Диссертация (Разработка технологических основ электрошлаковой сварки чистых корпусных сталей АЭС), страница 15

Предложен оценочный критерий трещиностойкости стойкости сварныхсоединений в АИХТ =  ʹ τ · τ < кр,где Т - суммарная деформация металла за время нахождения в Т, %Т - температурный диапазон хрупкости аустенита, 0С; ʹ τ - скорость деформации в Т при охлаждении, с-1;τ - время пребывания металла в интервале хрупкости, с;кр - критическая пластичность металла в Т, %;8. Дилатометрическим и радиационным методами определены критическиетемпературные точки и температурные интервалы для корпусных сталей15Х2НМФА и 10ГН2МФА.

Колебания химического состава в пределахмарочного оказывают незначительное влияние на положение равновесныхкритических точек корпусных сталей независимо от способа выплавки.9.Высокотемпературнойметаллографиейустановлено,чтоосновныммеханизмом пластической деформации аустенитной матрицы корпусных сталейпри Т  950 0С является зернограничное проскальзывание.104ГЛАВА 4. СТРУКТУРЫ И ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ СВАРНЫХСОЕДИНЕНИЙ4.1. Макро- и микроструктурные исследования зоны сплавленияПри контроле макроструктуры определяли качество основного металла иналичие дефектов в сварных соединениях [132]. Оценка макроструктурывыполняется на продольных и поперечных макротемплетах согласно ГОСТ 10243.Микроструктурный анализ применялся для более тонких исследований фазовогои структурного составов в сочетании с замерами микротвѐрдости.Характер кристаллизации изменяется по высоте шва. До отметки 3,8 м шовимеет зону крупных столбчатых кристаллитов (Рисунок 4.1, а), а после и довыводных планок – зона равноосных кристаллитов (Рисунок 4.1, б).

Это свидетельствует о разных тепловых условиях кристаллизации по высоте стыка.а)б)VсвРисунок 4.1. Макроструктура продольных темплетов в среднем по высоте итолщине сечении электрошакового шва днища №7, Vсв – скорость сваркиа) – зона столбчатых кристаллитовб) - зона равноосных кристаллитовНа Рисунке 4.2 показано постепенное развитие повреждаемости со стороныодного из листов УВРВ – выплавки. На участке 7-14 днища №7 сильнаяповреждаемость инициировала образование макротрещины в срединной части105листа вдоль линии сплавления.

Хорошо заметно, что несмотря на проведѐннуюпосле сварки нормализацию и отпуск, шов сохранил исходную литую структуру,так как сталь 15Х2НМФА структурно – наследственная.106Рисунок 4.2. Развитие повреждаемости от участка 7-3 до участка 7-14 с трещиной,днище №7, номера темплетов соответствуют разметке зон контроля на Рисунке 1.7106Следует заметить, что в металле шва содержание Mn на 0,11…0,15 % выше,а S на 0,005…0,007 % меньше по сравнению с основным металлом. Химическийсостав в разных участках по высоте и толщине шва оказался достаточно стабилени удовлетворял всем нормативным требованиям.В зоне сплавления встречаются дефектыдвух типов: подплавленияи связывающие ихтрещины.НаРисунке4.3стрелкамиуказананераскрывшаяся термическая трещина вдоль2линии1сплавления,образовавшаясяподвоздействием термических напряжений.

Хорошозаметны участки зѐренного феррита (3)вдольлинии сплавления со стороны основного металла.Стрелкой с цифрой (1) указано подплавление,ставшее очагом трещины. Стрелкой с цифрой (2)обозначен след от индентора твердомера.Вид аналогичной трещины при меньшемувеличении приведен на рисунке 4.4.Рисунок 4.3. Нераскрывшаясятрещина (показана стрелками)вдоль линии сплавления,Рисунок 4.4. Разветвлѐнная термическаятемплет 7-3, х500трещина (указана стрелками) отзернограничного подплавления, х100.107Замеры микротвѐрдости (Рисунок 4.5) показали, что листовые заготовкиимели после обработки по режиму (Рисунок1.5) разную твѐрдость, но в пределахдопуска.ОМШОВОМРисунок 4.5.Соотношение микротвѐрдости металла шва иосновного металла (ОМ), заготовка дниша № 7Встречались и достаточно протяжѐнные подплавления (Рисунок 4.6)схарактерными фрактографическими признаками, исследованными в микрорентгеновском спектральном анализаторе (МРСА).абРисунок 4.6.

Зернограничное разрушение.а) гетерогенный бейнит, х80, б) в изломе:А- подплавление; В- хрупкий скол, х250,в) линия сплавления: 1-дендриты шва,2 - ямочный излом, 3 - хрупкий рельеф,МРСА, х250108При ещѐ больших увеличениях в колонне МРСА поверхности разрушениявыглядят, как показано на Рисунке 4.7.Рисунок 4.7. Межзѐренное разрушение по зернограничным ликватам.а) А – сложные железомарганцевые оксисульфиды, Б – подплавление, х400б) квазихрупкое разрушение, линия сплавления, х420, в) участок Б, х2000,г) участок Б – увеличено, х200004.2.

Влияние способа выплавки на микроструктуру стали 15Х2НМФАИсследовались микроструктуры сварного шва, зоны сплавления и основногометалла, прилегающего к линии сплавления на расстоянии до 8 мм из штатныхднищ корпуса реактора (Табл. 10).Таблица 10.Исследованные на микроструктуру сварные соединения№ Зав.

№п/п днищаСпособвыплавки17УВРВ211ОМП38УВРВВид термообработкисварного соединенияСведения о наличиидефектовПослесварочный отпуск 6500С +нормализазация 920 0С+ отпуск 650 0С+Квазихрупкие трещинывдоль линии сплавленияГорячие микронадрывыв зоне сплавленияКвазихрупкие трещинывдоль линии сплавленияГорячие микронадрывыв зоне сплавленияПослесварочный отпуск 6500С45ОМП1094.2.1. Микроструктуры после перекристаллизации.Установлено, что основной ОМП металл (Таблица10, днище №11) имеетструктуру нижнего бейнита (Рисунок 4.8, а), шов – феррито-бейнитную (Рисунок4.8,б).Структурашваимеетярковыраженныеследыдендритнойкристаллизазации, в результате которой наблюдается строчечное расположениеферритной и бейнитной фаз (Рисунок 4.8, в).

Количество глобулярного феррита вшве составляет 30% (Рисунок 4.8, г).Рисунок 4.8. Сварное соединение заготовки днища № 11, термообработка –отпуск 650 0С + нормализация 9200 С + отпуск 650 0Са) нижний бейнит (ОМ), х100, б) феррито – бейнитная структура (шов), х500в) ферритная строчечность в зоне столбчатых кристаллитов металла шва, х100г) – глобулярный феррит в металле шва, х500В зоне сплавления отмечается уменьшение структурно-свободного ферритапри переходе от шва к основному металлу (ОМ) как показано на Рисунке 4.9.Рисунок 4.9. Панорама сварного соединения из ОМП, днище № 11ОМ – основной металл, ЗС – зона сплавления, ЛС – линия сплавленияОсновной металл УВРВ выплавки (Таблица10, днище №7) имеет ферритобейнитную структуру (нижний бейнит), доэвтектоидный феррит располагается110по границам предшествующего аустенитного зерна (Рисунок 4.10, а).

Общееколичество феррита в основном металле– 10%.Рисунок 4.10. Сварное соединение днища № 7 (УВРВ), термообработка –отпуск 650 0С + нормализация 9200 С + отпуск 650 0Са) феррито-бейнитная структура (ОМ), х100, б) – бейнитная структура свкраплениями феррита (шов), х100, в) –верхний бейнит (шов), х500,г) – нижний бейнит (шов), х500Сварной шов имеет структуру бейнита с отдельными редкими ферритнымивкраплениями (Рисунок 4.10, б). Затвердевание металла шва проходило по схемедендритной кристаллизации.

Бейнит имеет ярко выраженный гетерогенныйхарактер: присутствуют участки как нижнего (Рисунок 4. 10, в), так и верхнего(Рисунок4. 10, г) бейнита. В зоне сплавления наблюдается повышенноесодержание ферритной фазы до  50%, в отличие от мартеновского металлаРисунок 4.11. Панорама сварного соединения из УВРВ, днище № 7ОМ – основной металл, ЗС – зона сплавления, ЛС – линия сплавления4.2.2. Микроструктуры после сварочного отпуска.ОМ листа УВРВ плавки (Таблица 10, днище №8) имеет структуру нижнего111бейнита с характерной игольчатой морфологией (Рисунок 4.12, а). Структурашва – бейнитная (Рисунок 4.12 б). В пределах каждого дендрита присутствуютучастки как верхнего (Рисунок 4.12в), так и нижнего бейнита.Рисунок 4.12. Сварное соединение днища № 8 (УВРВ), отпуск 650 0С.а) игольчатый бейнит (ОМ), х100, б) бейнитная структура (шов), х100в) дендритная ячейка – участок нижнего бейнита (шов), х500, г) зѐренныйферрит вдоль линии сплавления по границе аустенитного зерна, х500Границы дендритов ярко выражены, на некоторых из них имеются тонкиеферритные прослойки, в пределах отдельного дендрита отчѐтливо проявляетсякристаллография бейнитного превращения.