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

ложения параллельно поверхности свариваемых листов, а также то, что наибольшая плотность неметаллических включений имеет место в срединной части листов. Для оценки склонности к ламелярным трещинам применяют сварочные технологические пробы, машинные испытания сварных образцов или основного металла.

5, = ЮО Вг = 150

Рис. 6.21. Технологическая сварочная проба СЭВ-19ХТ для испытаний на образование ламелярных трещин

Проба СЭВ - 19ХТ, модифицированная с учетом особенностей ламелярных трещин, может быть использована для оценки склонности к их образованию (рис. 6.21) [13]. При испытаниях сваривается угловое соединение.

Метод ЛТП2-3 с использованием таврового сварного образца - один из эффективных методов определения сопротивляемости стали ламелярным трещинам (§6.2.3.2.3). Процедура испытаний н показатель сопротивляемости аналогичны испытаниям на холодные трещины.

Метод «Веритас» [2]. Основан на механическом испытании листового металла, при котором растягивающие усилия прикладываются вдоль

толщины листа. Образцы изготавливают из заготовок, получаемых путем приварки перпендикулярно поверхностям листа пластин-концевиков. При этом исполь.зуют сварку трением, контактную, ручную дуговую. Заготовки разрезают на части, из которых механическим путем изготовляют образцы с круглым или квадратным сечением (диаметр или сторона квадрата около 0,6 толщины листа) (рис. 6.22). Испытывают шесть образцов, вырезанных из одного участка пластины.

В результате испытаний определяют среднее относительное поперечное сужение фг, которое и принимается за показатель

Рис. 6 22. Образцы для испытаний по методу «Веритас»

сопротивляемости ламелярным трещинам. Потенциальная склонность к трещинам при сварке проявляется при гЗг<20°/о, особо высокая стойкость г!г30%. Однако эти показатели не позволяют судить об образовании трещин в конкретных сварных соединениях.

6.6. Трещины повторного нагрева

6.6.1. Природа и причины образования трещин

Трещины повторного нагрева образуются в процессе высокого отпуска сварных соединений с целью снятия сварочных напряжений. Они характерны для низколегированных и легированных сталей, в особености для перлитных жаропрочных Сг - - Мо-V сталей. Трещины представляют межкристаллическое разрушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интервал температур растрескивания 500-700 "С.

Образование трещин связывают с локальной пластической деформацией ползучести, обусловливающей релаксацию (снятие) сварочных напряжений. Нагрев и выдержка в критическом интервале температур приводят к выделению мелкодисперсных частиц карбидов в теле зерен. Упрочнение последних способствует развитию пластической деформации преимущественно в приграничных областях зерен. В результате относительного смещения зерен на их стыках появляются пики микронапряжений, которые являются причиной зарождения очагов микротрещин. Образование микротрещин облегчается сегрегацией примесей на границах зерен, снижающих их когезионную прочность (прочность сцепления).

Склонность к трещинам повторного нагрева зависит от состава стали, микроструктуры ЗТВ и величины остаточных сварочных напряжений. Наличие в составе Сг, Мо, V, а также Си, Ti, Nb и примесей Р, S, Sn, As, Sb и др. способствует появлению склонности к растрескиванию.

Меры предотвращения трещин повторного нагрева предусматривают выбор рационального легирования стали, особенно уменьшение до возможного минимума содержания Мо и V, снижение уровня остаточных напряжений в сварных узлах и повышение температуры отпуска свыше 700 "С.

6.6.2. Способы и критерии оценки

Расчетные методы. Потенциальную склонность сталей к трещинам повторного нагрева при высоком отпуске сварных конструкций ориентировочно оценивают с помощью параметрических уравнений.

Одно из них [2] имеет вид: AGL = Cr + 3,3Mo-f 8,1V+ЮС-2, где символы легирующих элементов означают их содержание в %.

Если параметр AGL>2, то при высоком отпуске возможно образование трещин повторного нагрева.

Технологические пробы. Качественную оценку склонности к трещинам повторного нагрева получают путем использования жестких технологических проб типа «Тэккен», которые после сварки подвергают высокому отпуску в течение 5-15 ч. Подобные испытания выполняют с использованием проб других конструкций, в которых сварные соединения жестко закрепленных элементов имеют высокие сварочные напряжения. В указанных пробах металл ЗТВ испытывается в режиме релаксации напряжений. По результатам испытаний исследуемые стали разделяют на склонные и не склонные к трещинам.

Машинные испытания. Метод Винкиера [2] (стандарт СЭВ 01.106.18-87) предусматривает испытание образцов основного металла диаметром 6 мм, которые после имитации сварочного термического цикла в процессе повторного нагрева и выдержки при температурах высокого отпуска (500-600 °С) деформируются со скоростью 0,5-0,05 мм/мин до разрушения.

За показатель сопротивляемости трещинам принимается относительное сужение -ф. На основании анализа полученных результатов установлено, что особо высокая потенциальная склонность к трещинам соответствует ф<5%, а отсутствие склонности к трещинам при гз>20%. Однако эти показатели не позволяют судить об образовании трещин в конкретных сварных соединениях при их отпуске.

6.7. Хрупкие разрушения

6.7.1. Природа и причины разрушений

Хрупкое разрушение характеризуется тем, что оно не сопровождается заметной пластической макродеформацией и происходит при действии средних напряжений, не превышающих предела текучести. Траектория разрушения близка к прямолинейной, излом нормален к поверхности и имеет кристаллический характер. Хрупкое разрушение, как правило, является внутрикристаллическим. Разрушение в большинстве случаев происходит под действием нормальных напряжений и распространяется вдоль наименее упакованной кристаллографической плоскости, называемой плоскостью скола (отрыва). Однако при некоторых условиях эксплуатации (водородное насыщение, коррозия и др.) хрупкое разрушение может быть межкристаллит-