Диссертация (1143676), страница 11
Текст из файла (страница 11)
При вырезкеось образцов располагали по высоте шва для получения карбидного осадка отметалла нескольких валиков с целью усреднения количества карбидов изкрупнокристаллитных и перекристаллизованных участков металла шва (рис. 2.9).МеталлшваОсновнойметаллОсновнойметаллРисунок 2.9 – Схема расположения образцов для выделения карбидной фазы изметалла шва.Анализируемый образец из металла шва, помещенный в целлофановыйстаканчик, погружали в емкость с электролитом и подвергали анодномурастворению. Целлофановый стаканчик играл роль изолирующей мембраны.Исследуемый образец являлся анодом, катодом служил полый цилиндр из65нержавеющей стали. Поддержание необходимой температуры осуществляли спомощью специальной охлаждающей установки.Состав электролита [111]: 75 г KCl, 5 г лимонной кислоты, 1 л H2O.Условия электролиза: j=0,02 А/см2, t=0÷2 °C, τ=4 ч.В процессе анодного растворения атомы металлов переходили в раствор ввиде ионов.
Ионы электролита и растворенного металла проходили сквозь порыцеллофанового стаканчика, а анодный осадок задерживался в нем. Послерастворения анодный осадок из стаканчика и с поверхности образца собираливместе, отмывали в дистиллированной воде в центрифуге до полученияотрицательной реакции на железо в промывных водах. Последний раз осадокпромывали спиртом, высушивали на часовом стекле и собирали на кальку.Далее часть кабидного осадка была растворена в смеси концетрированныхсерной и соляной кислот и использована для количественного определения всехкарбидообразующих элементов методами аналитической химии.Другаячастьполученногокарбидногоосадкаиспользоваласьдлярентгеноструктурного анализа.
Исследование фазового состава карбидного осадка(качественного и количественного) производили на рентгеновском дифрактометреBruker D8 Advance (Германия), который имеет медное излучение, горизонтальныйΘ-Θ гониометр, 2 детектора – сцинтиллятор и позиционно-чувствительныйLynxEye, пакет программного обеспечения DIFFRACplus Topas, Eva.Рентгеноструктурный фазовый анализ основан на том, что каждая фаза имеетсвою специфическую кристаллическую решетку.
Группы атомных плоскостей,образующих эту решетку, обладают своим, характерным только для даннойрешетки набором значений межплоскостных расстояний dhkl. Таким образом,знаниемежплоскостныхрасстоянийисследуемогообъектапозволяетохарактеризовать его кристаллическую решетку и установить формулу веществаили фазы.
Известная формула Вульфа-Брегга: nλ=2d·sinΘ связывает между собойдлину волны излучения λ, в котором получена рентгенограмма, межплоскостноерасстояние d/n и угол отражения Θ [112]. Поскольку длина волны λ величинаизвестная, то задача определения межплоскостных расстояний определяемой фазы66сводится к нахождению углов Θ для всех линий рентгенограммы: d/n=dhkl=λ/2·sinΘ.Данные о межплоскостных расстояниях для различных фаз помещаются вспециальных таблицах.
В данной работе определение формулы вещества или фазыпроизводили с помощью таблиц, встроенных в программное обеспечениеуказанного дифрактометра.2.3.4 Микрофрактографическое исследованиеМикрофрактографическое исследование изломов, полученных раскрытиемпо трещине или при разрушающем испытании образцов, проводили сиспользованием сканирующего электронного микроскопа «VEGA II LMU» фирмы«TESCAN» (Чехия) при увеличении до 4000 крат. Раскрытие изломов выполнялиметодом трехточечного изгиба по дефекту или по надрезу. Фрактографическоеисследование изломов позволяло получить сведения о механизме их образования(хрупкое, вязкое, межзеренное, внутризеренное разрушение) и о характередефекта, о наличии в изломе частиц второй фазы (неметаллических включений икарбидов) или других характерных признаков.
На основании полученнойинформации были охарактеризованы изломы, вид разрушения, дефекты и прямоили косвенно определены причины разрушения и/или образования дефектовсогласно справочным данным [113].2.3.5 Физическое моделирование процесса образования трещин повторногонагреваМоделирование процесса образования ТПН производили по специальноразработанной методике на машине для статического растяжения фирмы«Инстрон» с резистивным нагревом. Контроль температуры осуществлялитермопарой, закрепленной в центре рабочей части образца.67Для имитации температурно-деформационного воздействия, приводящего кпроцессу образования ТПН, образцы нагревали до температуры выдержки,выбираемой в диапазоне от 600 до 680 °С, время нагрева 12±2 мин. Образцывыдерживались при данной температуре 20±1 мин, после чего осуществлялидеформацию образцов растяжением до разрыва со скоростью движения траверсы1 мм/мин.Для каждой температуры выдержки было испытано по 3 специальных образца(рис.
2.10). Отбор образцов выполняли от металла шва вдоль направления сварки.По результатам испытаний были определены относительное сужение ψ иудлинениеδметаллашвапослевоздействиянанеготемпературно-деформационного цикла, провоцирующего появление ТПН. По полученнымданным построены зависимости характеристик пластичности (относительноесужение, относительное удлинение) от температуры выдержки для определениятемпературы наибольшего провала пластичности, выдержка при которой впроцессе послесварочного отпуска может негативно повлиять на стойкостьметалла шва к ТПН.
Графики зависимости характеристик пластичности оттемпературы построены по средним значениям результатов моделирования.Дополнительно выполнено определение предела прочности σв и условного пределатекучести σ0,2 металла шва после воздействия на него указанного температурнодеформационного цикла, провоцирующего образование ТПН.Рисунок 2.10 - Образец для проведения физического моделирования процессаобразования ТПН.682.3.6 Компьютерное моделирование режимов послесварочной термическойобработкиДля определения возможности снижения уровня термических напряжений вовремя печной термической обработки крупногабаритных сваренных частейкорпуса реактора выполнен расчёт полей распределения температуры. Расчётпроизводился методами компьютерного моделирования с учётом реальныхразмеров обрабатываемых заготовок и параметров термической печи.Для моделирования режима термической обработки частей корпуса реакторабыла использована лицензионная программа компьютерного моделированиятепловых процессов «ПолигонСофт» с применением FEMAP и Solid Works.Система «ПолигонСофт» использует метод конечных элементов, что потребовалоподготовки исходных данных для проведения компьютерного моделирования.
Приэтом было выполнено разбиение исходной геометрической модели изделия наконечные элементы.Результаты расчетов представлены в виде цветовых полей, нанесенных наизделие и обозначающих распределение температуры, и данных, полученных дляотдельных характерных точек.2.3.7 Применение параметра Ларсена-Миллера для оценки влиянияпослесварочной термической обработки на свойства сварных соединенийВ настоящей работе для обобщенной оценки степени изменения свойствметалла сварного соединения после термической обработки используется параметрЛарсена-Миллера. Параметр Ларсена - Миллера это обобщенная характеристика,позволяющая учитывать одновременно относительное влияние температуры идлительности отпуска на различные свойства (твердость, переходную температурухрупкости, прочность и пластичность, степень снятия сварочных напряжений ит.д.).
В основе его лежит параметрическая зависимость, применяемая дляпроцессов,основанныхэкспоненциальному закону.надиффузии,иходкоторыхподчиняется69Параметр Ларсена-Миллера (PLM) рассчитывается по формуле [4, 114]:PLM = ТК(20+lg)10-3,(2.2)где ТК – температура выдержки в градусах Кельвина, - длительность отпуска, час.Необходимо подчеркнуть, что параметр Ларсена-Миллера рекомендуетсяиспользовать только для температуры высокого отпуска, то есть когда нагревпроизводится ниже критической точки АС1.Использование параметра PLM дает возможность учесть различные попродолжительности и температуре послесварочные термические обработки,применяемые при изготовлении корпуса реактора.
Это позволяет оценитьсовместное влияние температуры и продолжительности выдержки при различныхпослесварочных термических обработках на свойства сварного соединения иобоснованно разрабатывать режимы послесварочных термических обработок,обеспечивающие необходимые свойства.70Глава 3. Исследование влияния параметров послесварочного отпуска наформирование структуры и свойств металла шва сварных соединений2,25Cr-1Mo-V сталиОсновной задачей, решаемой по данным настоящей главы, являетсяопределениетемпературныхграницпроведенияпромежуточного(технологического) и окончательного, формирующего служебные свойства,послесварочных отпусков для сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали наосновании исследований микроструктуры, фазового состава и механическихсвойств металла шва.
Для определения параметров высоких послесварочныхотпусков, при которых может быть обеспечен весь требуемый комплекс свойств,исследован диапазон температур выдержки от 600 до 760°С, выбранный наосновании рекомендаций [4, 5, 12, 45] и данных термокинетической диаграммы(рис.3.1).Правильный выбор температуры и продолжительности послесварочныхотпусков крупногабаритных корпусов реакторов является чрезвычайно важнойтехнической задачей, так как к зависящим от них свойствам сварных соединениям2,25Cr-1Mo-V стали предъявляют высокие и зачастую противоречащие друг другутребования, в том числе, высокие характеристики прочности в сочетании снизкотемпературной работой удара, сопротивлением тепловому охрупчиванию инизкой склонностью к образованию холодных трещин и ТПН.3.1.
Изготовление сварных соединений для исследованияДля получения всего комплекса требуемых механических свойств сварныхсоединений 2,25Cr-1Mo-V стали прежде всего необходимо сформировать металлшва и ЗТВ, которые должны иметь исходно (после сварки) полностью бейнитнуюструктуру, что позволит обеспечить высокие прочностные свойства в сочетании стребуемой низкотемпературной работой удара после послесварочных отпусков, втом числе большой суммарной продолжительности.При исследовании кинетики распада переохлажденного аустенита имикроструктуры сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали установлено, что в71металле шва и ЗТВ при многопроходной сварке АФ всегда образуется полностьюбейнитнаяструктура(рис.3.1),чтоподтверждаетсяпоследующимиисследованиями микроструктуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
