Диссертация (Разработка технологических основ электрошлаковой сварки чистых корпусных сталей АЭС), страница 19

Температурное поле в сечении,  = 120 мм: А - поперечном: Б - продольном;В – геометрические размеры зоны ЭШС, два электрода1435.3. Оценка свариваемости и меры борьбы с «тѐплыми » трещинамиПо результатам экспериментальных измерений ТДЦС при ЭШС всрединных сечениях карты можно прогнозировать, что в момент охлаждениязоны сплавления до температур 800…900 0С, в ней развиваются значительныесварочные растягивающие напряжения, Рисунок 4.16 а).

Такой же точки зренияпридерживаются авторы работы [124], которые связывают появление трещиннапрямую с накоплением значительных поперечных деформаций растяжения винтервале 800…500 0С. В нашем случае накопленная деформация (растяжения)Т в АИХ зоны сплавления, вычисленная по оценочной формуле 3.1 равнаТ =  ʹ τ · τ ·100% ≈ 2…3%  кр,где Т = 9000 – 8000 = 100 0С ʹ τ ≈ 5·10-5 с-1 – скорость деформации (данные ЦНИИТмаш);τ = 7…9 мин – время пребывания в АИХ зоны сплавления;кр - пластичность основного металла в АИХ.При скорости деформации  ʹ τ ≈ 5·10-5с-1,характерной для ЭШС толстолистовых заготовок,на участке линии сплавления может накопиться завремя τ = 7…9 мин деформация растяжения от 2до 3 %.

Для зоны сплавления, ослабленнойзернограничными подплавлениями (Рисунок 4.7, б),этого оказалось достаточно для превышения кр. и,какследствие,разрушениясобразованием«тѐплых» трещин протяжѐнностью от 0,2 до 2,5 мвдоль линии сплавления (Рисунок 5.20).Рис. 5.20. Тѐплая трещина60…70 мм вдоль линиисплавления, днище АЭУ,сталь 15Х2НМФАследует из сравненияКак(Рисунок 5.19 Б и 5.20)диаметр h теплового «пятна», движущегося вдольлинии сплавления, равен ≈ 60…70 мм.

В пределахэтого«пятна»основнойметаллналинии144сплавления пребывает при температурах АИХ, т.е. 900…800 0С и совпадает сместорасположением трещин в поперечном сечении макрошлифа.Меры борьбы с «тѐплыми» трещинами сводятся к следующему:1. Уменьшение τ в АИХ ужесточением ТЦС:- снижение температуры предварительного и сопутствующего подогревапри сварке;- сварка с регулируемым тепловложением по ширине стыка.2. Увеличение скорости деформации  ʹ τ в АИХ.3. Увеличение пластичности кр в АИХ за счѐт подготовки основногометалла:- выплавка чистой стали с повышенным соотношением Mn/S за счѐтснижения серы;- дополнительная термическая обработка основного металла перед сваркой.4. При УЗК на повышенной чувствительности в случае обнаружениямассовых плоскостных отражателей с эквивалентной площадью Sэкв сигналов от 1до 5 мм2 и глубиной залегания от наружной поверхности 70…140 мм аттестоватьих как подплавления и считать Sэкв = 1…5 мм2 браковочным уровнем.Перед экспериментальной сваркой нами была проведена дополнительнаяподготовкаосновногометаллатермическойобработкойпорежиму:нормализация 920 0С + отпуск 650 0С + технологический отпуск 620 0С +650 0С +дополнительный отпуск 690 0С.

Данная термообработка позволила повыситьпластичность кр основного металла в АИХ и, тем самым, избежать макротрещинвдоль линии сплавления, что подтверждается результатами неразрушающегоконтроля.1455.4. Выводы главы 51. При экспериментальной ЭШС заготовки днища корпуса реактораустановлены для двух- и трѐхэлектродного вариантов сварки ЭШС термическиециклы, имеющие существенно разные параметры.2. Установлено, что термический цикл двухэлектродной сварки приводит кнеравномерному проплавлению кромок основного металла, что приводиткувеличению τ до 7…9 мин в срединной части заготовки.3. Оценка трещиностойкости по критерию кр доказывает высокуювероятность образования макродефектов по линии сплавления в заготовках изчистой стали 15Х2НМФА толщиной 245 мм по механизму «тѐплых» трещин.4.

По результатам анализа по оценочному критерию стойкости сварныхсоединений против образования «тѐплых» трещин в АИХ предложеныпрактические меры их предупреждения:- уменьшение τ в АИХ ужесточением термического цикла сварки;- увеличение скорости деформации  ʹ τ в АИХ для увеличения кр;- увеличение деформационной способности кр в АИХ за счѐт подготовкиосновного металла и другие.5. Контрольные сварные соединения, получаемые на пробах малого размера(Рис. 5.17) по проверке склонности к возникновению «тѐплых» трещин неявляются представительными, так как имеют более «жѐсткий» ТЦС.6. При УЗК на повышенной чувствительности в случае обнаружениямассовых плоскостных отражателей с эквивалентной площадью Sэкв сигналов от 1до 5 мм2 и глубиной залегания от наружной поверхности 70…140 мм аттестоватьих как подплавления и считать Sэкв = 1…5 мм2 браковочным уровнем.146ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1.

Чистые стали 10ГН2МФА и 15Х2НМФА (с внепечной обработкой,электрошлаковогоизготовленияивакуумно-дуговогооборудованияАЭС,имеютпереплава),применяемыепониженнуюдлятехнологическуюсвариваемость способом ЭШС в аустенитной области по сравнению с металломмартеновской и электродуговой выплавки.2. Доказано, что пластичность в АИХ уменьшается по мереростатемпературы перегрева аустенита и снижении в нѐм скорости деформации приохлаждении.

Выявлено существенное снижение пластичности в АИХ корпусныхсталей в диапазоне скоростей деформации  ʹ τ ~ 10-3… 10-5 с-1, характерном дляэлектрошлаковой сварки.3. Для практической идентификации квазихрупких трещин, возникающих вАИХ, предложено называть их «тѐплыми». Экспериментально выявлены ихморфологические, топологические и структурные изменения на границахперегретого аустенитного зерна в зоне сплавления:- выделения вторичных сульфидов в виде цепочек на глубину 1,5…2 зернаот линии сплавления в основной металл;- наличие зѐренного структурно - свободного феррита деформационногопроисхождения;- первичный камневидный излом.4.

Интерпретация обнаруженного интервала образования «тѐплых»трещин подтверждается данными измерений ТДЦС ЭШС опытно-штатнойзаготовки натуральных размеров днища корпуса реактора.5.Механизм образования «тѐплых» трещин обоснован применениемкомплексной методики с одновременным использованием рентгеноспектральногоанализа и просвечивающей электронной микроскопии.6. Показано, что предварительной термической обработкой листовыхзаготовок днищ корпуса реактора перед сваркой (нормализация 9200С + отпуск6500С + технологический отпуск (6200С+6500С) + дополнительный отпуск 6900С)147устраняются«тѐплые» трещины в ЭШС соединениях чистой стали за счѐтповышения кр. основного металла.7.

Радиационным и ДТА методами определены критические температурныеточки для сталей 15Х2НМФА и 10ГН2МФА. Колебания химического составаоказывают незначительное влияние на положение равновесных критическихточек корпусных сталей независимо от способа выплавки.8.ДополнительнодеформационнойвходеспособностиэкспериментовметаллаОШЗвисследованаТИХотзависимостьмаксимальнойтемпературы перегрева и скорости деформирования. Введением церия (0,064% в10ГН2МФА и 0,130% в 15Х2НМФА) достигнуто существенное снижение ТИХ иувеличение деформационной способности в нѐм по параметру критическогоинтервала скоростей растяжения9. Разработана и внедрена в ПО «Атоммаш» технология бездефектногоизготовления днищ парогенератора и ГЕ САОЗ из чистой стали 10ГН2МФА сприменением ЭШС.Разработана и внедрена технологическая инструкция ЭШС чистыхсталей 10ГН2МФА и 09Г2С в условиях предприятия ОАО «ОКТБ «Энергомаш»,г. Волгодонск.148ЛИТЕРАТУРА1.

Оптимизация режимов штамповки днищ изделия В – 1000: отчѐт о НИР2720.1578.00 / Соловьѐв Р.А., Лепѐхина Л.И. Волгодонск – Москва: ВО НПОЦНИИТмаш, 1979. 95с.2. Электрошлаковая сварка и наплавка / Под ред. Б.Е. Патона // М.: Машиностроение, 1980. 511 с.3. Сварка в СССР. Т.2. Теоретические основы сварки, прочности и проектирования. Сварочное производство / ред. Анисимов Ю.А., Антонов И.А., Бакши О.А.[ и др.] - М.: Наука, 1981. 495 с.4. Перцовский Г.А. Определение температуры ванны при электрошлаковомпроцессе калориметрическим методом // Сварка: сб статей /М.: Судпромгиз,1959. С.156 - 162.5. Волошкевич Г.З. Температурное поле изделия при электрошлаковой сварке //Автоматическая сварка.

1961. №7. С.40 - 45.6. Кох Б.А. Термический цикл электрошлаковой сварки // Сварочное производство. 1962. №1. С.1 - 4.7. Винокуров В.А., Григорьянц Н.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.8. Потапов Н.Н., Рымкевич А.И., Рощин М.Б. Особенности металлургическихпроцессов при ЭШС конструкционных сталей с использованием флюсовпониженной основности // Сварочное производство.

2011. №1. С.27 - 32.9. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред.Б.Е.Патона // М.: Машиностроение, 1974. 768 с.10. Грабин В.Ф., Денисенко А.В. Металловедение сварки низко- и среднелегированных сталей. К.: Наукова думка, 1978, 276 с.11. Околошовные трещины и механические свойства сварных соединений приэлектрошлаковой сварке среднелегированных сталей / Макара А.М.

[и др.] //Автоматическая сварка. 1956. №4. С.12 - 16.12. Лашко Н.Ф., Лашко – Авакян Е.В. Металловедение сварки (некоторыевопросы). М.: Машгиз, 1954. 276 с.14913. Межкристаллитные околошовные трещины при сварке аустенитных сталей исплавов / Медовар Б.И. [и др.] // Сварочное производство.1962. №4. С.18 - 2114.