Разделы сайта
Читаемое
Обновления Mar-2024
|
Промышленность Ижоры --> Сварка металлов и сплавов плавлением шовной зоны выделяется только при аустенитном наплавленном металле. В этих опытах производилась однослойная наплавка валиков под флюсом на сталь ЗОХГС толщиной 30 мм. Данные о высоком содержании водорода в околошовной зоне соединений с аустенитным швом также получены и с помощью локального спектрального анализа. Наряду с этим имеются многочисленные сведения о значительном повышении стойкости околошовной зоны против образования трещин при снижении содержания водорода в металле шва. Так, например, при снижении содержания водорода в металле шва в 1,5-2 раза, достигаемом при использовании постоянного тока взамен переменного, заметно повышается стойкость околошовной зоны против образования холодных трещин при сварке низколегированной ферритной проволокой сталей типа 25ХГС. Таким образом, водород в одних случаях существенно влияет на стойкость околошовной зоны против образования трещин, в других же, например при сварке среднелегированных сталей аустенитной проволокой, его роль второстепенна. Это позволяет заключить, что водород не является главным и тем более единственным фактором, определяющим образование холодных трещин в сварных соединениях. Его влияние на их образование необходимо рассматривать совместно с действием других факторов, обусловленных преимущественно закалочными явлениями в околошовной зоне и сварочными напряжениями. В соединениях с аустенитным швом положительное действие других факторов значительно преобладает над отрицательным действием водорода. Закалочная гипотеза холодных трещин основана на большом экспериментальном материале исследований закалочных явлений в металле вообще и в сварных соединениях в частности. При этом особое значение имеют исследования, установившие наличие и сущность замедленного разрушения закаленных сталей и металлов. Согласно этой гипотезе, механизм образования холодных трещин можно описать следующим образом. В процессе охлаждения в околошовной зоне сварного соединения закаливающихся сталей образуется характерная мартенситная структура металла и сложное напряженное состояние, обусловленное суммированием сварочных и структурных напряжений. Для большинства конструкционных сталей, при сварке которых наблюдается образование холодных трещин, структурные превращения в околошовной зоне заканчиваются в основном при охлаждении до температур порядка 150° С. К этому моменту завершается и формирование напряженного состояния в сварных соединениях из этих сталей. Характерной и отличительной особенностью напряженного состояния сварных соединений, закаливающихся сталей с феррит-ным или аустенитным швом является возникновение сложного распределения продольных сварочных напряжений (рис. 6-17); это распределение характеризуется наличием сравнительно высоких напряжений сжатия в участке зоны па границе со швом и m-wo - -20 -30 т мм -ю -ш Рис. 6-17. Распределение продольных (а) и поперечных (б) напряжений, сварных соединениях закаливающихся сталей сферритными аустенитным швами ВЫСОКИХ напряжений растяжения в соседнем участке этой зоны, а также в сварном шве. Такое распределение продольных напряжений обусловлено значительным увеличением объема металла околошовной зоны, непосредственно граничащего со швом, вследствие мартенситного превращения. В поперечном направлении возникают небольшие растягивающие напряжения в средней части соединения (по длине) и напряжения сжатия по краям (см. рис. 6-17). В результате на границе раздела шов-основной металл появляются большие скалывающие напряжения, способствующие замедленному разрушению закаленной стали и образованию холодных трещин типа отколов. Замедленное разрушение происходит вследствие снижения прочности некоторых металлов под влиянием длительного статического нагружения при близких к комнатным температурах. В отдельных случаях это снижение прочности очень значительное. Так, например, для стали с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов (типа 35ХГС) непосредственно после закалки с высоких температур (1200° С) длительная прочность может составить всего 10% кратковременной прочности. Причины замедленного разрушения перегретой закаленной стали заключаются в особой ее структуре. Типичная структура закаленной стали, склонной к замедленному разрушению, наблюдается в участке перегрева околошовной зоны (рис. 6-18). Она характеризуется крупным зерном и соответственно крупными мартенситными иглами, выходящими своими торцами на границы зерен. В результате изменений в пограничных объемах зерен искажается атомное кристаллическое строение металла. Можно предполагать, что по строению и свойствам эти пограничные участки зерен приближаются к аморфным телам. Как известно, аморфные тела могут претерпевать значительную деформацию во времени под действием постоянной нагрузки, недостаточной для сколько-нибудь заметного деформирования тел при кратковременном ее действии. В свете современных представ- .IP* Рис. 6-18. Структура металла околошовной зоны, участок перегрева, сталь 35ХЗНЗМ лений О строении мартенсита отмеченное искажение кристаллической решетки следует связывать также с тем, какой мартенсит образуется в околошовной зоне - дислокационный, относительно пластичный, или двойниковый, весьма хрупкий. Последнее определяется содержанием углерода в стали и температурой мартенситного превращения (см. гл 6). Исходя из замедленного характера разрушения сварных соединений и учитывая приведенные выше сведения о напряженном состоянии и структуре околошовной зоны, способствующих такому разрушению, зарождение и развитие холодных трещин можно описать следующей схемой (рис 6-19). Еще в процессе завершения структурных превращений крупнозернистый металл околошовной зоны с грубыми мартенситными иглами, как бы подготовленный к замедленному разрушению по границам зерен, подвергается воздействию сложнонапряженного состояния. Этот металл подвергается естественному испытанию на стойкость против замедленного разрушения непосредственно в процессе сварки. Рассмотренное выше сложнонапряженное состояние на предлагаемой схеме отражено следующим образом: в околошовной зоне у границы со швом действуют продольные напряжения сжатия и поперечные напряжения растяжения В примыкающем участке шва у этой границы действуют продольные напряжения растяжения и те же поперечные напряжения растяжения а. При этих условиях на границе раздела возникают значительный перепад продольных напряжений (-а)-(-f-crj и значительные напряжения сдвига. По границам зерен околошовной зоны, направленным
|
© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка |