RU2184021C2

RU2184021C2 - Method for making soldered and welded construction

Info

Publication number: RU2184021C2
Application number: RU2000109698A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Баранов; В.Н. Семенов; Ю.А. Пестов; К.И. Недашковский; Н.М. Григоркин; Л.А. Туманов; Н.К. Дудкин
Original assignee: ОАО "Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. академика В.П. Глушко"
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2002-06-27

Abstract

FIELD: power machine engineering, namely, manufacture of sphere construction of units of power plant. SUBSTANCE: method comprises steps of making outer wall by welding sphere body with T-piece; assembling outer wall and inner wall in the form of spheric insert with formation of cavity between said walls; preliminarily placing solder onto surfaces to be soldered; welding up ends and heating them for soldering with isothermal soaking; after soldering and cooling in shield-gas atmosphere realizing quenching in protection medium; after cooling until 20 C realizing cold treatment of construction at minus -70±5^°C; tempering it at 250±10^°C and cooling it in open air. EFFECT: enhanced operationability of construction at extremal conditions due to high strength, high fluid tightness of soldered joint and improved properties of base metal. 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к технологии изготовления паяно-сварной конструкции сферы узла энергетической установки. The invention relates to the field of power engineering, in particular to a technology for manufacturing a brazed-welded structure of a node of a power plant.

Паяно-сварная конструкция сферы с охлаждаемым контуром входит в состав узла энергетической установки, работающей в условиях повышенных температур, давления и вибрации. Конструкция сферы включает в себя следующие детали: корпус, тройник и сферическую вставку. Она представляет собой паяно-сварную сборочную единицу, состоящую из спаянных между собой внутренней и наружной стенок, образующих полость. Наружную стенку изготавливают в виде сварной конструкции, а внутреннюю - в виде сферической вставки. The brazed-welded construction of the sphere with a cooled circuit is part of the assembly of a power plant operating in conditions of elevated temperatures, pressure and vibration. The design of the sphere includes the following details: body, tee and spherical insert. It is a brazed-welded assembly unit consisting of internal and external walls welded together, forming a cavity. The outer wall is made in the form of a welded structure, and the inner wall is in the form of a spherical insert.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения можно считать способ изготовления паяно-сварной конструкции сферы, входящей в узел энергетической установки, раскрытый в патенте RU 2110383 С1, 10.05.1998. Способ включает сборку наружной стенки с внутренней стенкой, выполненной в виде сферической вставки из жаропрочного сплава на основе никеля, с предварительным размещением припоя на паяемых поверхностях и образованием полости между ними, заварку из торцев и соединение пайкой в атмосфере инертного газа. The closest analogue of the claimed invention can be considered a method of manufacturing a brazed-welded construction of a sphere included in the node of the power plant, disclosed in patent RU 2110383 C1, 05/10/1998. The method includes assembling the outer wall with the inner wall, made in the form of a spherical insert of a heat-resistant nickel-based alloy, with preliminary placement of solder on the soldered surfaces and the formation of a cavity between them, welding from the ends and soldering in an inert gas atmosphere.

Задача изобретения - разработка технологии изготовления паяно-сварной конструкции сферы, обеспечивающей ей работоспособность в экстремальных условиях. The objective of the invention is the development of manufacturing technology of a brazed-welded structure of the sphere, ensuring its performance under extreme conditions.

Задача решена за счет того, что корпус сферы выполнен из мартенситно-стареющей стали, тройник - из жаропрочного дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, сферическая вставка - из жаропрочного сплава на основе никеля, наружную стенку изготавливают за счет приварки к корпусу сферы тройника, после размещения припоя на паяемых поверхностях осуществляют сборку внутренней и наружной стенок с образованием полости между ними, заварку их по торцам и пайку в атмосфере инертного газа, при этом нагрев под пайку проводят с изотермической выдержкой, обеспечивающей выравнивание температур стенок, спаянную конструкцию подвергают охлаждению в атмосфере защитного газа до (150±10)^oС, а затем - на воздухе, далее проводят ее закалку в защитной среде и после охлаждения до комнатной температуры конструкцию обрабатывают холодом при (-70±5)^oС и подвергают отпуску при температуре 250±10^oС с последующим охлаждением на воздухе.The problem is solved due to the fact that the body of the sphere is made of maraging steel, the tee is made of heat-resistant dispersion-hardening alloy on a nickel basis, the spherical insert is made of heat-resistant alloy based on nickel, the outer wall is made by welding to the body of the tee sphere, after the placement of solder on the brazed surfaces, the internal and external walls are assembled with the formation of a cavity between them, their welding at the ends and soldering in an inert gas atmosphere, while the soldering heating is carried out with an isothermal With a shutter speed to ensure equalization of wall temperatures, the soldered structure is cooled in a protective gas atmosphere to (150 ± 10) ^o С, and then in air, then it is quenched in a protective medium and, after cooling to room temperature, the structure is treated with cold at (-70 ± 5) ^o C and subjected to tempering at a temperature of 250 ± 10 ^o C followed by cooling in air.

Технический результат - обеспечение работоспособности конструкции сферы в экстремальных условиях за счет достижения высокой прочности, плотности и герметичности паяного соединения и высоких механических характеристик основного металла. EFFECT: ensuring the operability of the sphere design in extreme conditions by achieving high strength, density and tightness of the soldered joint and high mechanical characteristics of the base metal.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом. The method according to the invention is as follows.

На чертеже представлена паяно-сварная конструкция сферы узла энергетической установки в разрезе. The drawing shows a brazed-welded construction of the sphere of the node of the power plant in the context.

Конструкция сферы включает в себя корпус 1, тройник 2 и сферическую вставку 3. Корпус 1 выполнен из высокопрочной мартенситно-стареющей стали, например, марки ВНС-25, тройник 2 - из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, например, ЭП-202, а сферическая вставка 3 - из жаропрочного сплава на основе никеля марки ЭИ-435. Сфера представляет собой паяно-сварную единицу, состоящую из наружной и внутренней стенок. Последняя выполнена в виде сферической вставки 3 по конфигурации наружной стенки, которая, в свою очередь, представляет собой сварную конструкцию, изготовленную путем приварки тройника 2 к корпусу 1 сферы. Приварку осуществляют или в автоматическом режиме в защитной среде, или ручной электродуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой с образованием сварного шва 4. Изготовленную наружную стенку подвергают механической обработке под сборку с внутренней стенкой. После расположения на паяемых поверхностях стенок припоя их собирают с образованием между ними внутренней полости 5. Далее заваривают торцы стенок и паяют в печи в атмосфере инертного газа-аргона. При нагреве под пайку проводят изотермическую выдержку, необходимую для выравнивания температур стенок. Выбор температуры пайки обусловлен температурой плавления припоя, а время пайки достаточно для его расплавления, растекания и смачивания поверхностей стенок. Охлаждение спаянной конструкции осуществляют в атмосфере защитного газа-аргона до (150±10)^oС, а затем на воздухе. После охлаждения конструкцию подвергают закалке в защитной среде - аргоне. В процессе закалки происходит измельчение зерна в структуре мартенситно-стареющей стали, что способствует повышению ее механических характеристик, особенно ударной вязкости. Охлажденную до комнатной температуры конструкцию подвергают дальнейшему охлаждению в термостате до (-70±5)^oС, и после выдержки подвергают нагреву до (250±10)^oС в атмосфере аргона и после выдержки охлаждают на воздухе. Обработку холодом с последующим отпуском обеспечивают стали повышение прочностных характеристик.The design of the sphere includes a housing 1, a tee 2 and a spherical insert 3. The housing 1 is made of high-strength maraging steel, for example, grade VNS-25, tee 2 is made of a precipitation hardening alloy based on nickel, for example, EP-202, and the spherical insert 3 is made of a heat-resistant alloy based on nickel EI-435. The sphere is a brazed-welded unit consisting of the outer and inner walls. The latter is made in the form of a spherical insert 3 according to the configuration of the outer wall, which, in turn, is a welded structure made by welding a tee 2 to the body 1 of the sphere. Welding is carried out either automatically in a protective environment, or by manual arc welding with a non-consumable electrode with a filler wire with the formation of a weld 4. The outer wall is machined for assembly with an inner wall. After the solder walls are located on the surfaces to be soldered, they are assembled to form an internal cavity 5 between them. Next, the ends of the walls are welded and soldered in a furnace in an atmosphere of inert argon gas. When heating under soldering, the isothermal holding necessary to equalize the wall temperatures is carried out. The choice of soldering temperature is determined by the melting point of the solder, and the soldering time is sufficient for its melting, spreading and wetting of the surface of the walls. The soldered structure is cooled in an atmosphere of protective argon gas to (150 ± 10) ^o С, and then in air. After cooling, the structure is quenched in a protective medium - argon. During hardening, grain is crushed in the structure of maraging steel, which helps to increase its mechanical characteristics, especially impact strength. The structure cooled to room temperature is subjected to further cooling in a thermostat to (-70 ± 5) ^o С, and after exposure it is subjected to heating to (250 ± 10) ^o С in an argon atmosphere and it is cooled in air after exposure. Cold treatment with subsequent tempering is provided by steel to increase strength characteristics.

Были проведены металлографические исследования по выявлению наличия дефектов в паяных соединениях. Анализ показал отсутствие в них каких-либо дефектов. Испытания на прочность и герметичность показали высокую степень герметичности и достаточно высокую прочность паяных соединений. Metallographic studies were carried out to identify the presence of defects in soldered joints. The analysis showed the absence of any defects in them. Tests for strength and tightness showed a high degree of tightness and a sufficiently high strength of soldered joints.

Были проведены испытания по определению механических характеристик основного металла. Данные представлены в таблице. Tests were conducted to determine the mechanical characteristics of the base metal. The data are presented in the table.

Указанная выше технология изготовления паяно-сварной конструкции сферы позволила использовать ее в узлах энергетической установки с охлаждаемым контуром в экстремальных условиях за счет достаточно высоких механических характеристик стали и сплавов на основе никеля. The aforementioned manufacturing technology of a brazed-welded sphere design made it possible to use it in units of a power plant with a cooled circuit in extreme conditions due to the rather high mechanical characteristics of steel and nickel-based alloys.

Claims

A method of manufacturing a brazed-welded structure of a sphere included in a power plant assembly, including assembling an outer wall with an inner wall made in the form of a spherical insert made of heat-resistant nickel-based alloy, with preliminary placement of solder on the brazed surfaces and the formation of a cavity between them, welding their ends and soldering in an inert gas atmosphere, characterized in that the outer wall of the sphere is obtained by joining by welding a body made of maraging steel with a dispersion-solid tee nickel-based alloy, is heated by soldering with isothermal aging, which provides equalization of wall temperatures, the welded structure is cooled in a protective gas atmosphere to (150 ± 10) ^o С followed by cooling in air, then it is quenched in a protective gas atmosphere, and after cooling to room temperature, the structure is treated with cold at (-70 ± 5) ^o C and subjected to tempering at (250 ± 10) ^o C followed by cooling in air.