6. Методы определения склонности к хрупким (локальным) разрушениям в околошовной зоне.

Аварийные последствия локальных разрушений сварных стыков при эксплуатации сварных конструкций вызвали необходимость проведения большого комплекса исследования, связанных в направлении оценки механизма явления и принятия мер по исключении этого типа разрушений.

Рис. 20. Методы определения склонности сварных соединений к локальным разрушениям

6.1. Лабораторные методы испытаний

Существующие методы оценки могут быть разбиты на три группы.

1. Оценка склонности к растрескиванию с помощью технологических жестких проб.

2. Оценка изменения свойств материала после воздействия термического и термодеформационного циклов сварки по режиму околошовной зоны.

3. Оценка склонности к локальным разрушениям сварных соединений по характеристикам жаропрочности.

Каждая из этих методик имеет свои рациональные границы применения и особенности. С их помощью можно одновременно учитывать вероятность эксплуатационного разрушения и околошовного растрескивания в ходе сварки и при термообработке.

Недостаток: эта методика предназначена для оценки лишь одного из этих видов трещинобразования.

6.2. Жесткие технологические пробы

Наиболее простая методика, не требует специального оборудования, только универсальные печи для термообработки. Полученные данные носят качественный характер. Используют их результаты для предварительной отбраковке материалов по склонности околошовному растрескиванию в ходе эксплуатации и при термообработке. После сварки пробы помещают в печь при заданной температуре и выдерживают их определенное время. Выявление трещин осуществляется либо визуальным осмотром проб через определенную выдержку, либо разрезкой проб после режима обработки (старением) с осмотром поперечных темплетов. Этот способ более надежно выявляет трещины.

Недостаток: требуется большое количество образцов.

Применяют для следующих материалов: сварные узлы из низколегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей, аустенитные сплавы и сплавы на никелевой основе.

Технологические пробы по принципу создания напряжений можно разделить на две подгруппы:

1. Естественно напряженные пробы (напряжение, приводящие к образованию трещин во время тепловой выдержки создаются только за счет жесткости соединений при сварке).

Не рекомендуется использовать для низколегированных сталей.

6.2.1. Bwra (англ.). – образец имитирующий сварку штуцера паропровода

Д

Рис. 21. Образец BWRA

ля аустенитных сталей.

Для низколегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей применяют кольцевые листовые пробы и пробы, имитирующие сварку корневого слоя жёстко закреплённого стыкового шва.

6 .2.2. Кольцевая технологическая проба естественно напряженная

Рис. 22. Кольцевая проба

По данным японских авторов, при использовании этой пробы, качественные результаты обеспеченны, когда толщина пластины, на которой производиться приварка накладки не менее 35 миллиметров. Особенность во всех случаях усиления швов перед испытаниями не должны подвергаться зачистки до плавного сопряжения основного металла.

Для оценки околошовного растрескивания высокопрочных листовых конструкций из Ni сплавов используют кольцевую американскую пробу.

6 .2.3. USA: Thomson E.G., Dragon M.

Рис. 22. Кольцевая проба

П осле сварки и предварительного осмотра проба подвергается выдержки. Особенности: длительность выдержки одна и та же, а температура выдержки различна. По полученным данным строят зависимость отношения длины трещины к удвоенной длине шва в процентах от температуры:

Рис. 23. Зависимость отношения длины трещины к удвоенной длине шва в процентах от температуры

Ж есткие пробы рекомендуют подвергать различным выдержкам в опасном интервале температур. Цель – определить минимальное время до появления трещины. Определяется температурная область образования трещин в околошовной зоне сварного соединения. При сварке высоко никелевых сплавов с помощью подобных проб оценивается влияние на растрескивание нагрева под стабилизацию.

Рис. 24. Температурная область образования трещин в околошовной

зоне сварных соединений при термической обработке

Рекомендуют применять также пробы для оценки вероятности околошовного растрескивание при термической обработке. С их помощью оценивается влияние аустенизации на локальное разрушение. Однако, советский ученый Земзин В. И. говорит, что в результате проведенной аустенизации напряжения в пробе снимаются, а значит условий, способствуют развитию трещин при последующих температурных выдержках уже нет. Им предложена технологическая проба свободная от этого недостатка – тавровые и стыковые пробы с дополнительным погружением. Дополнительное погружение на этих пробах создаёт наплавка валика на противоположную сторону.