Основи технології зварювання конструкційних матеріалів

Предмет:

Тип роботи:

Контрольна робота

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

в шві і в навколошовній зоні кристалізаційних гарячих тріщин, що мають міжкристалічний характер. Вони утворюються у вигляді дрібних мікронадривів і тріщин. Гарячі тріщини можуть виникнути і при термообробці або роботі конструкції при підвищених температурах. Утворення гарячих тріщин пов’язано з крупнозернистою структури металу шва, особливо вираженої в багатопрохідних швах, коли кристали наступного шару продовжують кристали попереднього шару, і наявністю усадочних напруг. Охолодження металу після зварювання сприяє розвитку рівноосної дендритної структури метала шва (спрямованість стовпчастих кристалів виражена чітко). Підвищений перетин і мала поверхня дендритів сприяє утворенню міжкристалічних прошарків підвищеної товщини збагаченими легкоплавкими домішками, що і збільшує ймовірність утворення гарячих тріщин.

Для запобігання утворення тріщин використовують багато методів. Одним з таких методів є отримання швів, що мають у структурі деяку кількість первинного δ – фериту. Так як сталь 10Х17Н13М2Т з великим запасом аустеніту, отримати шви з аустенітно-феритної структурою дуже складно. Можливість запобігання утворення гарячих тріщин досягається обмеженням вмісту в шві домішок, що утворюють легкоплавкі евтектики (фосфору, сірки). Для цього застосовуються зварювальні матеріали, виготовлені з сталей вакуумної виплавки або електрошлакової переплавки, і обмежують проплавлення основного металу.

Також можна поліпшити стійкість шва до утворення гарячих тріщин підвищенням вмісту лікваційних домішок до концентрацій, що забезпечить отримання на завершальних стадіях кристалізації рясної евтектики на поверхні кристалітів, наприклад, при легуванні сталі бором (0, 3-1, 5%). При

цьому зменшуються деформації, що накопичуються в металі шва до кінця кристалізації, внаслідок зниження верхньої температури ефективного інтервалу кристалізації.

Підвищена лінійна усадка і розтягуючі напруження, діють на зварювальну ванну під час кристалізації, також сприяють утворення гарячих тріщин. Зниження дії силового фактора (обмеженням струму, раціональною конструкцією з'єднання та ін.) також є фактором попередження гарячих тріщин.

У процесі високотемпературної експлуатації відбувається карбідне і інтерметалідне зміцнення металу шва і відповідно зниження його пластичних властивостей, що призводить сумарної локалізації в навколошовній зоні деформацій і утворення в ній тріщин. Цьому сприяє і високий рівень залишкових зварювальних напружень у сумі з робочими напругами. Запобігання подібних локальних руйнувань досягається термообробкою – аустенітизацією при температурі 1050 – 1100 ° С для зняття залишкових зварювальних напружень і самонаклепа, додання зварному з'єднанню більш однорідних властивостей. У ряді випадків аустенітизація супроводжується подальшим стабілізуючим відпалом при температурі 750-800 °С для отримання стабільних структур за рахунок випадання карбідної і інтерметалідної фази.

2.2. Окрихчення металу

Під час експлуатації при температурах вище 350 °С в результаті дифузійних процесів в сталі з'являються нові структурні складові, що призводять до зниження пластичних властивостей металу шва. Термічне старіння при температурах 350-500 °С може призвести до появи 475 °С-ний крихкості, причини якої досі не з'ясовані. У нас чисто аустенітний шов і у процесі теплового старіння провідне місце займають процеси карбідного і інтерметалідного зміцнення. Один із ефективних засобів зменшення схильності зварного з'єднання жароміцної сталі до окрихчування в результаті випадання карбідів – зниження в основному металі і металі шва вмісту вуглецю.

2.3. Міжкристалічна корозія

Міжкристалічна корозія може розвиватися в металі шва і основному металі у лінії сплавлення або на деякому віддаленні від шва (рис. 2). Механізм розвитку цього виду корозії однаковий, але причини виникнення різні.

Рис. 2. Види міжкристалічної корозії. [3]

Міжкристалічна корозія в металі шва (рис. 2, б) виникає в результаті виділення під дією термічного циклу зварювання з аустеніту карбідів хрому, що приводить до місцевого збіднення кордонів зерен хромом. Основна причина цього – підвищений вміст в металі шва вуглецю і відсутність або недостатній вміст титану або ніобію. Несприятливий термічний цикл зварювання – тривале перебування металу шва в інтервалі критичних температур призводить до появи схильності до міжкристалічної корозії шва.

Міжкристалічна корозія основного металу на деякому віддаленні від шва (рис. 2, а) викликається дією термічного циклу зварювання в тій частині основного металу, де знаходилася ізотерма критичних температур. Попередження схильності сталі і шва до міжкристалічної корозії досягається:

- зниженням вмісту вуглецю до меж його розчинності в аустеніт (до 0, 02-0, 03%), легуванням більш енергетичними, ніж хром, карбідоутворюючими елементами (стабілізація титаном, ніобієм, танталом, ванадієм та ін.) ;

- аустенітизації (загартуванням) з температур 1050-1100 ° С, однак при повторному нагріванні в інтервалі критичних температур (500 – 800° С) сталь знову набуває схильність до міжкристалічної корозії;

- стабілізуючим відпалом при температурі 850-900 ° С протягом 2-3 годин;

- створенням аустенитно – феритної структури з вмістом фериту до 20-25% шляхом додаткового легування хромом, кремнієм, молібденом, алюмінієм і ін..

Однак такий високий вміст в структурі фериту може знизити стійкість металу до загальної корозії. Третій підвид корозії має зосереджений характер (рис. 2, в) і вражає основний метал. Цей вид корозії розвивається в сталях, стабілізованих титаном і ніобієм, зазвичай в ділянках, які нагрівалися до температур вище 1250 ° С. При цьому карбіди титану і ніобію розчиняються в аустеніт. Повторне тепловий вплив на цей метал критичних температур 500-800 ° С (наприклад, при багатошаровому зварюванні) призведе до збереження титану і ніобію в твердому розчині і виділенню карбідів хрому.

Спостерігається ще один вид корозійного руйнування – корозійне розтріскування, що виникає під