Неровный В.М. Теория сварочных процессов (Неровный, Коновалов, Куркин - Теория сварочных процессов), страница 94

Конструкция и технология сварки проб моделирует высокий уровень факторов, обусловливающих образование А холодных трещин, воспроизводя их применительно к жестким свар- Л . / с> иым коне трукциям. Технологические пробы лабораторного назна- им свар- ~ ~=1,5...2 чения дают сравнительную оценку материалам или технологическим вариантам безотносительно к определенному виду сварных 1 а конструкций. Они служат для сортировки материалов и исследования влияния различных факторов на склонность к образованию 1 т 200 образуются в процессе испытания проб.

Расчет поперечных сварочных напряжений по сечениям шва и околошовной зоны в пробе можно выполнить по приведенному ниже выражению, описываюгцему их распределение по оси О.: (я) В 1 б ( и Ч о, А — — — е ~Ь„,— е 2Ь к 2В П+4~-~ьз) б 1, сроб ~ У,/ г!2.79) 1+т где Š— модуль упругости, МПа; В, — длина свариваемых элементов от центра шва до заделки, см; е — эксцентрнситет (расстояние от центра сечения шва до середины свариваемого листа по верти- А — А  — В ственно после окончания сварки и выдерживают их под нагрузкой в течение 20 ч. Результаты нспьпаний регистрируют в виде графика зависимости разрушакицее напряжение - время разрушения (см. рис. 12.62). За сравнительный количественный показатель сопротивляемости металла сварных соединений образованию холодных трещин принимают минимальное растягивающсе напряжение от внешней нагрузки а„л,„, при котором начинают образовываться трещины. Показателями сопротивляемости трещинам, получаемыми с помощью машинных испытаний, оценивают только сопротиыгяемосгь металла сварных соединений образованию холодных трещин.

Их можно использовать для сравнения материалов и технологических вариантов сварки, однако они не применимы непосредственно для оценки стойкости против трещин сварных соединений конструкций, так как для оценки стойкости против образования трещин необходимо учитывать,аействующие сварочные напряжения Меиюд ЛТП2 (ГОСТ 26388-84) предусматривает испытание нескольких типов сварных образцов: плоских круглых толщиной 1...3 мм с диаметральным швом, жестко заделанных по контуру, распределенной нагрузкой по схеме изгиба; плоских прямоугольных толщиной 8...20 мм с поперечным или продольным швом по схеме четырехточечного изгиба; тавровых толщиной 8...20 мм по схеме консольного изгиба (рис. 12.70). Разрушающие напряжения определяют приближенно по соотношениям теории упругости.

Л(стад «Импюнт» (ГОСТ 26388 — 84) предусматривает испытание цилиндрического образца-вставки (имшзанта) с винтовым налрезом, который монтируется в отверстие пластины и частично переплавляется наплавленным на пластину сварным валиком (рис. 12.71). )!0, ! Разрушающие напряжения рассчитывают приближенно относительно поперечного сечения образца в надрезе без учета концентрации напряжений. Мелос) ЛТПЗ предусматривает моделирование (имитацию) сварочных термических или тсрмодеформационных циклов в образцах основного металла (того же типа, что используется при дилатометрических исследованиях), последующее их наводороживание и испытание на замедленное разрушение.

Испытывают плоские образцы 1,5х 10х 100 мм с боковым надрезом 0,2 х 3 мм путем четырехточечного изгиба постоянным длительно действующим моментом (рис. 12.72). !!од нагрузкой образцы выдерживают в течение 20 ч. Имитацию сварочных циклов производят проходя- пений; 2) снижения концентрации диффузионного водорода в шве; 3) уменьшения уровня сварочных напряжений. В соответствии с этим различают способы: металлургические, технологические и конструкционные. Металлургические способы предотвращения холодных трещин направлены на регулирование структуры металла сварных соединений путем рационазьного выбора химического состава основного металла и сварочных материалов.

Желательно иметь в их составе минимальное содержание углерода и легирующих элементов, повышающих прокаливаемость сталей, одновременно обеспечивая требуемые механические свойства шва и зоны термического влияния. Ориентиром для этого может служить соотношение (12.78) для расчета Сэкь. Технологические способы предотвращения холодных трещин предусматривают регулирование структуры металла сварных со- Мдап 30 20 10 0 О,1 0,2 03 С,% тимое значение твердости. В технических условиях на различные изделия это значение указывают в диапазоне 200...350 НЪ'. При выполнении расчетов общего характера часто принимают значение 300 НЪ'. Выбор допустимой твердости (наряду с целью предотвраи!ения холодных трещин), часто выполняют и для получения требуемых механических свойств металла сварных соединений. Процедура вгабора теплово~о режима сварки предусматривает: 1) наличие диаграммы АРА для при температурах выше 200 'С, что соответственно уменьшает содержание мартенсита в структуре и ускоряет десорбцикэ водорода из сварного соединения.

Следует отметить, что предварительный подогрев до температуры Т„п при сварке тонких листов, особенно протяженными швами, менее эффективен, чем сопутствующий подогрев (до Х,', ), поскольку быстро снижается температура подогрева вследствие интенсивной поверхностной теплоотдачи. При сварке толстых листов и массивных заготовок зти виды подогрева практически равноценны. Однако и в этом случае на практике Т„п назначают на 20...30 'С выше, чем Т,„. Согласно европейскому стандарту ВХ 1011 2:2001 и документу «Рекомендации по сварке гаеталлических материшюв. Дуговая сварка ферритных (углеродистых и низколегированных) сталей» Рве. !2.73.

допустимое содер- стали, из которой изготовлено рекомендуется определять температуру подо~рева Т„, 'С, с целью Особым случаем является многослойная сварка (рис. !2.74), при 1000 А'сз А'с ~ 400 200 Рис. 12.74. Схема сварочного термического цикла многослойной сварки в зоне термического влияния: 4 - закадочный цикл; з — автоподогрсв, 3 — цикл перекриста|низапии и иинепьченив аустеннтно~о зерна (возможна пса~орина закалКа); 4 цикды оз пуска, 5 циклы понторного назрена (десорбция диффузионного водорода) технологий. Для стыковых многослойных соединений расчет можно выполнить с помощью уже рассмотренного инженерного программного комплекса «Свариваемость легированных сталейи (см. рис.

12.66). Для сложных по геометрии сварных соединений расчет теплового режима сварки необходимо выполнять численнылз методом конечных элементов с использованием компьютерных средств. Состав металла шва оказывает существенное влияние на сопротивляемость околошовной зоны„однако механизм влияния шва на околошовную зону еще недостаточно изучен. Эффективно применение сварочных материалов, имеющих более низкие температуры кристаллизации, превращения аустенита, чем у основного металла, а также имеющих повышенную растворимость водорода и пониженный коэффициент его диффузии.

Этими эффектами отчасти можно объяснить значительное повышение сопротивляемости околошовной зоны трещинам при применении аустенитных наблюдаются после окончания сварки и завершения охлаждения. Излом трещин хрупкий, без следов окисления; большую его часть составляют плоские древовидные участки (имеюгцие вид расщепленного дерева). Эти участки совпадают с участками слоистости металла, образующимися в результате прокатки, и поэтому трещины получили название ламелярных, т.

е. слоистых трещин, а их образование — название слоистого растрескивания. Ламелярные трещины образуются, как правило, в угловых и тавровых соединениях углеродистых и низколегированных сталей мартеновской и конвертерной выплавки под действием сварочных напряжений, направленных по толщине свариваемых листов. По многим внешним признакам ламелярные трещины напоминают холодные трещины, поэтому часто рассматриваются как таковые. По мере увеличения содержания углерода в стали одновременно могут образовываться ламелярные и холодные трещины, а при содержании углерода Г ) 0,3 'Ъ преимущественно образуются холодные тре- трещин применяют сварочные технологические пробы, машинные испытания сварных образцов с тавровыми и угловыми соединениями (ЛТ)!2 и др.) ~!ля оценки склонности к образованию ламелярных трещин (в том числе к расслоению при вальцовке) применяют также механические испьпания листового металла, при которых растягиваюшие усилия прикладываются вдоль толщины листа (метод «Веритас», рис.

12л5). Образцы изготовлянзт из заготовок, получаемых путем приварки перпендикулярно поверхностям листа пластинконцевиков. При этом используют сварку трением, контактную, о =о, ьа при действии напряжений, не — превышающих предела текучести. Траектория разрушения близка к прямолинейной, излом нормален к поверхности и имеет кристаллический характер (рис. 12.76).

Хрупкое разрушение, как правило, является внутрикристаллическим. Оно в а большинстве случаев происхоРис. 12.76. Виды пластичного (а), вяз- диг под действием нормальных кого(6)и хрупкого(в)разрушений напряжений и распространяется вдоль наименее упакованной кристаллографической плоскости, называемой плоскостью скола (отрыва). Однако при некоторых условиях эксплуатации (водородное насьнцение, коррозия и др.) хрупкое разрушение может быть межкристаллнческим (межзеренным). Хрупкое разрушение часто цапов„...,,,()а,,„„:,:~.,;,,(е.;,~од.",:,-:.;,:!-":,;;-"::.„".":.ж„- Наибольшая степень охрупчивания, которую в соединениях легированных сталей получают участки околошовной зоны на расстоянии =0,1 мм от линии оплавления, обьясняется назичием крупных бывших аустенитных зерен и образованием твердых и малопластичных (закалочного типа) составляющих структуры в результате превращения аустенита (так называемое трансформационное охрупчивание).