочных структур и возникновению трещин в зонах тер­мического елияния. Общий вид штамподержателей показан на рис. 41.