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

нитного типа (5д, размером действительного аустеннтного зерна (da);

2) концентрация диффузионного водорода в зоне зарождения очага трещины (Яд);

3) уровень растягивающих сварочных напряжений I рода

(Осв).

Критическое структурно-водородное и напряженное состояние в ЗТВ, обусловливающее образование XT, может быть опи-

d,=0,OS-OMMM

Рис. 6.14. Критическая поверхность (CDEFG), соответствующая сочетанию факторов, обусловливающих склонность сталей к холодным трещинам при сварке; OA - отсутствие трещин; АВ - образование трещин

сано регрессионными уравнениями, полученными статистической обработкой результатов испытаний на замедленное разрушение (см. стр. 190) [11, 12]. Критериями критического состояния служат критические значения одного из факторов тре-щинообразования (5кр, Яд. нр, Ор. кр) при учете действующих значений других факторов. Уравнения Shp, Яд. кр, Ор. кр представляют собой семейство поверхностей в координатах 5д, Яд, С при асв/оо,2 = const (рис. 6.14). Пространству ниже этих поверхностей с определенной вероятностью соответствует отсутствие XT в ЗТВ сварного соединения, выше - их образование.

Образование XT возможно также при сварке некоторых а и а-ЬР титановых сплавов [9]. Механизм и причины образова-

ния трещин в титановых сплавах менее исследованы, чем для случая сварки легированных сталей. Установлено, что они имеют характер замедленного разрушения. При этом период до разрушения значительно больше, чем у сталей, и может достигать несколько десятков суток. Образование трещин связан,© с метастабильным состоянием металла шва и зоны термического влияния после сварки, обусловливающим нх пониженную пластичность.

Склонность технического титана и малолегированных а-сплавов к XT связывают с интенсивным ростом зерна при сварке и насыщением газами (Нг, О2, N2) свыше допустимой концентрации. Водород, имеющий пониженную растворимость в а-фазе (до 0,001 %), способен образовывать хрупкий гидрид титана. Последний образуется со значительным положительным объемным эффектом (15,5%) и наряду с охрупчиванием металла может привести к повышению уровня микронапряжений 2-го рода. Водород также способен адсорбироваться на границах зерен, снижая их когезионную прочность. Отмечено, что действие водорода усиливается при одновременном насыщении металла сварного соединения кислородом и азотом. Замедленный характер разрушения, по-видимому, объясняется диффузионным перераспределением водорода и релаксационными процессами в зонах локального действия пиков микронапряжений, в том числе и по границам зерен.

Склонность к XT наблюдается у а + р-сплавов титана, легированных главным образом эвтектоиднообразующими р-стаби-лизирующими элементами (Fe, Сг, Мп и др.). Образование трещин связывают с выделением в процессе фазовых превращений хрупких фаз. В процессе охлаждения после сварки при распаде р-фазы возможно образование метастабильных а, Р(ост) и хрупкой со-фаз, а также хрупких интерметаллидных соединений. Образование ннтерметаллидов возможно при переходе метастабильных фаз со временем в стабильное состояние. Выделение со-фазы и ннтерметаллидов на границах зерен ведет к снижению пластичности и повышению склонности к образованию XT.

Рост зерна в указанных сплавах ограничен в связи с относительно высокой концентрацией легирующих элементов, Охрупчивающее действие водорода проявляется в меньшей степени у этих сплавов по сравнению с а-сплавами, поскольку растворимость водорода в р-фазе на несколько порядков больше, чем в а-фазе. Замедленный характер разрушения, по-видимому, объясняется развитием во времени превращений в метастабильных фазах и релаксационными процессами в зонах действия межфазных напряжений на границах зерен.

Склонность к XT наблюдается при сварке некоторых высоколегированных термоупрочняемых алюминиевых сплавов си-

стем Al-Мп-Zn и Al-Zn-Mg-Cu [1]. Природа и механизм образования трещин еще недостаточно исследованы. Их возникновение связывают с выделением хрупких интерметаллид-ных фаз в процесе старения при охлаждении при сварке и в по-слесварочный период. В результате дисперсионного твердения имеет место относительное упрочнение тела зерна по отнопле-нию к приграничным зонам. В процессе релаксаций сварочных напряжений происходит локальное накопление пластических деформаций на границах зерен, их перенапряжение и замедленное разрупление.

6.4.2. Способы и критерии оценки склонности к XT

Способы оценки склонности к трещинам можно классифицировать по следующим основным признакам;

1) характеру процедуры оценки - на косвенные и прямые;

2) характеру показателей склонности - на качественные, полуколичественные и количественные;

3) характеру использования показателей склонности - сравнительные и прикладные.

Косвенные способы позволяют получать оценку склонности к трещинам расчетным путем без непосредственного испытания материалов.

Прямые способы предусматривают сварку технологических проб, специализированные испытания сварных соединений или образующих его материалов в условиях, имитирующих сварочные.

Критерии оценки или показатели склонности к трещинам, как правило, выражаются через характеристики одного или совокупности изменяющихся факторов, обусловливающих образование трещин. Качественные критерии не имеют количественного выражения и по существу имеют смысл «материалы склонные» или «несклонные» к трещинам. Количественные критерии имеют численное выражение, связанное с изменением одного из факторов, контролирующих процесс образования трещин, и однозначно оценивают склонность (стойкость или сопротивляемость) к трещинам.Если при определении показателей склонности к трещинам одновременно изменяются несколько активных факторов, а критерий оценки является числовой характреистикой одного из них, то есть следует считать полуколичественным.

Способы оценки, критерии которых могут быть использованы только для сопоставления материалов или технологических вариантов сварки по их склонности к трещинам, относят к сравнительным. Количественные критерии, которые могут быть использованы для оценки стойкости сварных соединений конструкций против трещин, относят к прикладным.