Лекция №5 Охрупчивание сварных соединений при повышенных температурах - 2 часа

1. 475-градусное охрупчивание.

.2. Сигма- охрупчивание.

3. Разрушение сварного шва под нагрузкой при повышенных температурах.

1. 475-градусное охрупчивание

475-градусное охрупчивание аустенитных и аустенитно-ферритных сталей возникает в сварном шве при сварке материалами обеспечивающими наличие ферритной фазы более 8 - 10 % (если свариваются ферритные стали, то охрупчивание возникает при аналогичных условиях) при выдержке изделия в районе от 300 до 500 ^о С и сохраняется как в холодном состоянии так и при эксплуатации изделия при температуре до 550^о  С.

Охрупчивание проявляется:

1. При эксплуатации изделия.

2. При содержании феррита более 20% в ходе сварки многослойного шва в виде трещин в корневом проходе.

475-градусная хрупкость связана с расслоением высокохромистого феррита. Хром скапливается при температуре 300-500^о С в локальных областях зерна, увеличивая межатомное расстояние . При образуются дисперсные включения феррита, обогащенного хромом, которые эффективно тормозят дислокации, вызывая в результате охрупчивание металла. Кроме того, наблюдается выпадение субмикроскопических частиц примесей по границам зерен.

Устранение 475-градусной хрупкости:

1). Уменьшение доли феррита в сварном шве (делается на стадии выбора сварочных материалов).

2). Кратковременный нагрев свыше 550^о С.

2. Сигма-охрупчивание.

-охрупчивание наблюдается в аустенитно-ферритных швах при температуре 550-850^о С. Это охрупчивание остается и при более низкой температуре.

-фаза – это фаза переменного состава, образующаяся из переходных металлов, имеющих близкие размеры атомов. Охрупчивание идет по схеме:

 +    +  + Ме₂₃ С₆ ¹  + Ме₂₃ С₆ + _дис   + Ме₂₃ С₆ + ,

где  – аустенит;  – феррит;  – феррит, обедненный углеродом за счет выпадения карбидов; Ме₂₃ С₆ – карбиды; _дис– дисперсные выделения -фазы;  – сигма-фаза после коагуляции.

На стадии 1 могут образовываться зоны Гинье-Престона. Зоны Гинье-Престона – это участки металла, в которых за счет диффузии образуется повышенное содержание легирующих элементов, близкое по составу к -фазе. Зона Гинье-Престона это тонкие дискообразные образования диаметром в несколько десятков атомных слоев. По мере нарастания концентрации легирующих элементов зоны Гинье-Престона превращаются в дисперсные выделения  - фазы.

-фаза выделяется в объеме зерна, а карбиды скапливаются по границам зерен, это все вместе ведет к закреплению дислокаций т.е. охрупчиванию металла.

Устранение -охрупчивания:

1. Стабилизирующий отжиг при температуре 900-950  С (-фаза растворяется) и охлаждение на воздухе.

2. Аустенизация (закалка) – нагрев до температуры 1050-1150 С и охлаждение в воде или масле. При аустенизации распадаются также и карбиды.

3. Разрушение сварного шва под нагрузкой при повышенных температурах.

Наиболее опасным видом рушения сварного шва под нагрузкой при повышенных температурах являются хрупкие разрушения.

Хрупкие разрушения приводят как правило к аварийной ситуации.

Хрупкие разрушения могут происходить:

1. При испытаниях изделий под нагрузкой.

2. При испытаниях под нагрузкой изделий после их ремонта.

3. Собственные высокотемпературные хрупкие разрушения.

Причина всех хрупких разрушений – это в основном процессы охрупчивания при сварке или при эксплуатации, а так же трещины, развивающиеся от концентраторов напряжений в жестких узлах.