Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 95
Текст из файла (страница 95)
В этом отношении эффективны основные покрытия электродов и флюсы с максимально возможным содержанием Саг2 а также содержащие прокатную окалину ГеО. Конструкционные спесебы предотвращения холодных трещйн направлены на снижение уровня сварочных напряжений. Способы регулирования сварочных напряжений рассмотрены в разд.
12.9 и в гл. 11. 12.10.5. Метеды и критерии оценки сопротивляемости ламе- лярным трещинам Ламелярные трещины — зто трещины в зоне термического влияния, образующиеся параллельно поверхности свариваемых листов и имеющие ступенчатый (каскадный) характер. Визуально 691 наблюдакпся после окончания сварки и завершения охлаждения, Излом трещин хрупкий, без следов окисления; ббльшую его часть составляют плоские древовидные участки (имеющие вид расщепленного дерева).
Эти участки совпадают с участками слонстости металла, образующимися в результате прокатки, и поэтому трещины получили название ламелярных, т, е. слоистых трещин, а их образование — название слоистого растрескивання. Ламелярные трещины образуются, как правило, в угловых и тавровых соединениях углеродистых и низколегированных сталей мартеновской и конвертерной выплавки под действием сварочных напряжений, направленных по толщине сварнваемых листов. По многим внешним признакам ламелярные трещины напоминают холодные трещины, поэтому часто рассматриваются как таковые.
По мере увеличения содержания углерода в стали одновременно могут образовываться ламелярные н холодные трещины, а при содержании углерода С > 0„3 % преимущественно образуются холодные трещины. В последнем случае сопротивляемость холодным трещинам существенно ниже, чем ламелярным. Исследованиями многих авторов установлено„что образование ламелярных трещин связано с наличием в металле вьпянутых плоских неметаллических включений типа сульфндов н снликатов. Существует ряд предположений о механизме разрушения при возникновении ламелярных трещин: механическое отделение неметаллнческнх включений от металлической матрицы вследствие слабого их сцепления; различные значения термического расширения н сокращения металла и включений; охрупчивающее действие водорода, концентрирующегася на межфазной поверхности и др. При этом важную роль играют: концентрация напряжений у заостренных концов включений; отношения их длин к длине, критической для дальнейшего распространения; подкалка и охрупчивание водородом металлической матрицы в зоне термического влияния.
Поскольку отмечено сходство ламелярных и холодных трещин по ряду внешних признаков, а также то„что их образование зависит от одних и тех же основных факторов (подкалка зоны термического влияния, водород, сварочные напряжения 1-го рада), то и многие способы оценки склонности к образованию ламелярных трещин подобны применяемым в отношении холодных трещин. При этом учитывается специфика их расположения параллельно поверхности свариваемых листов, а также то„что наибольшая платность немепплических включений имеет место в срединной части листов.
Для оценки склонности к образованию ламелярных 692 трещин применяют сварочные технологические пробы, машинные испытания сварных образцов с тавровыми и угловыми соединениями (ЛТП2 и др.) Для оценки склонности к образованию ламелярных трещин (в том числе к расслоению при вальцовке) применяют также механические испытания листового металла, при которых растягивающие усилия прикладываются вдоль толщины листа (метод «Веритас», рис, 12.75). Образцы изготовляют из заготовок, получаемых путем приварки перпендикулярно поверхностям листа пластинконцевиков. При этом используют сварку трением„контактную, оЖ Рие. 12.75.
Образец для испытаний с целью оценки склонности к образованию дамелярных трещин зю методу чВеритас» ручную дуговувз. Заготовки разрезают на части, из которых механическим путем изготовляют образцы с круглым или квадратным сечением (диаметр или сторона квадрата 0,60, где б — толщина листа). Испытывают шесть образцов, вырезанных нз одного участка пластины. В результате испытаний определяют среднее относительное поперечное сужение у. Потенциальная, склонность к трещинам при сварке проявляется при ~у > 20 %. Однако зти показатели позволяют только косвенно судить об образовании трещин в конкретных сварных соединениях.
12.10.6. Оценка сопротивляемости хрупкому разрушению Хрупкое разрушение характеризуется тем, что оно не сопровождается заметной пластической макродеформацией н происходит прн действии напряжений„не превышакицих предела текучести. Траектория разрушения близка к прямолинейной, излом нормален к поверхности и имеет кристаллический характер (рис.
12.76). Хрупкое разрушение, как п~йзнло, является внугрикристаллическим. Оно в большинстве <шучаев пронсхорис. 12.76. Виды пластичного (а), аяз дит под действием нормальных кото (6) и хрупкого (к) разрушений напряжений и распросзТиияется Вдоль наименее упяжоынной кристаллографической плоскости, называемой плоскостью скола (отрыли). Однако прн некоторых условиях эксплуатации (водородное насыщение, коррозия и др.) хрупкое разрушение может быль межкриспплическим (межзеренным). Хрупкое разрушение часто происходит внезапно и распространяется с большой скоростью с малыми затратами энергии. В ряде случаев оно приводит к катастрофическим разрушениям сварных конструкций в п)юцессе экспл) атацни.
Металлы и сплавы с ОЦК-решеткой разрушшотся вязко или хрупко в зависимости от состава и условий эксплуатации. Примеси и легирующие элементы, блокирующие подвижность дислокаций, повышают склонность к хрупкому разрушению, Переход от вязкого к хрупкому разрушению может произойти при снижении температуры, прн увеличении объемности напряженного состояния (большие толщины, острые надрезы и трещиноподобные дефекты), при повыгпенни скорости деформирования (ударное нагружение). Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа возникновение трещин (например, усталостные трещины при циклическом нагружении), медленное (стабильное) их развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения.
Отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещииоподобным дефектом прн условии, что рабочие нагрузки относительно малы и не приводят к страгиваиию трещин, илн при условии непрерывного контроля за их медленным развитием н своевременного предупреждения лавинообразного разрушения. В сварных соединениях низкоуглеролистых сталей наиболее склонны к хрупкому разрушению участки зоны термического влияния, нагреваемые до температуры 200...500 С. Их охрупчнваиие связано с деформационным старением.
Наибольшая степень охрупчивания, которую в соединениях легированных сталей получают участки окояошовной зоны на расстоянии»-0,! мм от линни оплавления, обьясияется наличием крупных бывших аустенитных зерен и образованием твердых и малопластичных (закалочиого типа) составляющих структуры в результате превращения аустенита (так называемое трансформационное охрупчивание). Одной из причин охрупчивания может быть сегрегация примесей иа границах зерен, обусловливаклцая межкристаллическое (межзерениое) хрупкое разрушение. Эта причина характерна для многослойных сварных соединений некоторых легированных сталей, подверженных отпускному охрупчиваиию.
Наиболее распространенным способом оценки салонности к хрупкому разрушению являются испытання серии образцов с Ъ'-образным надрезом на ударную 1 вязкость при различных тем- 45' т пературах (КС)' ). Критерий оценки — критическая температура пе- 'Ъ рехода от вязкого к хрупкому раз- 10 рушению Т, или порог хладно- КС~ ломкости (рис. 12,77). Температура Т„„соответствует температуре / достижения определенной минимальной ударной вязкости КСГ, 2 например 200 кДж/м .
Чем выше Т„р, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Темпе- т т ратура Ткр служит для сравнитель- 6 ной оценки материалов„отличающихся составом н структурой. иых испьпаиий (а) и лиаграмПрименительно к испытанию свар- „„„,. ных соединений Ъ'-образный надрез~ (заштрихована область вязко- наносится в исследуемой зоне со- хрупкогоразрушения) единения: по осн сварного шва, зоне сплавления нли зоне термического влияния. Сопротивление нестабильному распространению трещины нли трещиностойкость металла при статическом растяжении оценивают по одному или нескольким критериям (ГОСТ 25506-85): 1) силовому — критическому коэффициенту интенсивности напряжений (К),); Ь - 2г, Ь, = 1,25Ь; Н 1,2Ь; 2а 0,55Ь; !о (0,45...0,55)Ь; г > 20 ЬВЗг(ЬВ50); ЕВ2Ь 2(о - (0,5...0,5)Ь Ж 30' 30...00 Ь 2т(г> !ой А =4Ь; !о (0,45...0,55)Ь ((о — Ь) а 1,5 мм; е < 0,06Ь Рие.
12.7$. Образцы длл определенна критериев трещнностойкосгн: тип ! — с центральным нвлрезом ллл осевого расгвнснил; зни П вЂ” с бововым иаарсзом зоы оссвого растлысннл; тин Ш вЂ” с боковым налрсзом ллв внснснтрсннога растлмснив; тии !!à — с боковым иолрсзом ллл трехточечного изгиба 2) деформационному — критическому раскрьпню в вершине трещины (бс); 3) энергетическому — критическому значению,У-интеграла (.7! с); (работы пластической деформации и разрушения). Для экспериментального определения критериев трещиностойкости применяют несколько типов образцов (рис. 12.78) с надрезами и наведенной в них трещиной. Испьпания выполняют статиТнп 1 Тип П Тип Ш гт (х>0)= —; К! Д~' (12.8! ) К! (х > О) = У!аз)3 р, (12.82) где 6 — среднее напряжение в сечении без трещин; (зн — ллина трещины; у; — функция, учитывающая расположение трещины и ческим нагружением, в процессе которого репктрнруют диаграмму Р— с или Р -~Г, где с — смещение берегов надреза, фиксируемое специальными датчиками, а 1- прогиб в точке приложения силы Р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
