ВПЛИВ ФОРМИ ВИРОБУ НА МАГНІТНЕ ПОЛЕ ПРИ ЗВАРЮВАННІ ТА НАПЛАВЛЕННІ

Анотація

ОЛПри зварюванні та наплавленні труб для газо- і нафтопровідних магістралей, індукція магнітного поля підвищується, внаслідок концентрації силових ліній у замкненій трубі, що володіє великою магнітною проникністю. Струм тече шляхом найменшого опору, силові лінії магнітного поля – шляхом найменшого магнітного опору. Адекватність методики вимірювання магнітного поля реальним умовам підтверджена при вимірюванні індукції поля струму, що тече  виробом, у виробничих умовах при односторонньому високошвидкісному зварюванні труб діаметром 0,426 м, з товщиною стінки  0,008м.

В результаті досліджень встановлено, що, при протіканні струму пластинами, індукція магнітного поля в середині товщини пластини дорівнює нулю. При наближенні до поверхні пластини, індукція зростає та досягає максимального значення на поверхні. При віддаленні поверхні пластини індукція зменшується.  Відповідно до силових ліній поля, при переході від середини до нижньої поверхні пластин, напрямок індукції змінюється на протилежне. Розрахунково-експериментальним шляхом встановлено, що при протіканні струму по трубі, внаслідок концентрації силових ліній магнітного поля в володіючої великою магнітною проникністю трубі, максимальне значення індукції різко зростає в π разів, порівняно зі зварюванням пластин, з 0,1 Т до 0,35 Т. При наближенні до верхньої та нижньої поверхонь стінки труби, індукція магнітного поля знижується і різко падає при виході з феромагнетика. При цьому, напрямок індукції в стику не змінюється, а максимальне значення досягається в середині стінки труби. Індукція підвищується внаслідок концентрації силових ліній магнітного поля в замкнутій, що володіє більшою магнітною проникністю, феромагнітної труби, контур якої збігається з силовими лініями поля. За межами феромагнітної труби магнітна проникність знижується і індукція різко падає. Індукція на осі труби дорівнює нулю і має протилежний напрямок в області нижньої стінки.Форма виробу, відповідно, впливає на електромагнітну силу, яка підвищується з    0,42 Н при протіканні струму пластинами до 1,47 Н і магнітний тиск, який при протіканні струму трубою зростає з 3,98 кПа до 48,8 кПа, більш ніж в 10 разів. Тому, при зварюванні труб, посилюється магнітне дуття та вплив магнітного поля на формування швів. В результаті магнітного дуття, при зварюванні труб від струмопідводу, електромагнітна сила відхиляє дугу вперед,  її довжина періодично збільшується до природного обриву дуги, яка знову збуджується при закорочуванні електрода на виріб. При цьому, режим стає нестабільним, формування швів порушується. При зварюванні на струмопідвід, дуга відхиляється назад, занурюється в основний метал і стабілізується, але шов формується з підрізами. При нестабільному процесі зростає енергія, підвищення якої, згідно з рентгеноструктурним аналізом, призводить до появи мікроспотворень кристалічних грат, мікронапруг, щільності дислокацій, тріщин і зниження ударної в'язкості зварних сполук. При стабільному процесі енергія зменшується, що забезпечує зниження мікроспотворень кристалічних ґрат, мікронапруг, щільності дислокацій, тріщин та підвищення ударної в'язкості зварних з'єднань.

Розроблено енерго- і матеріалозберігаючий спосіб одностороннього високошвидкісного зварювання труб для газо- і нафтопровідних магістралей, з двостороннім струмопідводом до труби, при якому струм ззаду дуги в 2 рази вище струму попереду дуги, створює магнітне поле, яке забезпечує зниження енергії і наплавленого металу, мікроспотворень кристалічного решітки, мікронанапруг, щільності дислокацій, зварювальних напруг, схильності до утворення тріщин, рівновагу діючих на дугу і рідкий метал ванни електромагнітних сил, стабільність процесу, збільшення швидкості зварювання і кристалізації, подрібнення мікроструктури, скорочення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв'язків, якості зовнішнього шва, зворотного валика на флюсовій подушці, незалежно від зазору, і ударної в'язкості зварних  з'єднань в 2 рази.