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

для плоских прямоугольных образцов 12£б (/„ - /„)

сг = 0,65

2L\ + 2L,L-Ll

МПа;

где /,„ - прогиб в центре образца на базе L\, м; fo - остаточный прогиб в центре образца на базе Li после снятия нагрузки, м; б - толщина стали, м

06±О,О5

60,05

33,3

33,3

33,3

У /А

, -Ф-Ф" 1,1 II lii ш liJ i4J-

Х77777/

Рис 6 19 Образец вставка (а), пластина под сварку (б) и схема нагружения образца (в) по методу «Имплант»

ДЛЯ тавровых образцов

6УИ„зг

СГ =

МПа,

где Мизг -изгибающий момент, МПа-м; b - ширина образца, м; fecp- средний катет углового шва на стенке таврового образца по пяти измерениям вдоль шва, м.

При напряжениях выше предела текучести основного металла точность расчета по приведенным соотношениям существенно снижается, так как они не учитывают пластического течения металла.

Метод «Имплант» [8,2] (ГОСТ 26388-84) предусматривает испытание цилиндрического образца - вставки (им-планта) с винтовым надрезом, который монтируется в отверстие пластины и частично переплавляется наплавленным на пластину сварным валиком (рис. 6.19). Сварочный термический цикл регулируют, изменяя погонную энергию сварки. За стандартный принят цикл, характеризуемый временем охлаждения от 800 до 500 °С (8/5), равным 10 с. В процессе охлаж-

дения в диапазоне 150-100 °С образцы нагружают постоянным растягивающим усилием. Разрушающие напряжения рассчитывают приближенно относительно поперечного сечения образца в надрезе без учета концентрации напряжений.

Метод ЛТП-3 [8] предусматривает моделирование (имитацию) сварочных термических и термодеформационных циклов в образцах основного металла, последующее их наводорожива-ние и испытание на замедленное разрушение. Испытываются плоские образцы 1,5X10X100 с боковым надрезом 0,2x3 путем четырехточечного изгиба постоянным длительно действующим моментом (рис. 6.20). Под нагрузкой образцы выдерживаются 20 ч. Имитация сварочных циклов производится проходящим

р/г L

Рнс 6 20 образец (а) и схема нагружения (б) при испытании на замедленное разрушение по методу ЛТПЗ

электрическим током, наводороживание - электролитическим способом, надрез после наводороживания -тонким наждачным кругом. За количественный показатель сопротивляемости замедленному разрушению принимается минимальное среднее напряжение, приводящее к образованию трещины в сечении с надрезом (ор mm). Расчет разрушающего напряжения выполняется приближенно по соотношению для упругого нагру>йения бруса по схеме чистого изгиба. Поэтому показатель используется для сравнения влияния исследуемых факторов (состава, структуры, концентрации водорода и др.).

За рубежом применяют аналогичные испытания на замедление разрушения по методам «Терморестор» [29] и «Smith-weld» [30].

6.5. Ламелярные трещины

6 5.1. Природа и причины образования трещин

Ламелярные трещины - трещины в ЗТВ, образующиеся параллельно поверхности свариваемых листов, имеющие ступенчатый (каскадный) характер. Визуально наблюдаются после окончания сварки и завершения охлаждения. Излом трещин 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 или слоистого растрескивания). Образуются, как правило, в угловых и тавровых соединениях низколегированных сталей мартеновской и конвертерной выплавки под действием сварочных напряжений, направленных по толщине свариваемых листов. По многим внешним признакам напоминают холодные трещины, поэтому часто рассматриваются как таковые. При этом по мере увеличения содержания углерода в стали становится возможным одновременное образование ламелярных и холодных трещин, а при содержании С>0,30 % преимущественно образуются холодные трещины. В последнем случае сопротивляемость холодным трещинам существенно ниже, чем ламелярным.

Исследованиями многих авторов установлено, что образование ламелярных трещин связано с наличием в металле вытянутых плоских неметаллических включений типа сульфидов и силикатов [2,8]. Существует ряд предположений о механизме разрушения при возникновении ламелярных трещин: механическое отделение неметаллических включений от металлической матрицы вследствие слабого их сцепления, отрый неметаллических включений в результате различной величины термического расширения и сокращения металла и включений, охрупчи-вающего действия водорода, концентрирующегося на межфаз-нон поверхности и др. При этом важную роль играют концентрация напряжений у заостроенных концов включений, их длина в отношении к критической для дальнейшего распространения, подкалка и охрупчивание водородом металлической матрицы в ЗТВ.

Для предотвращения ламелярных трещин применяют конструктивные и технологические мероприятия: выбор конструкции сварного узла, при котором сварочные напряжения по направлению толщины листа минимальны, предварительный и последующий подогрев, наплавка на свариваемые кромки. Наиболее эффективный способ - повышение качества стали главным образом за счет снижения содержания серы.

6 5.2. Способы и критерии оценки

Поскольку отмечено сходство ламелярных и холодных трещин по ряду внешних признаков и зависимости от одних и тех же основных факторов (подкалка ЗТВ, водород, сварочные напряжения 1-го рода), то и многие способы оценки склонности к ламелярным трещинам подобны применяемым в отношении холодных трещин. При этом учитывается специфика их распо-