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

Более точно определяется рабочий диапазон режимов при вероятностной оценке стойкости против ГТ. Она отличается тем, что выявляют как значения функций Вкр(?) и В(/?), так и их дисперсию путем многофакторного эксперимента или расчетного анализа (рис. 6.9)

Это позволяет определить область вероятного образования ГТ при действии технологических возмущений и рассчитать вероятность Ргт[7]

Ргт=Вер[Г>5] . . .

6.4. Холодные трещины (XT)

6.4.1. Природа и причины образования XT

Холодные трещины (XT) объединяют категорию трещин в сварных соединениях, формальными признаками которых являются появление визуально наблюдаемых трещин практически после охлаждения соединения; блестящий кристаллический излом трещин без следов высокотемпературного окисления [8]. XT - локальные хрупкие разрушения материала сварного соединения, возникающие под действием собственных сварочных" напряжений. Размеры XT соизмеримы с размерами зон сварного соединения. Локальность разрушения объясняется частичным снятием напряжений при образовании трещин, а также ограниченностью зон сварного соединения, в которых возможно развитие трещин без дополнительного притока энергии от внешних нагрузок.

Характерными особенностями большинства случаев возникновения XT являются следующие:

1) наличие инкубационного периода до образования очага трещин;

2) образование трещин происходит при значениях напряжений, составляющих менее 0,9 кратковременной прочности материалов в состоянии после сварки.

Эти особенности позволяют отнести XT к замедленному разрушению материала.

К образованию XT при сварке склонны углеродистые и легированные стали [8], некоторые титановые [9] и алюминиевые сплавы []].

При сварке углеродистых и легированных сталей XT могут образоваться, если стали претерпевают частичную или полную закалку. Трещины возникают в процессе охлаждения после сварки ниже температуры 150 °С или в течение последующих нескольких суток. XT могут образовываться во всех зонах сварного соединения и иметь параллельное или перпендикулярное расположение по отношению к оси шва. Место образования и направление трещин зависят от состава основного ме-

талла и шва, соотношения компонент сварочных напряжений и некоторых других обстоятельств. В практике холодные трещины в соответствии с геометрическими признаками и характером излома получили определенные названия: «откол» - продольные в ЗТВ, «отрыв» - продольные в зоне сплавления со стороны шва (аустеннтного), «частокол» - поперечные в ЗТВ и др. (рис. 6.10). Наиболее частыми являются XT вида «откол».

Образование XT начинается с возникновения очага разрушения, как правило, на границах аустенитных зерен на околошовном участке ЗТВ, примыкающих к линии сплавления (рис. 6.11). Протяженность очагов трещин составляет несколько

5 и

Рис. 6.10. Вид холодных трещин в сварных Рис. 6.11. Межкристаллитный харак-

соединениях легированных сталей: тер разрушения на участке очага хо-

/ -«откол»; 2 - «частокол»: 3 - «отрыв» лодной трещины (А) и смешанный на

продольные в шве участке ее развития (В)

диаметров аустенитных зерен. При этом разрушение не сопровождается заметной пластической деформацией и наблюдается как практически хрупкое. Это позволяет отнести XT к межкристаллическому хрупкому разрушению. Дальнейшее развитие очага в микро- и макротрещину может носить смешанный или внутризеренный характер.

Отмеченные выше закономерности послужили основанием для формулирования предположительных механизмов разрушения при образовании очагов XT. Эти механизмы в разных вариантах включают два основных процесса: низкотемпературную ползучесть [8, 10] и диффузионное перераспределение водорода.

Низкотемпературная ползучесть реализуется путем развития микропластической деформации (МПД) в пригранич1ых зонах зерен [8]. МПД обусловлено наличием в структуре свежезакаленной стали незакрепленных, способных к скольжению краевых дислокаций при действии сравнительно невысоких напряжений. Особенно высока плотность дислокаций в мартенсите непосредственно после воздействия термического цикла. Величина МПД лежит в диапазоне 10~®-10-* и проявляется при напряжениях выше предела неупругости ста (или микроско-

пического предела текучести) (рис. 6.12). МПД является термически активируемым процессом, т. е. ее скорость зависит от температуры и величины приложенных напряжений. После «отдыха» способность закаленной стали к МПД исчезает. Конечные высокая твердость и предел текучести закаленной стали - результат старения, при котором происходит закрепление дислокаций атомами углерода. Особенности развития МПД достаточно хорошо объясняют приведенные выше закономерности замедленного разрушения.

При длительном нагружении по границам зерен развивается локальная МПД. В результате последней реализуется

7 г j-w~ I с j-io~

Рис. 6.12. Характер деформирования свежезакаленной стали; Од - микроскопический предел текучести [8]

Рис 6 13. Схема Знигера-Стро образования трещин при проскальзывании по границам зерен

межкристаллическое разрушение по схеме Зинера-Стро, предполагающей относительное проскальзывание и поворот зерен по границам (рис. 6.13).

Действие диффузионного водорода при образовании XT наиболее соответствует одному из механизмов обратимой водородной хрупкости [8]. Ее особенность заключается в том, что в условиях медленного нагружения источники водородной хрупкости образуются вследствие диффузионного перераспределения водорода и исчезают через некоторое время после снятия нагрузки. Разновидностью обратимой хрупкости является водородная статическая усталость, которая проявляется при длительном действии постоянных напряжений, превышающих некоторую критическую величину. Для описания процесса разрушения используются различные механизмы: молекулярного давления, адсорбционный, максимальных трехосных напряжений и др. При этом важная роль отводится взаимодействию водорода с дислокациями.

Основными факторами, обусловливающими образование XT, являются:

1) структурное состояние металла сварного соединения, характеризуемое наличием Составляющих мартенситного и бей-