Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Диффузионные прослойки могут влиять и на поведение рассматриваемых сварных соединений при действии коррозии под напряжением в растворах щелочей и нитратов. Чем больше развиты эти прослойки, тем меньше время до разрушения образцов, находящихся в коррозионных средах. Разрушение при этом происходит по обезуглероженной прослойке. Прн развитии диффузионных прослоек усталостная прочность сварных соединений снижается с преимущественным переходом разрушений в зону сплавления. Она снижается также и при неблагоприятном распределении поля остаточных напряжений !14). Жаропрочность сварных соединений разнородных сталей зависит от рабочих температур, сочетания свариваемых сталей и степени развития диффузионных прослоек в зоне сплавления.
При умеренных температурах (ниже 400'С для перлитных сталей) и недлительной эксплуатации на стадии внутризеренпого разрушения длительная прочность рассматриваемых сварных соединений близка к длительной прочности менее прочного основного металла (кривые на рис. 9, при температуре Т,). Развитие диффузионных прослоек в этом случае не снижает длительную прочность соединения, поскольку при внутризеренном разрушения жесткость напряженного состояния в малопрочной прослойке будет затруднять деформации сдвига и тем способствовать упрочнению прослойки. При большей 840 Сварка разнородных сталей бг, «гсун~е 1В бб «ас1«па гуг та Рис.
9, Длительная прочность сварных соединений разнородных сталей (схема): 1 — основной металл; 2 — сварное соединение разных структурных классов при отсутствии диффузионных прослоек; 3 — сварное соединение с развитымн диффузионными прослойками -70 0 70 40 601702100йлл 10 -70 07 ВВВВВВВгтт 0 ВВ ВВ 00 ВВВВ а) аот Т =Тоти — Е (~ Сварка разнородных сталей, лгеталлов и сгглавов температуре (Тз) и длительности испытания на стадии хрупкого межзеренного разрушения зона сплавления, наоборот, является наиболее вероятным очагом разрушения.
Уровень длительной прочности сварных соединений в этих условиях может меняться. При отсутствии диффузионных прослоек длительная прочность сварных соединений разнородных сталей одного структурного класса и на стадии межзеренного разрушения определяется соответствующими ее значениями для однородных соединений менее прочных сталей. В соединениях сталей разных струк. турных классов она может дополнительно снижаться (кривая 2 прн температуре Т,) с разрушением непосредственно по границе раздела свариваемых материалов, Рис.
8. Влияние содержания никеля в аустенитном шве (15 — 18ао Сг) на переходную температуру хрупкости в зоне сплавления соединений перлитной стали повышенной прочности с аустенитной: / — исходное состояние; 2,  — отпуск длительностью 1, и 1, (1, > 1,1; 1— область хрупких разрушений в зоне сплавлення при нормальной температуре; 11 — область вязких разрушений при нормальной температуре Заметно снижается дополнительно длительная прочность при развитии в зоне сплавления диффузионных прослоек (кривая 3) с переходом разрушения в мало- прочную диффузионную прослойку. Такое снижение наблюдается в соединениях сталей как разных, так и одного структурного классов, Остаточные напряжения.
Основными источниками возникновения внутренних напряжений при сварке разнородных и однородных сталей являются неравномерность температурного поля и жесткость соединяемых деталей. Поэтому в исходном состоянии остаточные напряжения распределяются в них одинаково 1101. Различие характеристик температурного расширения свариваемых сталей незначительно влияет на распределение поля остаточных напряжений непосредственно после сварки. В связи с этим сварные соединения из разнородных сталей, не подвергавшиеся отпуску после сварки и работающие при нормальной или сравнительно умеренных температурах (до 200 — 250'С), можно рассматривать как обычные сварные конструкции из однородных сталей с неснятыми сварочными напряжениями.
При отпуске сварных соединений из сталей одного структурного класса, на стадии нагрева и выдержки при заданной максимальной температуре, остаточные напряжения снимаются за счет прохождения процесса релаксаций. После- дующее охлаждение из-за близости коэффициентов линейного расширения в пределах одного структурного класса сталей не вызовет появления дополнительных остаточных напряжений. Поэтому в указанных соединениях остаточные напряжения после отпуска можно не учитывать. В сварных соединениях сталей разного структурного класса на стадии нагрева и высокотемпературной выдержки такгке произойдет снятие сварочных остаточных напряжений.
Однако при последующем охлаждении в соединениях возникнут новые внутренние напряжения, обусловленные разностью характеристик линейного расширения свариваемых материалов. В сварных соединениях аустенитной стали с перлитной охлаждение после отпуска вызывает в аустенитной части появление остаточных напряжений растяжения, а в перлитной — уравновешивающих их напряжений сжатия. В сварных соединениях перлитной стали с высокохромистой мартенситно-ферритного класса в перлитной части возникнут напряжения растяжения, а в высокохромистой — сжатия. Аналогичные закономерности распределения остаточных напряжений наблюдаются и в наплавленных изделиях (рис. 10).
Рис. 10. Эпюры остаточных тангенциальных напряжений в валах из углеродистой стали с аустенитной и мартенситноферрнтной наплавками: а — наплавка проволокой Св-06 Х16Нэтг б — наплав. ка проволокой Св-12 Х13; отпуск 620' С, 2 ч; 1 — исходное состояние; 2 — после термической обработки Для изделий, работающих при высоких температурах н, особенно, подверженных действию теплосмен, особый интерес представляет определение закономерностей распределения полей временных н остаточных напряжений во время циклического воздействия температур.
При расчете за начальное состояние, свободное от напряжений, может быть принято состояние максимального нагрева при отпуске (650 С). При охлаждении изделия от этой температуры осуществляется процесс его нагружения остаточными напряжениями. В отдельных случаях последние еще до полного охлаждения изделия могут достигнуть предела текучести материала, поэтому дальнейшее остывание изделия связано с развитием поля пластических деформаций в первую очередь вблизи зоны сплавления. Возможно также развитие обратных по знаку пластических деформаций во время нагрева изделия от 20 'С до рабочих температур.
В этом случае теплосмены могут приводить к накоплению местных пластических деформаций и преждевременному разрушению изделия. Температура, при которой в процессе охлаждения от температуры отпуска Т ,п в изделии возникнут пластические деформации, 342 Сварка разаородна!х сталей, аиеталлов и сплавов Сварка разнородных сталей 343 Температура, при нагреве до которой от начальной температуры Т„, равной 20 'С, в изделии возникнут пластические деформации обратного, чем при охлажде- нии, знака, От, Тр — — То+ 2а Е(сс,— глв) ' гдг'и„ вЂ” предел текучести менее прочной стали, кгс/мме;а, на, — коэффициенты линейного расширения свариваемых сталеи; и — коэффициент, зависящий от типа соединения (а = 2 для стыка труб, расположенного вдали от жесткости; а = 0,5 — для стыка труб, расположенного на участке наибольшей жесткости, и а =-: 1,07 — для композитного диска). Для соединений из разнородных сталей, работающих до 200 — 250 'С, поле остаточных напряжений можно не рассчитывать.
Для исключения влияния поля остаточных напряжений, особенно при усталостном режиме работы изделия, можно применять поверхностный наклеп !14). При более высоких температурах эксплуатации дополнительно к основному расчету необходимо рассчитывать деформации от суммарного действия рабочих, остаточных и температурных напряжений (!О). Основное внимание нужно уделять возможности развития в изделии знакопеременных пластических деформаций во ьремя циклических изменений температуры и снижения напряжений изгиба, действующих нормально к шву. При проектировании ответственных трубчатых конструкций из сталей разного структурного класса рекомендуется: а) располагать комбинированные соединсни: в зонах пониженных температур, например на необогреваемых участках поверхнстпгй нагрева котлов; б) применять> как правило, стыковые соединения; в) при стыковке труб с различной толщиной стенки комбинированный стык располагать на участке большей толщины с введением дополнительного переходного элемента; г) при необходимости размещения комбинированного стыка патрубка вблизи участка повышенной жес!кости (например, у обечайки сосуда) размещать его на расстоянии не менее 1,3 ~' ЯЬ, где К вЂ” средний радиус патрубка; )4 — тол.
щина его стенки. Сварка разнородных сталей одного структурного класса Соединения из перлитиых сталей. При сварке перлитных сталей разного легирования следует использовать сварочные материалы, применяемые для менее легированной стали (табл. 3). Если разница в легировании велика (1 и Ч группы), то для уменьшения диффузионных прослоек при отпуске или высокотемпературной эксплуатации рекомендуются материалы промежуточного леги. рования. При ручной дуговой сварке рекомендуется применять электроды с основным покрытием. Электроды с кислым и целлюлозным покрытиями не рекомендуются нз-за опасности образования холодных трещин в корневом слое и слоях, примыкающих к более легированной стали. Технологические режимы сварки, и прежде всего температуру подогрева, надо выбирать близкими к требуемым для более легированной стали.
При сварке массивных изделий в отдельных случаях целесообразно исключить подогрев или снизить его температуру путем введения предварительной облицовки кромки со стороны более легированной стали электродами, приведенными в табл. 3. При относительно небольшой разнице в легировании (! и 1у' группы) рабочая температура соединения может быть допущена близкой к предельной для менее легированной стали.
При большей разнице в легировании ее желательно снизить на 50 — 100" С или ввести переходный элемент из стали промежуточного легирования. Сварные соединения сталей 1 группы со сталями 1!, 111 и 17 групп прн отсутствии специального требования можно не подвергать термической обработке. Соединения, в которые входит хромомолибденованадиевая сталь, следует отпускать при б80 — 700 сС. При проектировании разнородные стыки желательно располагать вне зоны действия высоких напряжений изгиба, особенно в условиях эксплуатации ири высоких температурах.
Подобные стыки труб следует размещать вдали от корпусов арматуры и обечайки сосудов при отсутствии концентраторов, вызванных изменением формы сечения. 8. Сварочные материалы Тнп электродов для ручной дуговой сварки Группы сваркваемык сталей (см. табл. 1) Проволока для свзркн в уг ~екнслом газе Проволока для автоматической сварки нод флюсом С -О8ГС, С -ОЗ! А, Св-08Г2С Св-08А Э42А, Э50А 1 и 11; !к !!1; !и !Ч; 11и1Ч !и уФ !Ч н У Э-ООМХ, Э-09Х1М Св-08 ХМ Св -08 Х ГСМТ У! н ЧП! ЭФ-12Х13, ЭФ-12Х1! НМФ, Э-10Х25Н!З! 2 ' Св-0 Х 14 НТ Св-ОХ14НТ Э- 10 Х25Н1ЗГ2, Э-08Х24НОТАМФ, Э-10Х20Н9ГбС Св ООХ24НОТАМФ 4г11 н 4гы!, У! н У!! Соединения из высокохромистых сталей мартеиситиого, ферритного и аусте иитно-ферритного классов. Выбор электродных материалов для соединения из указанных сталей определяется прежде всего требованиями получения швов без трещин и отсутствия хрупких кристаллизационных прослоек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
