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

6.4.2.1. Расчетные методы. При разработке расчетных методов применяют два основных методических подхода. Первый используют параметрические уравнения, полученные статистической обработкой экспериментальных данных. Они связывают выходные параметры (показатель склонности к трещинам, требуемую температуру подогрева и другие) с входными параметрами (химическим составом, режимом сварки и другие) без анализа физических процессов в металлах прн сварке, обусловливающих образование трещин. Поэтому их применение ограничено областью, в пределах которой изменялись входные параметры при проведении экспериментов. При этом часто не учитывается все многообразие факторов, влияющих на образование трещин, в том числе и существенно значимых. Второй предусматривает анализ физических процессов в металлах при сварке, обусловливающих образование трещин. В этом случае используются концептуальные физические модели процесса разрушения при образовании трещин, аналитические зависимости законов металлофизики, регрессионные уравнения, описывающие характеристики и константы материалов на основе сгатистической обработки опытных данных. Такие расчетные методы имеют более универсальный характер, чем параметрические уравнения, и позволяют учитывать достаточно широкий ряд металлургических, технологических и геометрических факторов. Выполнение расчетов производится с помощью ЭВМ.

В настоящее время широко используются следующие параметрические уравнения:

1. Расчет значения эквивалента углерода Сэкв

, Мп , Si , Ni , Сг , Мо , V , -„ ,

6 24 10 5 4 14

где символы элементов и их содержание в %.

Стали, у которых Сэкв>0,45 %, считаются потенциально склонными к образованию трещин. Сэкв является обобщенным параметром состава стали, характеризующим ее прокалнвае-мость. При СэквЭ>0,45 % при сварке становится возможным образование закалочных структур в металле сварного соединения, что при условии насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжений может привести к образованию холодных трещин. Значение Сэкв вне связи с этими условиями не может служить показателем действительной склонности сварного соединения к трещинам.

2. Расчет параметра трещинообразования Ру,, % [5, 8]

Р. = Рсм+- + -. (6.3)

D Г 1 Si Мп - Сг Си N1 Мо V

где Ягл - количество диффузионного водорода в металле шва, установленное глицериновым методом, мл/100 г (соотношение с ртутным методом МИС Ягл = 0,64 Ямис-0,93); /С -коэффициент интенсивности жесткости, Н/(мм-мм) {К-КаЬ; Ко - постоянная, имеющая значения в пределах 200-1000 Н/(ммХ Хмм) в зависимости от жесткости конструкции, для пробы Тэккен 685; б - толщина стали, мм.

При Рго>0,286 возможно образование холодных трещин в зоне термического влияния в корне шва сварного соединения типа пробы «Тэккен». Уравнение (6.3) получено статистической обработкой результатов испытаний с помощью пробы «Тэккен» применительно к низколегированным сталям с содержанием углерода 0,07-0,22 % с пределом текучести 500-700 МПа при сварке с qfv=l7 кДж/см. Использование (6.3) возможно для указанных составов стали и режима сварки.

Параметр Pw используют для расчета предварительной температуры подогрева, исключающей трещины: Тп= 1440 Р-392. Например, при Рго = 0,286 Тп=20 °С; при P,„ = 0,345 (сталь 0,20% С; 0,30% Si; 0,80% Мп; 0,2% Сг; Ягл = 3; 6 = 20 мм) 7п=105 °С.

3. Расчет стойкости против холодных трещин стыковых сварных соединений жестко закрепленных элементов может быть выполнен с помощью компьютерных программ [11, 12]. Программный комплекс «Свариваемость легированных сталей» позволяет выполнить расчеты кинетики физических процессов и их выходных параметров, определяющих показатели свариваемости.

Путем сопоставления действительных и критических значений факторов трещинообразования (структуры, водорода и напряжений) оценивается стойкость сварных соединений против трещин (рис. 6.14).

Например: Стсв<сткр - условие стойкости ЗТВ сварных соединений против образования холодных трещин; Окр=Оо,2(зтв)(2,753-0,51Ядз-*-0,307 Сх ХЯд-Ю,017 „2-4,186 С-0,005 S„-4,457 3+10,213 C-rf,-0,54 Яд + -f0,005 С-5д-*-0,005 5д.з-И,021 С2+0,058 dS. где Окр - критическое разрушающее напряжение, регрессионное уравнение для которого получено статистической обработкой результатов испытаний сталей на замедленное разрушение в условиях термического цикла сварки; сГо,2(ЗТВ)-предел текучести ЗТВ; % С-содержание углерода; 5д - действительное содержание структурных составляющих - мартенсит, остальное бейнит; «-»5д - ферритоперлит, остальное бейнит); da - диаметр действительного аустенитиого зерна, мм; д - действительная концентрация хроматографического диффузионного водорода в ЗТВ, см/ЮО г. Действительные значения параметров рассчитаны на основе анализа физических процессов в металле при сварке.

Если условие стойкости против трещин не обеспечивается, то в автоматическом режиме счета определяются значения погонной энергии сваркц, температуры подогрева, исходное содержание водорода в шве и жесткость закрепления сваривае-

мых элементов, которые обеспечивают отсутствие холодных трещин. Математические соотношения и модели,, используемые в программе, рассмотрены в III томе справочника по сварке в разделе «Расчетные методы».

6.4.2.2. Сварочные технологические пробы. Технологические пробы по характеру использования получаемых результатов

Рис. 6.15. Технологическая сварочная проба СЭВ-1SXT для нспытаннй на образование

холодных трещин

в т t п

12, 16, 20 30 30, 40 50

60 100

35 50