Том 1. Прочность (1041446), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Зффект контактного упрочнения, соответствующий реальным условиям работы соединений, может быть выявлен на более крупных образцах. Степень разупрочнения сварного соединения относительно основного металла зависит от свойств основного металла и его реакции на термический цикл сварки, а также от температуры испытания и времени до разрушения. Сварные соединения термически неупрочненных сталей, таких, как углеродистые, хромомолибденоьые и аустенитные с карбидным упрочнением, равнопрочны основному металлу, и разрушение обычно происходит вне границы сплавления. одит вязко.
Влияние высоких температур из-за ползучести происходит вя металла проявляется в слабом подкрепляющ б ее важно, что при длительных выдержках разрууч~с~~~~ в рослойке может произойти хрупко, прич ур ности п и этом может оказаться даже ниже ур р овня п очности р . Н рис. 6.8 показана зависимость дли- р ремени если прочносп ягкой прослоики. а сти мягкой прослоики от в е. тельнои прочно .
Металл мягкой проосновного металла р выше п очности прослоики. частке 1 азрушается вязко, слойки испытанный отдельно, на участке раз ш а на частке 1' при длительных выдержка — ру . х — х пко. ри контактном упрочнении прочность соедин а на участк ения с п Сслойкой при вязких выше и очности самого металла прослойки (линии разрушениях выше про (линия 3) эффект упрочнения и 3) причем для тонкой прослойки линия э проявляется сильнее. след- . В Б ствие эффекта контактного 5 упрочнения напряжение в л мягкой прослойке не являет! ся одноосным, что уменьшает пластическую деформацию ползучести.
Уменьшение пластической деформации из-за х='~ ~ ~ объемности напряженного со- стояния приводит, в свою г() ~ очередь к более раннему 1 переходу мягких прослоек Рис. 6.8. Схема изменения длительной от вязкого разрушеш(я прочности металла мягкой прослойки шн- ность оказывается ниже проч( — длительная прочность мягков прослойки ти металла мягкой пропри свободной дефо!)мании в вязком (!) и НОСТИ М хрупком (/') состояниях; 2, 3 — прочность СЛОЙКИ На рнсуНКЕ ПврЕХОд контактном Упроинсиии (и, > иа); 2', а' — От ВязКОго раэру хрупкому показан скачкообстояпии разно. На самом деле разру- ой прослойке имеют обычно смешанный характер, шения в мягкои прос о" енных и межзеренсочетая в разной пропорции участки внутризеренны.
ных трещин. ри . П более длительных выдержках преобладают межзеренные (хрупкие) участки разрушения. Степень проявления эффекта контактного упрочнения зависит от разницы свойств основного металла и мягкой р й п ослойки, а также . Н ис. 6.9 и иведены граот относительной толщины прослоики. На ри .. р фики длительной прочности и пластично р сти сва ного соединения с мягкими прослойками разной толщины.
Для сравнения взяты основной металл и металл мягкои просло" к, р 1 й и пе вый из которых 1 более прочен, а второй (2) более пластичен. При 1( 1, разрушение происходит по основному металлу. При =, р ру . П 1= 1 аз шение переходит в прослоику ол ббльшей толщины (д), поперечное сужение )1) резко . П 1) 1 наклон линии прочности 3 больше, чем линии падает. При, нак ижением бъемным напряженным состоянием и сниж число уровня пластической деформации. При этом увеличивается чи ф агментов межзеренного излома. В случае более тонкои прослойки (4) разрушение в нее переходит позже (при 1= 1а„о ра .у н накльн прямой 4 оказывается круче, а уменьшение пластичности значительнее вследствие более сильного эффекта объемного охрупчивания.
При большой длительности уровни прочности соединения с прослойкой могут стать даже ниже уровня прочности самого металла мягкой прослойки (2). В зависимости от относительной толщины мягкой прослойки )с ( ис. 6.10) меняется отношение предела длительной прочности соединения од',„к пределу длительной прочности основного металла (та „, а также пластичность металла до разрушения О или т)). Причем это изменение зависит от времени 1 до разрушения. Для сравнительно широкой прослойки (к ) 0,5) контактного упрочнения недостаточно и прочность соедине.ь.
1 ния соответствует прочности мяг- 5 кой прослойки. В случае непродолжительного времени до разрушения (кривая 1,) прочность соединения оказывает- глл» ся равной прочности основного у' г металла и при сравнительно широких прослойках (х = 0,3 —: 0,4). Соединения с узкими прослойками д равнопрочны основному металлу при большем времени до разрушения, но обнаруживают меньшую пластичность. При весьма большом времени до разрушения (1,) ьг ай с пРинЦипиально возможно РазРУше- Рис.
6.9. Схема зависимости дли- ние, при котором прочность соеди- тельной прочности (а) и пластичнонения окажется даже ниже проч- сти (б) сварного соединения с мяг- кой прослойкой ности металла мягкой прослойки. Из рис. 6.10 видно, что уменьшение длительной прочности сопровождается снижением пластичности, служащим надежным признаком перехода сварного соединения к хрупкому разрушению. Часто местами хрупкого разрушения являются зоны вблизи линии сплавления, охватывающие сравнительно небольшие по протяженности участки.
Этот тип разрушения получил название локальных разру(пений. Для оценки склонности сварных соединений к локальным разрушениям используют различные методы, которые могут быть разделены на три группы. 1. Технологические жесткие пробы. Для этих проб проводят сварк образцов, в той или иной мере воспроизводящих неблагоприятные условия, оказываемые сваркой на изменение свойств металла и образование остаточных напряжений. Последующая выдержка образцов в печах должна приводить к образованию трещин. Их 183 выявляют либо осмотром, либо разрезкой образцов на куски для определения числа трещин. Определяют также минимальное время до появления трещин.
Технологические пробы подходят в основном для выявления более склонных к локальным разрушениям сталей и относятся к качественным методам испытаний. 2. Имитация термического цикла сварки на образцах. Методы этой группы основаны на воспроизведении термического цикла сварки на основном металле и последующем испытании образца в условиях, отвечающих режиму эксплуатации. Хотя такие ме- тоды дают количественные а/ результаты оценки, они не в полной мере воспроизво- Вз Фг 1, Оенобной мталл дят влияние сварки, на- 10 Ф ю Фг Гу О б пример деформационный цикл и диффузионные процессы. Преимущество их состоит в том, что они проелобка не предусматривают проведения сварки и могут быть использованы для тс с гг с Вз с Вэ оценки качества .стали на металлургических заводах.
б/ 3. Испытание образб'1/ 14 гз гг Г, Оенобнойнел1алл Цов, выРезанных из сваР- етягяая ороелойна ных соединений. В этОм случае образец несет в себе термодеформационное воздействие сварки, а термические и силовые условия эксплуатации создаются во время испытаний. Г1~аг"св «ге Недостатком таких испы- О б ж таний является отсутствие ри, 6 10 Влияние относительной ширинь! СОбетВЕННЫХ НаПРЯжЕНИИ, мягкой прослойки на длительную прочность свойственных натуральным (а) и пластичность (б) сварного соединения СВарНЫМ СОЕДИНЕНИям, ИС- пытание образцов на изгиб с постоянной скоростью деформации (методика Центрального котлотурбинного института) выявляет склонность сварных соединений к локальным хрупким разрушениям. За показатель стойкости сварного соединения хрупкому разрушению принимают относительное удлинение крайнего волокна до появления трещины в образ!(е (рис.
6.11). Склонность к хрупким разрушениям возрастает с уменьшением скорости деформации, что в данном случае соответствует увеличению длительности испытания. Одной из главных причин хрупкости является дисперсионное упрочнение. Повышение стойкости к хрупким разрушениям металла шва и околошовной зоны в основном достигается за счет ослабле- 184 ния эффекта дисперсионного упрочнения путем соответствующего выбора химического состава основного и наплавленного металла, а) о/ б/ б/ 20 1 ВОО ВОО' 700 ВОО УОО ВОО 700 ВОО УОО ВОО 100 ВОО УООТО Рис.
6.11. Зависимость пластичности образцов из сварных соединений стали 12Х18Н10Т от температуры и скоростей деформации 20",о/ч (1), 0,67%/ч (2) и 0,067%/ч (3): а — без термообработки; б — стабилизация 10 ч при 800 'С; в — аустеиие зация 1 ч при 1180 'С и стабилизация !О ч при 800 'С режимов сварки и термической обработки, Конкретные рекоменда- ции приведены в книге 121. $3. Расчет сварных соединений на прочность Таблица 62 Коэффициенты запаса Тип конструкции п, Стационарные котельные установки (трубы, барабаны и т.п.) Стационарные турбинные установки 2,6 3,75 — 4,0 1,5 1,65 — 2,0 1,5 1,5 — 3,0 1,0 1,0 185 Расчет сварных соединений, работающих при высоких температурах, выполняется по допускаемым напряжениям, которые назначают в зависимости от допускаемых напряжений для основного металла, способа сварки, термической обработки и контроля качества сварных соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
