Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 26
Текст из файла (страница 26)
2) коагуляции упрочняющихся фаз, оценивается по результатам испыта ни я образцов после ста рени я разной длительности при высоких температурах, 15 10 35 30 75 70 15 10 0 100 400 ббб 7, С Рис. 5. Механические свойства металла шва, наплавленного электродом типа Э-27Х15Н35ВЗГ2Б2Т при высоких температурах (1 — наплавка на кромку; 2 — стыковой шов): и — исходное состояние; б — стабилизация при 900' С, !О ч + при 700' С, 33 ч: а — аустенизацня и стабилизация при 1!00' С, 1 ч + при 900' С, !0 ч + при 700' С, 33 ч метное снижение пластичности с повышением жесткости соединения.
Кратковременная прочность многослойных стыковых швов обычно выше прочности близкого по легированию основного металла. Их большая прочность сохраняется до температур интенсивного разупрочнения, что в условиях типовых скоростей деформирования при испытаниях составляет около б00 †0' С для перлитных сталей н 700 †7' С для аустенитных. Большая прочность сварных швов за счет их развитой субструктуры по сравнению с основным металлом сохраняется и после термической обработки по режиму отпуска для перлитных и стабилизации для аустенитных сталей (рис.
5, б). Снижение и выравнивание свойств металла швов разных условий выполнения обеспечивается лишь после полной термической обработки — нормализации с отпуском для перлитных и аустенизации со стабилизацией для аустенитных (рис. 5, в), снимающей эффект наклепа. Выявленные законол!ерности изменения при высоких температурах механических свойств сварных швов справедливы и для их длительной прочности и пластичности. При относительно умеренных тел!пературах и внутризеренном характере разрушения длительная прочность швов несколько выше прочности основного металла близкого легирования, а пластичность может быть несколько меныпе.
его работы. Для отдельных конструкций, например камер сгорания газовых турбин, определяющими являются показатели жаростойкости металла. Работоспособность узлов, подвергаемых большому числу теплосмен, будет зависеть прежде всего от их сопротивления усталости. Для узлов химических аппаратов кроме жаропрочности должна оцениваться и коррозионная стойкость сварных соединений. Прочность и пластичность. При высоких температурах изменение структуры и свойств отдельных зон соединения, обусловленное сваркой, проявляется заметнее, чем при нормальной температуре, Из-за нестабильности структурного состояния этих зон аь«гс1ггн',47 интенсивность развития в них диффузионных процессов, определяющих степень разупрочнения сварного соединения, будет выше по сравнению с основным металлом, что приводит, как правило, к до- 40 полнительному снижению прочности и пластич- 55 ности.
50 Механические свойства металла шва (рис. 5) при высоких температурах, как и при температуре 20' С, зависят от термического режима сварки, жесткости соединения и термической обработки. С повышением жесткости соединения, например при переходе от наплавки на кромку к сварке многослойного стыкового шва, прочность шва в исходном состоянии, обусловленная его высокотемператур- 35 ным наклепом при воздействии термодеформацион- 30 ного цикла сварки, заметно возрастает. Пластиче- г5 ские свойства (штриховые кривые) аустенитных швов разного исполнения меняются сравнительно мало; для перлитных швов характерно более за- Жаропрочность сварных соединений 128 129 Своиства сварных соединений о,кгс ммг 11 14 1? 10 0; кгсгмм 2 12 70 20 15 10 ггю зтг/ммг Л 10г 100 109 0 0 450 500 550 000 050 700 Г'С 'с(ля сварных швов характерен больший разброс точек при испытаниях, что обусчовлено нестабильностью их структуры и наличием наклепа.
При повышении температуры до значения, являющегося переходным в отношении появления межзеренных трещин (565' С для шва; рис. 2), этот переход у металла шва осуществляется раньше, чем у основного металла. На стадии межзеренного разрушения (при большой продолжительности испытания) длительная прочность шва, наплавленного электродом типа Э-09Х!МФ, будет уступать прочности близкой по легированию стали марки 12Х1МФ. Пластичность шва при межзеренном разрушении будет снижаться больше, чем пластичность основного металла. Подобные закономерности справедливы для сварных швов в исходном и отпущенном (стабилизированном) состояниях после сварки (рис. 6).
Так, металл шва, наплавленного Рис. 6. Влияние термической обработки на длительную прочность и пластичность прн 565' С металла стыкового сварного шва, наплавленного электродом типа Э-09Х1МФ: Я вЂ” исходное состояние; А — отпуск при 730' С. 5 ч; С! — нормализации при 980' С, 1 ч + отпуск при 730' С, б ч электродом типа Э-09Х1МФ, при 565' С в исходном и отпущенном состояниях при длительности испытания до 104 ч по прочности превосходит основной металл; в дальнейшем его прочность становится ниже прочности основного металла.
В состоянии нормализации и отпуска металл шва при испытании малой длительности менее прочен, чем сталь и швы в двух первых состояниях. Резкое уменьшение его прочности связано со снятием эффекта наклепа при нормализации, а также обусловлено меньшим содержанием углерода в шве по сравнению с основным металлом (заштрихованная область). С повышением длительности испытания наблюдается сближение длительной прочности швов, подвергнутых отпуску и нормализации с отпуском.
Швы в исходном состоянии имеют повышенный разброс точек на кривой длительной прочности н низкую пластичность при сравнительно малом времени до разрушения. При увеличении длительности испытания пластичности в исходном и отпущенном состояниях близки. Наибольшую длительную пластичность имеют швы после полной термической обработки, Для некоторых сварных узлов, например труб большого диаметра из легированных сталей с бродольиым швом, полная термическая обработка после сварки является обязательной по требованшо калибровки сваренных труб.
В таких слу- Ряг. ?. Длительная прочность сварных соединений стали 15Х!М1Ф при 540' С в состоянии нормализации с последующим отпуском; швы: 1 — однослойный, полученный злектрошлаковой сваркой; 2 — многослойный, полученный автоматической сваркой под ФлюсОМ чаях, например для толстостенных труб из теплоустойчивых перлитных нли высокохромистых мартенситных сталей, можно рекомендовать электрошлаковую сварку. Из-за большого проплавления свариваемых кромок при использовании тех же проволок содержание углерода в шве, полученном электрошлаковой Рис. 8.
Пределы длительной прочности металла сварных швов, наплавленных электродами различных типов за 1О' ч: ! — ЭбОА; 2 — Э-09Х!М; 0 — 09Х1МФ: 4 — Э-12Х13; 0 — Э-12Х11НМФ; 0— Э-07Х20Н9; 7 — Э-08Х!9Н10Г2Б; 8— Э-07Х!9Н!1МЗГ2Ф; 0 — Э-11Х15Н25МОАГ2; 10 — Э-27Х! 5НЗБВЗГ2Б2Т; 11 — Э-0 8 Х! 4 Н65М5В 4 Г2 сваркой, будет близким к содержанию углерода в основном металле, что уравняет нх свойства. Использование электрошлаковой сварки вместо многослойной автоматической сварки под флюсом применением одной и той же проволоки марки СВ-08ХМФА для изготовления труб ф 980 Х 40 мм из теплоустойчивой стали 15Х1М1Ф. повысило длительную прочность сварных соединений и снизило вероятность разрушений по шву (рис. ?)„ б п?р.
Винокурова В. А., т. 3 7Кароггрочность сварных соединенигу 130 13! Свойства сварных соединений По данным большого числа испытаний на рис. 8 приведены значения пределов длительной прочности металла стыковых швов, которые можно принимать при расчетах сварных соединений. Большинство полученных значений совпадает со значениями для основного металла близкого состава. У высоколегированных сварных швов, например жаропрочных на никелевой основе, длительная прочность уступает прочности основного металла. Длительная прочность и пластичность сварных соединений определяются степенью их неоднородности и с повышением легирования основного металла и о, лес/мгка гч уг а) 7О" ч б) Рис.
9. Длительная прочность оребренных сварных труб поверхностей нагрева котлов: и — трубы из стали 20; Тн — — 475' С; г — гладкие трубы; 2 — оребренные трубы; б — трубы нз стали 12Х1МФ; Т„, = 600' С, г — гладкие трубы; 2 — оребренные трубы, отпуск после сварки; 3 — оребренные трубы, после сварки, нормализании с отпуском особенно с переходом к термически упрочняемым материалзм имеют тенденцию к снижению. На рис. 9 по данным испытания под внутренним давлениелг при высоких температурах приведены зависимости длительной прочности гладких и сварных оребренных труб ф 32 Х б мм иэ сталей 20 и 12Х1МФ. Экспериментальные точки для сравниваемых вариантов (рис. 9, а) располагаются вокруг обгцей линии, лежащей выше средней прямой гарантированных значений длительной прочности стали 20 (сплошная линия).
Оребренные трубы разрушаются вне эоны оребрения (рис, 1О, а); разрушение характеризуется высокой пластичностью (окружная деформация около 22 — 38%), одинаковой для гладких и оребренных труб. Для стали !2Х1МФ длительная прочность гладких и оребренных труб (см. рис. 9, б) различается значительно. Если для гладких труб зкспериментальньге точки расположены выше кривой гарантированной длительной прочности стали 12Х!МФ (сплошная линия), то для оребренных труб, отпущенных после сварки, они находятся в области нн.кней границы допустимого отклонения результатов испытаний стали на длительну длительности испытаний разупр метным; ориентировочно оно может быть оценено в 15 — 20%. Для неотпущенных труб разу прочненне достигает 30% .
Сва рные трубы раэрушшотся по разупрочненпому участку (мягкой прослойке) сварного соединения на расстоянии 2 — 3 мм от границы сплавления (рис. 10, б) при пониженной пластичности (окружная деформация 1,2— 4,5Уек го сРавнению с дефоРмацией 2,4 — 6,4оо для гладких труб)..бдишь после полной термической обработки (нормализзции с отпуском) длительная прочность оребренных труб восстанзвливается до прочности основного металла (см. рис. 9, б). Хотя труба в этом случае также разрушается преимущественно в околошовной зоне, но разрушение не сопровождается падением пластичности, как для отпущенных труб.
Выявленные закономерности разупрочнения сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей при высоких температурах являются общими и для других соединений с развитой неоднородностью свойств и наличием в них участков пониженной прочности — мягкой прослойки. Таким участком для всех соединений может быть шов. В соединениях теплоустойчивых и жаропрочных высокохромистых сталей наиболее вероятно преждевременное разрушение в учзстке зоны термического влияния, нагреваелюм при сварке в межкритическом интервале температур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
