Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 [ 140 ] 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

ному металлу. Переход от хрупкого к вязкому разрушению для сварного соединения со швом на никелевой основе типа Э-08Н60Г7М7Т (кривая 2) при температуре ТТ связан с резким повышением величины критического раскрытия и изломом в шве. Для указанного сварного соединения с отсутствием хрупких кристаллизационных прослоек в зоне сплавления Т1 ниже

В соединениях, выполненных аустенитными электродами на железной основе типа Э-10Х25Н13Г2 (кривая 1), наличие кристаллизационных и диффузионных прослоек в зоне сплавления, увеличение их ширины и твердости приводят к сдвигу критической температуры хрупкости Гк, в сторону положительных температур с появлением промежуточного диапазона температур хрупкого разрушения по этому участку.

Усталостная прочность рассматриваемых соединений сталей одного структурного класса может определяться свойствами однородного соединения менее прочной стали. В отличие от этого при оценке усталостной прочности соединений сталей различного структурного класса необходимо учитывать вероятность преждевременного разрушения в зоне сплавления.

«2

-100 -го го

100 т, с

Рис. 32.11. Влияние легирования аустенитного шва и термичекой обработки на треи;ииостойкость сварного соеди-

а - исходное состояние; б - отпуск после сварки; I - шов типа Э-10Х25Н13Г2 - исходное состояние; 2 - шов тнпа Э-08Н60Г7М7Т - исходное состояние; 3 - шов типа Э-10Х25Н13Г2 - отпуск 690 °С - 10 ч; -шов тнпа Э-10Х25Н13Г2 - отпуск 690 °С - 10 ч

32.3.2. Жаропрочность и коррозионная стойкость

Жаропрочность рассматриваемых сварных соединений определяется уровнем рабочих температур и длительностью эксплуатации. При температурах ниже 300-350 °С, когда эффект ползучести не реализуется и прочность не зависит от длительности нагружения, свойства сварных соединений разнородных сталей могут оцениваться по уровню их механических свойств при заданной температуре с учетом возможного влияния поля внутренних напряжений.

В интервале температур 300-400 °С для соединений, в которых одной из составляющих является низкоуглеродистая сталь, и 400-500 °С при использовании теплоустойчивых сталей (ниже

Гг - на рис. 32.20) длительная прочность сварных соединений разнородных сталей близка к однородным соединениям. Для этого интервала температур характерно внутризеренное разрушение в условиях ползучести и высокая пластичность при разрушении. Развитие диффузионных прослоек в этом интервале температур обычно не снижает длительную прочность и пластичность разнородных соединений, поскольку при внутризерен-ном разрушении жесткость напряженного состояния в малопрочной прослойке будет затруднять в ней деформации сдвига и тем способствовать упрочнению прослойки. Не сказываются отрицательно и прослойки высокой твердости, так как температура эксплуатации выше их критической температуры хрупко-вязкого перехода. В соединениях сталей разных структурных классов при высокой жесткости в этом интервале температур следует учитывать возможность снижения несущей способности конструкции при теплосменах из-за накопления пластической деформации от воздействия поля внутренних напряжений.

С повышением дальнейших рабочих температур и вероятности межзеренного разрушения, образование которого связано уже с уровнем нормальных напряжений, длительная прочность и особенно пластичность рассматриваемых соединений (кривая 2) могут заметно уступать однородным соединениям. При совместном деформировании участков сварного соединения разной прочности вблизи границы раздела со стороны менее прочной составляющей будет неизбежно повышаться уровень местных нормальных напряжений, ответственных за межзеренное разрушение. Это приводит к появлению преждевременных хрупких разрушений в зоне сплавления со стороны менее прочной составляющей. Развитие в зоне сплавления диффузионных прослоек, снижающих прочность этого участка, приводит к дополнительному снижению прочности и пластичности разнородных соединений (кривая 3).

На коррозионную стойкость разнородных соединений по сравнению с однородными дополнительное влияние оказывают: а) разница электрохимических потенциалов в контакте разно-

Рис. 32.12. Влияние температуры на длительную прочность и пластичность сварных соединений

разнородных сталей (схема): / - соединения однородных сталей; 2 - соединения разнородных сталей; 3 - соединения разнородных сталей с диффузионными прослойками

родных составляющих, приводящая к развитию гальванической коррозии с анодной стороны; б) появление ослабленных зон и в первую очередь диффузионных прослоек; в) наличие остаточных напряжений.

Коррозионная стойкость соединений перлитной стали с аустенитной в растворах нитратов и щелочей определяется вероятностью разрушения в зоне сплавления. Основным мероприятием по ее повышению является применение в качестве менее легированной составляющей соединения перлитной стабилизированной стали. При использовании низкоуглеродистой стали наблюдается снижение коррозионной стойкости соединений, прошедших отпуск. Отмечается желательность использования в соединениях перлитной стали с аустенитной в целях повышения их коррозионной стойкости, сварочных материалов на никелевой основе.

32.4. Технология сварки

32.4.1. Способы сварки

При изготовлении сварных конструкций из разнородных сталей используется большинство существующих способов сварки. Наибольшее распространение из них получила ручная дуговая сварка как процесс, обеспечивающий наибольшую гибкость регулирования степени проплавления свариваемых кромок. При сварке сталей одного структурного класса в большинстве случаев отсутствуют ограничения по уменьшению степени проплавления и соответственно могут применяться те же способы и режимы, что и для однородных соединений. При сварке сталей разного структурного класса выбор способа сварки и ее режима определяется предельной степенью проплавления свариваемых кромок. При использовании способов с повышенным проплавлением кромок, как, например, при электрошлаковой сварке, технологическая и конструктивная прочность соединения должны определяться подбором сварочных материалов, обладающих низкой чувствительностью к повышению степени проплавления. Перспективным является использование электронно-лучевой сварки как при непосредственном контактировании свариваемых кромок, так и с вбедением промежуточной прослойки, состав которой выбирают из условия получения оптимальных свойств шва. Для стыковки труб в котлостроении широко применяют контактную сварку сопротивлением, в компрессоро-строении и других отраслях широко внедрена сварка взрывом, все большее распространение находит диффузионная сварка.