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

Ов-1700 МПа. В тех случаях, когда для обеспечения работоспособности конструкции важна ударная вязкость, применяют сварку без последующей термообработки. При этом предел прочности соединений близок Ов-ЮОО МПа при КСИ = j = 1 МДж/м. При многослойной сварке применяют подогрев,/ предотвращающий охлаждение наплавленных слоев ниже тем/ ператур у-а-превращения с явлением подстаривания. В проА тивном случае старение мартенсита нижних слоев сопровождается возрастанием прочности и твердости и снижением вязкости металла шва. При этом достигается комплекс механических свойств, промежуточный между свойствами закаленного и тер-моупрочненного состояния. Для ряда мартенситно-стареющих сталей повышения надежности сварных соединений достигают отказом от проведения старения после сварки или применяют подстаривание при более низкой температуре (~350 °С) для ограничения уровня прочности металла шва и околошовной зоны.

20.3.5. Служебные свойства сварных соединений

Температура эксплуатации мартенситно-стареющих сталей не превосходит 400 °С в связи с явлениями старения н перестари-вания. Высокая хладностойкость позволяет успешно эксплуатировать сварные изделия до температур -70--100 °С, а из отдельных марок стали и при криогенных температурах. Важнейшее свойство сварных изделий - высокая несущая способность при приложении статических нагрузок, в том числе и при наличии концентраторов напряжений. Это не касается конструкций, работающих в условиях вибрационных нагрузок, где преимуществ по сравнению с высокопрочными низколегированными сталями не наблюдалось. При оо,21400 МПа в ряде случаев отмечалось ускоренное развитие трещин в сварных соединениях. Другим перспективным направлением использования мартенситно-стареющих сталей является износостойкая наплавка.

Глав а 21. ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ СПЛАВЫ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ (Якушин Б. Ф.)

21.1. Состав, структура и назначение

Высоколегированные сплавы никеля обладают наряду с высокой жаропрочностью и окалиностойкостью значительной коррозионной стойкостью в газовых, соляных и жидкометаллических средах и могут эксплуатироваться до температур 1000-1100°С (табл. 21.1). Никелевые сплавы делят иа две группы: гомогенные нетермоупрочняемые и гетерогенные термоупроч-ияемые дисперсионным твердением [1, 2].

Термоупрочняемые гетерогеьгные сплавы никеля могут иметь несколько исходных состояний. В закаленном состоянии сплавы имеют наименьшую жаропрочность, но наибольшую пластичность (в том числе штампуемость и другие технологические свойства) В дисперсно-упрочненном (.состаренном) состоянии пластичность минимальна, а жаропрочность максимальна и зависит от объема, химического состава и морфологии, упрочняющих фаз

Главная роль в обеспечении жаропрочности никелевых сплавов принадлежит у"фззе, общее количество которой пропорционально содержанию Ti + Ai или Nb-fAi При 2(Ti, А1)>8% доля у-фазы достигает 60% (по массе). Под у-фазой понимают интерметаллиды типа Nis (Ti, Al), NisAi, Ni3(Nb, Al), имеющие ГЦК решетку. Они когерентны, выделяются в объеме матрицы при старении и обеспечивают дисперсное твердение сплава. \ В комплексно-легированных сплавах у-фаза имеет сложный состав, так как никель и алюминий могут замещаться другими элементами. Положительное влияние на механические свойства у-фазы состоит в том, что, выделяясь в объемах зерен при температурах 600-950 °С в виде большого числа когерентных мелкодисперсных частиц, она создает эффективные барьеры для движения дислокаций, В то же время у"фаза значительно пластичнее карбидов, а прочность ее возрастает с увеличением температуры

Наряду с основными фазами возможно образование ряда побочных некогерентных фаз, которые, выделяясь по границам зерен вследствие сегрегации или лнквацни, приводят к охрупчиванию сплавов: Г-фаза (NisTi), сг-фаза (FeCr), карбиды (МсгзСе н МсвС), бориды (МсзВг).

В перестаренном состоянии (старение прн повышенных температурах) сплавы имеют промежуточные значения жаропрочности н пластичности вследствие коагуляции упрочняющих фаз.

21.2. Свариваемость никелевых сплавов

21.2.1. Структура, свойства металла шва и зоны термического влияния

Первичная структура металла шва высоколегированных никелевых сплавов формируется путем зарождения на подложке - оплавленных зернах основного металла - укрупненных столбчатых кристаллитов, конкурентный рост которых приводит к выклиниванию других, неблагоприятно ориентированных кристаллитов и прекращению их роста. Эта особенность однофазной кристаллизации приводит к резкому укрупнению кристаллитов в швах и является первым фактором понижения свариваемости. Второй фактор - высокий уровень легирования расплава; он обусловливает в литом металле на периферии шва ячеисто-дендритный и дендритный (в центре) тип субструктуры со значительно выраженной ликвационной неоднородностью (табл. 21.2) [31.

Основное следствие ликвации - неоднородность химического состава, приводящая к образованию в шве менее эффективных интерметаллидных фаз по сравнению с фазами в основном металле. Так, в результате преимущественной ликвации титана в зонах ликвации будет при старении выделяться фаза NisTi, обладающая меньшей жаропрочностью и тугоплавкостью, чем у-фаза [4]. Третий 0а/сгор - транскристаллитность швов, в цен-

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ

тре которых на больших скоростях сварки формируется «зона слабины» - стык двух фронтов кристаллизации с явно выраженной зональной ликвацией. При малых скоростях сварки в центре шва образуются осевые кристаллиты, по граням которых возникают две зоны срастания боковых и осевых кристаллитов, также характеризуемые пониженными свойствами.

Изменения структуры в ЗТВ:

укрупнение зерна в гомогенных сплавах;

растворение упрочняющих фаз в гетерогенных сплавах в зоне, нагреваемой выше 900 °С, фиксируемое по изменению твердости;

оплавление фаз в перестаренных сплавах; перестаривание (при сварке состаренных сплавов), приводящее к укрупнению упрочняющих фаз.

Развитие указанных негативных явлений зависит от дли-