Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Оио сопровождается снижением не только вязкости, ио и пластичности при комнатной и повышенных тем. пературах и проявляется уже при содержании феррита свыше 4 — 5%. Повышение стойкости против о-охрупчивапия аустеиито-ферритных швов достигается проведением их аустеиизации при температурах выше 900 — 950' С, способствующей более благоприятному распределению ферритиой фазы в виде округлых участков. 0 100 400 000 000 Т, 'О Рис. !9. Ударная вязкость аустеиитиого и аустеиито-феррит- ных швов при 20' С после выдержки в интервале температур 20 — 1000' С длительностью 10 ч; содержание феррита: г — 0%; 2 — 4 о' Π— 8%' 4 — 20 По данным исследований [4] по условию о-охрунчиваиия сварные соедииеиия с аустеиито-ферритиыми швами, иаплавлеииыми электродами типов Э-09Х19Н11ГЗМ2Ф и Э-08Х19Н10Г2Б с ограниченным содержаиием фсрритиой фазы, могут эксплуатироваться до 10' ч при температуре ие выше 600' С, Повышение ее до 650'С может быть допущепо лишь после проведения аустеиизации сварного соединения.
Однофазиые аустеиитиые швы с содержанием хрома до 18 — 19% заметно более стабильны при высоких температурах. При большем содержании хрома, как, например, для электродов типа Э-10Х25Н13Г2, наблюдается интенсивное о-охрупчиваяие и при одиофазиом составе аустенитиого шва. В высокоиикелевых сварных швах при содержании молибдена выше 14% в процессе старения при температурах выше?00' С проявляется охрупчиваиие, обусловленное выделеиием частиц р,-фазы г(41. Пути повышения жаропрочиости сварных соединений.
Эксплуатационная надежность сварных узлов при высоких температурах зависит от комплекса свойств жаропрочиости и определяется выбором материала изделия, степенью иеодиородности сварных соединений, коиструктивиыми формами и условиями работы. Особое внимание должно уделяться опасности хрупких разрушений, развитие которых является основной причиной преждевременного выхода высокотемпературных узлов из строя. Для рассматриваемых сварных конструкций необходимо выбирать стали с учетом условий работы изделия в соответствии с правилами Госгортехнадзора СССР, стандартами иа изделия и нормами расчета.
Предпочтение должно быть отдано материалам, обладающим лучшей техиологичиостыо при сварке, обеспечивающим максимальную однородность сварных соединений при отсутствии в иих разупрочиеииых и хрупких зои и склонности к образованию трещин при термической обработке и эксплуатации. 0 10 200 000 000 400 гг50 500 000 000 000 7, 0 Рис. 20. Зависимость номинальных допускаемых напряжений от рабочей температуры для материалов стациоиариых энергетических устаиовок 1!): г — сталь 1О; 2 — сталь Ста; Π— сталь 20 (20К); 4— !6ГС (09Г2С1; 0 — 16ХМ; Š— 12Х!МФ; 7 — 16ГНМ; Š— 12Х!1В2МФ; 9 — 16Х1М1Ф; !Š— 12Х18Н!ОТ По температурным условиям работы целесообразно выделить две группы высокотемпературных конструкций: 1) работающих при повышенных температурах (до 350 — 400' С для перлитных и 500' С для аустеиитиых сталей), когда эффектом ползучести можно пренебречь; 2) работающих при более высоких температурах в условиях ползучести.
Допустимые иапряжеиия для наиболее распространенных свариваемых сталей в стационарных энергетических установках приведены иа рис. 20. Перегибы кривых связаны с переходом от расчета по пределу текучести (для первой группы конструкций) к расчету по пределу длительной прочности за 106 ч. Для первой группы свариых узлов, к которым принадлежат такие ответствениые конструкции, как атомные энергетические устаиовки, барабаны паровых котлов и сосуды нефтехимических установок, выбор материалов подчиняется общим конструктивно-технологическим требованиям. Стали, обычно используемые для сварных узлов, работающих в нормальпом диапазоне температур, можно применять и я данном случае. Исключение составляют стали, чувствительные к де- 142 Жаропрочность сварных соединений 143 Свойства сварных соединений формационному старению в интервале температур 200 — 300' С, а также к 475-градусной хрупкости.
Например, изделия из кипящих низкоуглеродистых сталей можно применять лишь в условиях до 150 — 200' С, а феррито-аустенитные стали в ответственных сварных узлах можно использовать лишь до 300 — 350' С. Каких-либо ограничений применения хорошо свариваемых аустенитных сталей в условиях до 500' С, как, например, стали 12Х18Н10Т, не имеется. При выборе материала и условий изготовления ответственных сварных конструкций с толщиной элементов свыше 30 мм (сосуды, барабаны, роторы) для работы при высоких температурах необходимо учитывать не только надежную работу изделия в эксплуатационных условиях, но и отсутствие хрупких разрушений во время изготовления, гидравлических и других испытаний.
Поэтому материал конструкции должен обладать не только требуемыми свойствами прн высоких температурах, но и иметь необходимый запас вязкости при комнатной и пониженных температурах. Выбор материалов для сварных узлов второй группы более сложен. Кроме общих требований к свариваемости эти материалы должны обеспечить максимальную однородность сварного соединения и отсутствие в нем развитых малопрочных и хрупких зон при высоких температурах.
Исходя из указанных требований наиболее пригодными материалами для рассматриваемых условий работы являются термически неупрочняемые стали и сплавы, Так, из теплоустойчивых сталей предпочтительными являются хромомолибденовые стали: из аустенитных сталей — легированные молибденом и в первую очередь стали марок Х16Н9М2 и 08Х16Н13М2Б. Сварные соединения, выполненные из этих сталей, не склонны к разупрочнению и хрупким высокотемпературным разрушениям в околошов~ой зоне.
Они практически равнопрочны основному металлу. Хотя рассмотренные выше термически неупрочняемые стали по условию эксплуатационной надежности являются наиболее предпочтительным материалом для сварных узлов, работающих в условиях ползучести, по жаропрочности оии заметно уступают термически упрочняемым сталям и сплавам, и поэтому находят ограниченное применение. Наиболее распространенными для высокотемпературных установок являются термически упрочняемые теплоустойчивые хромомолибденованадиевые стали, жаропрочные высокохромистые стали, легированные ванадием, ниобием и вольфрамом, и аустенитные стали и сплавы на никелевой основе с титаном, ниобием и алюминием.
В связи с развитой неоднородностью их сварных соединений необходимо применять дополнительные мероприятия, повышающие их жаропрочность и исключающие опасность хрупких разрушений. Важнейшими из них являются: 1. Ограничение прочности основного металла.
По этому требованию предел прочности хромомолибденованадиевых теплоустойчивых сталей в сварных соединениях не должен быть выше 60 — 65 кгс/ммз, а высокохромистых жаропрочных сталей не выше 80 кгс/ммв. 2. Применение сталей и сплавов на никелевой основе после электрошлакового и вакуумно-дугового переплава. 3. Устранение концентраторов в районе соединения и расположение сварных стыков вне зоны действия высоких напряжений изгиба. С этой целью необходимо вводить обязательную зачистку или механическую обработку наружной и внутренней поверхностей стыков до плавного сопряжения с основным металлом. Располагать сварные стыки следует вне зон резкого изменения сечения соединяемых элементов. При необходимости такого расположения соединения, как, например, ~ри приварке труб поверхностей нагрева к камерам котлов, желательно вводить штуцера с утолщенной стенкой для уменьшения напряжении изгиба.
4. Проведение термической обработки по режимам, обеспечившощим отсутствие охрупчивания околошовной зоны и шва. Предпочтительнымп являются режимы высокотемпературной термической обработки — нормализации с отпуском для сварных соединений теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей и аустенизации с последу!ощей стабилизацией для аустенитных сталей н сплавов на никелевой основе, список литврдтуры 1, Антикайи П. А.
Металлы и расчет на прочность элементов паровых котлов. М„ Энергия» 448 с. 2, Араентов В. В., Ананьева М. А. н Баландин Ю. Ф~ Прогнозирование локальных рззруше~ ий в мегалле околошовной зоны сварных соединений аустенитной стали типа Х18Н19, — Сварочное производство, !977, л 1, с. 8 — !О. 3, Винокуров В. Л. Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений, М., Машиностроение, !973, с. 213. Ф, Земзин В. Н. Жаропрочность сварных соединений Л., Машиностроение, 1972, с. 272. 8, Земзнн В. Н.
Пути повышения надежности сварных узлов энергооборудования.— Зпергомашипостроение. !978, 7гэ 12, с. 18 — 18, 8. Земзин В, Н. и Шрон Р. 3, Влияние температурно-временного эффекта на жаропрочность сварных соединений. — Прочность материалов и конструкций. Киев, Наукова дугчз, !9 5, с. 287 — 292. 7, Конструктивно-технологическое проектирование сварных конструкций энергетических машин. РТМ 24.9зО 08 — 74, !97б. 112 с. 8, Материалы Всего~сапого симпозиума по малоциклозой усталости при повышенных температурах.
Вып. 1 — 4. Челябинск, !974. 9. Никольс Р. Конструирование и изготовление сосудов давления. М., Машиностроение, 1978. 484 с. 1О, Станюкович А, В, Хрупкость н пластичность жаропрочаых материалов. М., Металлургия, 1987. 199 с. 11, Технология электрической сварки металлов и сплаве~ плавлением Под ред. акад. Б. В. Патона. М., Машиностроение, 1974. 788 с. 12 Хпмушнн Ф. Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М., Металлургия, 19Г>4, 872 с. !3. Шрон Р. 3. и Корман А. И. О сопротивляемости разрушению сваряых соединений теплоустойчивых сталей в условиях ползучестн — Сварочное производство, 1976, йй 7, с. 8 — 10. 14. Шрон Р.
3. О прочности при расти>кении сггрных соединений с мягкой прослойкой в условиях ползучести. — Сварочное производство, 1970, № 7, с. !2 в 13. 145 и ае и ла газ газ Глава 7 КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ И Г1РОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВИДЫ И ОСОБЕННОСТИ КОРРОЗИОННЫХ РАЗРУШЕНИЙ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Виды и особенности коррозионных разрушений металлических, в том числе сварных, конструкций определяются свойствами материала, напряженным состоянием в конструкции, свойствами коррозионной среды и условиями взаимодействия металлз со средой (температурой, временем, условиями контактирования, давлением и др.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
