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

ТАБЛИЦА 14.3

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАРТЕНСИТО-ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

Сталь марки 14Х17Н2 со значительно большим содержанием Сг, но имеющая мартенситно-феррнткую структуру благодаря дополнительному легированию Ni, отличается высокой коррозионной стойкостью, не склонна к МКК. Применяется для внутренних устройств оборудования АЭС.

14.1.3. Механические свойства сталей

Механические свойства мартенситио-ферритиых сталей регламентируют в зависимости от толщины и вида проката В табл. 14.3 приведены основные требования к механическим свойствам. В связи с возможностью формирования структуры с большим количеством ферритной составляющей, способствующей охрупчиванию, нормативными документами, как правило, не предусматриваются требования по величине ударной вязкости. Лишь для отдельных видов проката сталей марок 08X13 и 12X13 регламентирована величина ударной вязкости.

14.2. Свариваемость сталей

14.2.1. Фазовые и структурные превращения при сварке

У стали марки 08X13 с содержанием углерода менее 0,08% термокинетическая диаграмма распада аустенита имеет две области превращения: в интервале 600-930 °С, соответствующем образованию ферритно-карбидной структуры, и 120- 420 °С - мартенситной (рис. 14.1). Количество превращенного аустенита в каждом из указанных температурных интервалов зависит главным образом от скорости охлаждения. Например, при охлаждении со средней скоростью 0,025 °С/с превращение аустенита происходит преимущественно в верхней области с образованием феррита и карбидов. Лищь 10 % аустенита в этом случае превращается в мартенсит в процессе охлаждения от 420 °С. Повыщение скорости охлаждения стали до 10 °С/с способствует переохлаждению аустенита до температуры начала мартенситного превращения (420 °С) и полному его бездиффузионному превращению. Изменения в структуре,

обусловленные увеличением скорости охлаждения, сказываются и на механических свойствах сварных соединений. С возрастанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости.

Увеличение содержания углерода приводит к сдвигу в область более низких температур границы превращения у-{а + + К) и у-у{а + М). У сталей с содержанием углерода 0,10- 0,25 % в результате этого полное мартенситное превращение

имеет место после охлаждения со скоростью 1 °С/с.

1000

7"

10 10 10

время , с

Рис 14 1. Термокинетическая диаграмма распада аустенита при непрерывном охлаждении 13 %-ной хромистой стали с различным содержанием углерода

\4.2.2. Сопротивляемость XT и хрупкому разрушению

С точки зрения свариваемости мартенситно-ферритные стали являются «неудобным» материалом. В связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях этих с-талей возможно образование холодных трещин. Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера распада аустенита в процессе охлаждения.

В случае формирования мартенситной структуры ударная вязкость сварных соединений 13%-ных хромистых сталей снижается до 0,05-0,10 МДж/м2. Последующий отпуск при 650- 700°С приводит к распаду структуры закалки, выделению карбидов, в результате чего тетраго-нальность мартенсита уменьшается. После отпуска ударная вязкость возрастает до -1 МДж/м. С учетом такой возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хромистых сталей имеет повышенное содержание углерода для предотвращения образования значительного количества феррита в структуре. Таким путем удается избежать охрупчивания стали. Однако при этом наблюдают ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к холодным трещинам из-за высокой хрупкости околошовного металла со структурой пластинчатого мартенсита.

Формирование значительного количества б-феррита в структуре околошовного металла резко уменьшает склонность сварных соединений к образованию холодных трещин. Образование большого количества б-феррита характерно для 13%-ных хромистых сталей с содержанием С<0,1 %. Количество б-феррита

в структуре околошовного металла зависит от уровня температуры нагрева. В участках, нагреваемых до температур, близких к Тсолидуса, количество б-феррита в структуре может стать подавляющим. Такая структура характерна для участка зоны термического влияния, примыкающего к линии сплавления со швом и подвергающегося при сварке влиянию наиболее высоких температур. Ширина этого участка мало зависит от температуры подогрева, но возрастает с погонной энергией сварки. Поэтому для сталей 08X13 и 08Х14МФ с увеличением ширины участка с большим количеством б-феррита отрицательное влияние его на вязкость сварных соединений возрастает.

14.2.3. Выбор теплового режима сварки

В соответствии с табл. 14.4 сварка мартенситно-ферритных сталей производится в основном с предварительным и сопутствующим подогревом.

Даже для узлов и деталей из стали марки 08X13 с наиболее низким содержанием углерода при сварке рекомендуется подогрев до 150-250 °С с последующей термической обработкой. Подогрев не производится только при сварке плакирую-щего слоя биметалла.

Дополнительное легирование стали 08Х14МФ карбидообра-зующими элементами снижает «эффективное» содержание С и устойчивость аустенита в процессе охлаждения, способствуя его распаду уже при 300 °С. Тетрагональность мартенсита уменьшается, что благоприятно сказывается на свариваемости. Сталь 08Х14МФ, легированная дополнительно Мо и V, сваривается в результате этого без подогрева.

ТАБЛИЦА 14.4

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА СВАРКИ МАРТЕНСИТО-ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ