Лекция 12
Способы повышения сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин
1 Металлургические способы
Регулирование структуры металла сварных соединений путем рационального выбора химического состава основного металла и сварочных материалов. Ориентиром для этого может служить Сэкв.
2 Технологические способы
Регулирование структуры металла сварных соединений путем рационального выбора теплового режима сварки:
А) повышение удельной погонной энергии до максимально допустимого значения;
Б) предварительный и сопутствующий подогревы, послесварочный нагрев.
Технологические мероприятия по снижению уровня водорода.
3. Конструкционные способы
Рациональное проектирование сварных узлов с точки зрения образования остаточных напряжений.
Сравнение стандартизованных методов для предотвращения холодных трещин
1. CE-метод
1.1. Метод исследования трещин
Это метод основан на оригинальной концепции критической твёрдости с целью предотвращения образования водородных трещин в области зоны термического влияния (ЗТВ) (heat affected zone – HAZ). Эмпирически было проведено объединение большого количества результатов изучения ЗТВ закаливаемости и исследования трещин, которые впоследствии большей частью, но не исключительно, оказались тестами типа CTS.
1.2. Область составов основного металла
Основной металл включает углеродистые, марганцовистые, мелкозернистые и низколегированные стали.
Стали, которые использовались в течение многих лет в разработке этого метода, обладают широким набором составов и представлены в таблице 1.
Таблица 1. Область химических составов основных металлов для CE-метода
Элемент |
Весовой процент |
Углерод |
0,05 0,25 |
Кремний |
0,8 |
Марганец |
1,7 |
Хром |
0,9 |
Медь |
1,0 |
Никель |
2,5 |
Молибден |
0,75 |
Ванадий |
0,20 |
Величина эквивалента углерода (в %) для основного металла вычислена с использованием следующего соотношения (1):
|
(1) |
,которое применимо к сталям с эквивалентом углерода в области значений CE = 0,30 – 0,70 %.
Если среди элементов этой формулы содержатся только углерод и марганец, тогда нужно добавить 0,03 % в вычисленную величину для того, чтобы учесть неучтённые элементы и примеси. Если нужно соединить стали с различными эквивалентами углерода или разных сортов, то нужно учитывать величину наивысшего эквивалента углерода.
Эта формула эквивалента углерода не может быть применена к сталям, содержащим бор.
1.3 Толщина листа и геометрия соединения
Влияние толщины листа и геометрии соединения определяется вычисленной комбинированной толщиной. Она определяется как сумма толщин основного металла, усреднённая на длине 75 мм от центра сварной линии (см. рис.1).
Комбинированная толщина используется для того, чтобы оценить теплоотвод соединения с целью определения скорости остывания.
Если толщина увеличивается значительно за пределами 75 мм от центра сварной линии, то может оказаться необходимым использовать большую величину комбинированной толщины.
Использованные в испытаниях стали, с толщинами t в области
6 мм t 100 мм.