Лекции ТСП_2 / L_8

3

ЛЕКЦИЯ 8

Пробы с имитированным циклом сварки. При проведении этих испытаний термический цикл околошовной зоны имитируется элек­трическим контактным или высокочастотным нагревом. Известным оборудованием для нагрева по второму варианту является япон­ское имитирующее устройство «Терморестор-W». Для испытаний на склонность к образованию трещин, вызываемых водородом, ис­пользуют образцы диаметром 7 мм с надрезом глубиной 1 мм и уг­лом раскрытия 60°. На образцы воздействует термический цикл сварки с максимальной температурой 1250—1350° С. В процессе охлаждения при 900° С цикл прерывают и при этой температуре пространство вокруг образца заполняют водородом. Водород на на­гретой поверхности диссоциирует и диффундирует в металл образ­ца. Период наводороживания длится 20—30 мин и не оказывает влияния на структурные изменения по сравнению с реальным циклом. После наводороживания ветвь охлаждения термического цикла продолжается. Одновременно цикл со свободным расширением переходит в цикл с жестким закреплением. После охлаждения образца напряжение повышают, при этом регистрирую зависимость между прилагаемым напряжением и временем разрушения образца. Целью этого метода испытания является определение критического напряжения до разрушения при других постоянных условиях. Таким образом, получают кривые для отдельных сталей.

В общем на возникновение в сварном соединении холодных трещин влияют факторы, которые можно разделить на три основные группы; свари­ваемая сталь, технология сварки и конструкция сварного узла.

К факторам материала можно отнести прежде всего химический состав стали (выраженный, например, величиной С_экв), прочность и пластичность (термообработку), а также анизотропию. К этой группе следует, отнести состав и свойства присадочных ма­териалов, покрытий или же флюсов.

К технологической группе факторов относится в первую очередь применяемая технология сварки, погонная энергия сварки, предварительный подогрев, температура промежуточных слоев и последующий нагрев, расположение сварного шва и направление сварки температура окружающей среды и влажность.

Из конструкционных факторов следует назвать толщину свариваемого листа, тип и длину сварного соединения, фор­му разделки свариваемых кромок и условия жесткости.

Из совместного действия факторов этих групп складываются непосредственные причины образования холодных трещин:

1. структура — определяется факторами группы материала, химическим составом, частично термообработкой;

2. охлаждение — определяется технологической группой факторов, однако скорость охлаждения зависит и от некоторых элементов группы конструкционных факторов;

3. количество диффузионного водорода — определяется типом присадочного материала, покрытия или флюса, методом сварки и ее температурным режимом, а также окружающими условиями (вдяжностью воздуха);

4. на количество диффузионного водорода равным образом вли­яют скорость охлаждения и некоторые конструкционные факторы;

5. интенсивность жесткости или напряжений (деформации) во время сварки — третья непосредственная причина, которая зависит от факторов всех трех основных групп.

Определение типа дефекта. При анализе случаев возникновения трещин в реальных сварных соединениях, как правило, трудно ре­шить, к какому типу их отнести, т. е. выявить решающий, основной механизм образования рассматриваемого дефекта. Одна из причин трудностей в том, что большинство дефектов типа холодных трещин образуется только в связи с тем, что какие-то участки первичных зерен оказываются поврежденными при высоких температурах. В этом проявляется бесспорная связь между горячими и холодными трещинами. Несмотря на это, путем анализа характерных особен­ностей структуры или особенностей поверхности трещин исследова­тели стремятся определить их характер. Эти особенности можно было бы классифицировать таким образом.

1. Наиболее простым способом идентификации является разру­шение образцов, содержащих трещину (например, после их пред­варительного надреза), таким образом, чтобы поверхность дефекта обнажилась. Поверхности раскрытых горячих трещин окислены до красного и коричневого цветов. Только в случаях, когда горячие трещины закрыты, они имеют металлическую блестящую неокисленную поверхность. Поверхности холодных трещин почти всегда имеют металлический блеск, без пленок загрязнений. Лишь изредка поверхности холодных трещин загрязнены тонкой окисной пленкой, которая придает им голубой оттенок.

2.Морфология горячих и холодных трещин обычно одинаковая оба типа трещин имеют межкристаллитный характер. Если горячие трещины бывают более разветвленными (они захватывают больший объем), то холодные трещины имеют, как правило, плоский прямолинейный характер. Зазор в холодных тре­щинах шире и четко ориентирован в одном направлении, потому что в момент образования трещины усадочные напряжения в температурной зоне холодных трещин значительно выше.

3.При определении характера трещин на некоторых пробах при оценке склонности к образованию трещин наблюдается следующее:

а)количество холодных трещин уменьшается с увеличением температура предварительного подогрева образца, причем для горячих трещин такая зависимость вообще не наблюдается;

б)количество холодных трещин уменьшается с увеличением погонной энергии сварки. Для горячих трещин зависимость в большинстве случаев обратная.

4.При фрактографическом анализе поверхности раскрытой трещины (например, с помощью растрового электронного микроскопа) в месте распространения холодной трещины часто находят, кроме ее поверхности, микрозоны со ступенчатым изломом, что никогда не наблюдается в горячих трещинах.

3