Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Соединений легированных сталей холодным трещинам



Эти способы основаны на устранении (уменьшении) отрицательного действия факторов, обусловливающих образование XT, путем: а) регулирования структуры металла сварного соединения; б) снижения концентрации диффузионного водорода в шве; в) снижения уровня сварочных напряжений.

Целью регулирования структуры металла сварного соединения является уменьшение содержания закалочных составляющих – мартенсита и нижнего бейнита, повышения температуры их образования, уменьшения размеров действительного аустенитного зерна.

Это возможно путем выбора рационального состава стали, сварочных проволок и регулирования термического цикла сварки.

При выборе марки стали предпочтительными являются комплексно-легированные стали с минимально возможным содержанием углерода, одновременно легированные Mo, W, Ti.

Высокая стойкость к XT характеризует и микролегированные стали (Мо–Ni–V) < 0,5 % при С < 0,1 %.

Эффективно применение сварочных материалов, имеющих более низкие Т кристаллизации и превращения аустенита, чем у основного металла, а также повышенную растворимость Н и низкий коэффициент его диффузии. Так, при сварке ферритно-перлитных сталей аустенитным присадочным металлом резко повышается сопротивляемость металла XT.

Если Тпл проволоки меньше Тпл металла, создают условия для "залечивания" (заполнения) очагов зарождения трещин жидким металлом: Тпл проволоки Св-08Х20Н9Г7Т = 1460 °С, а у проволоки Св-08ГА Тпл = 1520 °С.

  Рис. 29. Сварочные термические циклы: а – идеальный; б – при РДС; в – при ЭЛС Регулирование термического цикла сварки осуществляют путем изменения погонной энергии сварки, а также Т предварительного или сопутствующего подогрева для получения идеального термического цикла (рис. 29). При этом цикле обеспечивается медленное охлаждение ниже Ас (уменьшается опасность закалки, и создаются благоприятные условия эвакуации Н).

Наиболее часто для предотвращения XT применяют предварительный или сопутствующий подогрев, который способствует переходу металла в пластичное состояние (Ткр > 100 °С), снижению остаточных напряжений, эвакуации водорода ("отдых") и уменьшению скорости охлаждения.



Если подогрев нецелесообразен, рекомендуют отпуск сварного соединения непосредственно после сварки. При этом снижается уровень sост, твердость, повышается пластичность и ударная вязкость.

Способы снижения концентрации Н в металле сварного соединения основаны на устранении источников снабжения атмосферы дуги водородом. Это прокалка электродов при 400...500 °С в течение 3...4 ч, а флюсов – при 500...600 °С, осушение защитных газов, очистка свариваемых кромок и проволок от ржавчины, масла и других загрязнений. Предусматривается связывание водорода в атмосфере дуги в нерастворимые в жидком железе соединения.

Наиболее эффективны основные покрытия электродов и флюсы с CaF2, а также содержащие FeO. Аналогичный эффект достигается при сварке в СО+О2, Аг+О2, и т.п.

Во всех случаях сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности.

Снижение уровня сварочных напряжений достигается путём рационального конструирования (минимальные размеры швов, их симметричное расположение, применение обратного прогиба и т.п.), рациональной технологии сборки и сварки (сварка с минимальной погонной энергией, правильный порядок наложения швов и т.п.), пластического деформирования после сварки (прокатка роликом, проковка, обработка взрывом, виброобработка сварочного изделия).



Для снижения остаточных напряжений (перемещений) применяют как общий нагрев конструкции (отпуск, отжиг), так и местный.

 

Ламелярные трещины

ЛТ – трещины в ЗТВ, образующиеся параллельно поверхности свариваемых листов, имеющие ступенчатый, каскадный характер. Визуально наблюдаются после окончания сварки и охлаждения. Излом хрупкий, без следов окисления, большую часть которого составляют плоские древовидные участки (имеющие вид расщепленного дерева). Эти участки совпадают со слоистостью металла, образующейся в результате прокатки, и по этой причине трещины получили название ламелярных (слоистых трещин).

Образуются ЛТ, как правило, в угловых и тавровых соединениях низколегированных сталей мартеновского и конвертерного производства под действием сварочных напряжений, направленных по толщине свариваемых листов. По внешним признакам напоминают XT.

С увеличением содержания углерода в стали возможно образование и XT, и ЛТ, а при С > 0,3 % преимущественно образуются XT. Образование ЛТ связано с наличием в металле вытянутых плоских неметаллических включений типа сульфидов и силикатов.

Разрушение металла связано с механическим отделением неметаллических включений от металлической матрицы, отрыв неметаллических включений вследствие различной величины термического расширения и т.п.

Для предотвращения ЛТ необходимо конструировать и изготавливать узел так, чтобы сварочные напряжения по направлению толщины листа были минимальны, применять предварительный и сопутствующий подогрев, осуществлять наплавку на свариваемые кромки.

Наиболее эффективный способ – повышение качества стали путём снижения содержания серы.

Трещины повторного нагрева

Трещины повторного нагрева (ТПН) образуются в процессе высокого отпуска сварного соединения с целью снятия сварочных напряжений. Они характерны для низколегированных и легированных сталей, в особенности для перлитных жаропрочных Сг-Mo-V сталей.



ТПН – межкристаллическое разрушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интервал температур растрескивания составляет 500...700 °С.

Образование ТПН связывают с локальной пластической деформацией ползучести, обусловливающей релаксацию (снятие) сварочных напряжений.

Нагрев и выдержка при 500...700 °С приводят к выделению мелкодисперсных частиц карбидов в теле зерна. Упрочнение последних способствует развитию пластических деформаций преимущественно в приграничных областях зерен.

В результате относительного смещения зерен на их стыках появляются пики микронапряжений, которые являются причиной зарождения микротрещин.

Образование микротрещин облегчается сегрегацией примесей на границах зерен, снижающих их прочность сцепления.

Склонность к ТПН зависит от состава стали, микроструктуры ЗТВ и величины остаточных сварочных напряжений. Наличие в стали Сг, Mo, V, а также Сu, Ti, Nb и примесей Р, S, Sn, Sb и др. способствует появлению склонности к растрескиванию.

Меры предотвращения ТПН предусматривают выбор рационального легирования стали, особенно уменьшение до возможного минимума Мо и V, снижение уровня остаточных напряжений в сварных узлах и повышение Т отпуска свыше 700 °С.

 

Хрупкие разрушения

Хрупкое разрушение (ХР) характеризуется тем, что оно не сопровождается заметной пластической макродеформацией и происходит при действии средних напряжений, не превышающих sТ.

Траектория разрушения близка к прямолинейной, излом нормален к поверхности и имеет кристаллический характер. Хрупкие разрушения, как правило, являются внутрикристаллическими.

Разрушение в большинстве случаев происходит под действием нормальных напряжений и распространяется вдоль наименее упакованной кристаллической плоскости, называемой плоскостью слома (отрыва).

Но иногда (водородное насыщение, коррозия и др.) ХР может быть межкристаллическим. ХР часто происходит внезапно и распространяется с большой скоростью и малыми затратами энергии. В ряде случаев оно приводит к катастрофическим разрушениям в сварных конструкциях в процессе эксплуатации.

Металлы и сплавы с ОЦК-решеткой разрушаются пластично (вязко) или хрупко в зависимости от состава и условий эксплуатации.

Примеси и легирующие элементы, блокирующие подвижность дислокаций, повышают склонность к ХР. Переход от пластичного к хрупкому разрушению может произойти при снижении температуры, увеличении скорости деформирования и остроты надреза.

Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа: возникновение трещины, медленное (стабильное) ее развитие и лавинообразное распространение разрушения.

Отдельные конструкции допускаются к эксплуатации с трещиной при условии контроля за их медленным развитием.

В сварных соединениях легированных сталей наибольшую степень охрупчивания получают участки на расстоянии » 0,1 мм от линии сплавления вследствие укрупнения зерна и образования твердых и малопластичных составляющих структуры в результате превращения аустенита (трансформационное охрупчивание).

Причиной охрупчивания является и сегрегация примесей на границах зерен, обусловливающая межзеренное ХР.

Снижение степени охрупчивания достигается технологическими и металлургическими мерами.

Для низкоуглеродистых сталей это ограничения g/v или высокий отпуск сварного соединения. Для легированных сталей технологические меры аналогичны применяемым для предотвращения XT.

Легирование сталей Mo, Ni, снижение содержания S, P, O, N и Н снижает их склонность к ХР. Стали электрошлакового и вакуумно-дугового переплава имеют высокое сопротивление ХР.


Просмотров 565

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!