4.6. Кавитация

Это механическое разрушение поверхности металла под действием движущейся жидкости.

Этому виду сопутствует коррозионное разрушение. Степень кавитации различна в разных жидкостях. (В морской воде выше, чем в маслах.)

Главная причина кавитации – неравномерность движение жидкости. В результате этого на различных участках поверхности, то возникают, то исчезают зоны пониженного давления (несколько атмосфер на очень малой площади.) Результат – разрушение поверхности.

С повышением твёрдости кавитация усиливается, отсюда, при сварке необходимо избегать хрупкой и твердой околошовной зоны.

5. Влияние температуры на характеристики сварных соединений

С ростом температуры увеличивается тепловая энергия колебания атомов и снижается прочность межатомных связей. Обусловленные этим повышением интенсивность диффузионных процессов делают наклёпанное состояние при высоких температурах сварки и эксплуатации нестабильным, что приводит к снятию искажений кристаллической решётки, а значит восстанавливать исходные свойства металла. В зависимости от уровня температур, длительность её воздействия, от условия, от условия нагружения сварной конструкции восстановление свойств данного наклёпанного металла может осуществляться двумя механизмами:

• механическим возвратом (отдыхом);

• механической рекристаллизацией.

Движительной силой этих процессов является энергия накопленная при наклёпе.

Возврат (отдых) – восстановление свойств пластичности деформированного металла происходящий без образования новых рекристаллизационных зёрен и не сопровождающийся изменением формы, а также видимых изменением микроструктур.

Скорость механического возврата со временем снижается. При сварке температура нагрева (Т_Н) может быть выше температуры эксплуатации (Т_ЭСКПЛ) поэтому основное развитие находит процесс рекристаллизации, при этом образуется новая структура из недеформированных зёрен. Сопоставление температуры рекристаллизации (Т_РЕКР) различных сплавов показывает, что между минимальной Т_РЕКР и Т_ГОМОЛ существует зависимость:

Так у металла с кубической решеткой (чистые сплавы) Т_РЕКР = 450 ⁰С, у реальных сплавов применяемых в сварных конструкциях Т_РЕКР выше и достигает (0,7 – 0,8) Т_ПЛ.

Если основа сплава имеет несколько аллотропических модификаций, то более высокотемпературная модификация будет иметь более высокую Т_РЕКР. В ходе рекристаллизации резко снижается прочность наклёпанного металла. Для работы материалов при высоких температурах это недопустимо.

Вывод. Т_РЕКР является верхней температурной границей применения того или иного материала в сварных конструкциях. Развитие процесса возврата и кристаллизации проявляется прежде всего в закономерности изменения механических свойств с повышением температуры.

Рис. 14 Диаграмма растяжения стали 2Х13 при высоких температурах

В высокотемпературных сталях, при переходе от 20 ⁰С до 200 ⁰С угол наклона кривой деформирования в пластической области уменьшается. Этот угол характеризует интенсивность упрочнения материала. Наиболее заметно интенсивное разупрочнение материала при температуре 600 ⁰С. упрочнение практически отсутствует.

В зависимости от системы легирования развитие процесса возврата реализуется при разных температурах.

Сталь типа 18 – 8 температура начало процесса разупрочнения сдвинута в сторону температуры выше 600 ⁰С, но прочностные свойства падают во всём диапазоне температур.

О тклонение от общей зависимости являются кривые растяжения углеродистых сталей.

Рис. 15. Диаграммы растяжения малоуглеродистых

сталей при высоких температурах

У этих сталей температура испытаний в интервале 200 – 300 ⁰С вызывает повышение прочности, но при снижении пластичности. Показанное явление связано с эффектом синеломкости т.е. с деформационным старением. Этот эффект обусловлен взаимодействием движения дислокаций с атомами растворёнными в металле примесями. Эти атомы образуют облака Котрелла, которые являются препятствием для дальнейшего движения дислокаций. Этот механизм ответственен за появление разных пределов текучести на диаграмме растяжения.