24

ЛЕКЦИЯ 4

Методы и критерии оценки сопротивляемости гт

Расчетные методы оценки склонности сталей к образованию ГТ. Для оценки сопро­тивляемости металла сварных соединений ГТ применяют расчетный и экспериментальный методы. Расчетно-статистический метод осно­ван на использовании параметрических урав­нений, составленных с помощью регрессион­ного анализа, и применим только для тех спла­вов, которые входят в концентрационные пре­делы изученных композиций.

Одно из параметрических уравнений (по Итамуре) применительно к низколегированным сварным швам имеет вид

С (S + Р + Si/25 + Ni/100) 1000

HCS =-------------------------------------------- ,

3 Mn + Cr + Mo + V

где H(T)CS (high temperature cracking sensiti­vity) - параметр, оценивающий склонность сварных швов к кристаллизационным ГТ, %; С, S и др. - химические элементы, %.

Если HCS > 4, то сварные швы потенци­ально склонны к ГТ. Это означает, что в усло­виях высокого темпа сварочной деформации в ТИХ_I, который зависит от типа и жесткости сварного соединения, способа и режима свар­ки, возможно образование ГТ.

Европейский стандарт EN 1011-2: 2001 «Рекомендации по сварке металлических мате­риалов. Дуговая сварка ферритных (углероди­стых и низколегированных) сталей» рекомен­дует оценивать опасность образования ГТ в сварных швах по соотношению:

UCS = 230 С + 190 S + 75 Р + 45 Nb -12,3Si - 5,4Mn - l,

где UCS (units of crack susceptibility) - единицы склонности к ГТ; С, S и др. - химические эле­менты, %.

Значения UCS < 10 соответствуют высо­кой сопротивляемости образованию ГТ, > 30 -низкой сопротивляемости ГТ.

Применительно к хромоникелевым аустенитным сварным швам используют пара­метр, оценивающий степень их аустенитности:

где Cr, Ni и др. - химические элементы, % [(S + Р) < 0,035 %].

Если (Сr_э/Ni_э) < 1,5, то сварные швы по­тенциально склонны к кристаллизационным ГТ.

Недостаток этого метода – невозможность учета влияния всех примесей, не входящих в параметрические уравнения, а также аномалии по технологическим параметрам сварки, выходящим за исследованные пределы. Поэтому расчетно-статистический метод рекомендуется для приближенных экспресс-оценок.

Экспериментальная оценка склонности сварных швов к образованию ГТ с помощью технологических проб. При испытаниях с помощью проб на металл сварного шва воздействуют деформации от усадки шва и формоизменения свариваемых образцов. Специальная конструкция и технология сварки образцов обуславливают повышенные темпы высокотемпературной деформации.

Оценка склонности стали к образованию ГТ.

Существует две группы испытаний:

1. испытания на жестких пробах (образцах с естественной жесткостью);

2. испытания с принудительным деформированием (машинные пробы)

Жесткие технологические пробы.

Согласно международным стандартам на сегодняшний день приняты следующие методы испытаний.

Испытания для Т-образных соединений

Эти испытания применяются для однопроходных защемленных угловых швов (рис.3). Эти испытания подходят для РДС, МИГ, МАГ и не подходит для высоко токовых процессов, например АДФ. Оценка только качественная (есть трещины или нет).

A B

Рис. 3

Размеры образцов. Три типа образцов – А, В, С. А – стандартные образцы, В и С белее жестко закрепленные, воспроизводящие более жесткие условия (режимы). Образцы делаются из металла, для которого разрабатываются сварочные материалы (испытания для сварочных материалов) или из металла, который используется на производстве (приемочные испытания для технологии). Образцы В требуют 40 мм металлических плат. Если это недоступно используют С образцы. Толщины листов в С образцах могут меняться.

При подготовке образцов между стыкуемыми пластинами исключаются всякие зазоры. Места сварки тщательно зачищаются. Для фиксации пластин под углом в 90 градусов по обеим конечным поверхностям выполняются прихватки.

Испытательные швы выполняются на режимах, записанных в технических условиях на сварку. Для достижения постоянного сечения шва могут быть использованы входные и выходные планки. Первый валик выполняется с толщиной шва не менее 5 мм. Второй шов выполняется не более, чем через 20 с после выполнения 1 го шва. После завершения сварки удаляется шлак.

Перед оценкой в указанных точках измеряется толщина швов. Оба шва должны быть не менее 5 мм и толщина 1-го шва не должна превышать толщину второго более, чем на 120%.

Оценка швов выполняется визуально при увеличении не более 5 раз. Дополнительно для обнаружения трещин можно использовать проникающие жидкости. Первый шов должен быть свободен от трещин. Любые трещины во втором шве должны быть запротоколированы.

Определение трещиностойкости путем испытания металла шва на растяжение

К вырезанному образцу (рис. 4, 5) прикладывается нагрузка, разрушающая образец.

Рис. 4

Оценка может быть качественная или количественная (MSI_(TT)). Для изготовления образца может браться любой стыковой шов подходящих размеров. Для разрушающих испытаний цилиндрический образец диаметром 10 мм вырезается из стыкового шва. Подвергаемая испытанию часть образца вырезается исключительно из металла шва. Оценка трещин проводится после разрушения. Используется оборудование, обеспечивающее определение трещин размером, по крайней мере, 0.1 мм.

Рис. 5

Численная оценка может производиться по MSI критерию

MSI = L_MF/L_O×10π

, где L_MF – полная суммарная длина трещин длиной более 0.1 мм, L₀ – изучаемая длина образца.

Определение трещиностойкости путем испытания металла шва на изгиб

Образцы вырезаются из металла шва согласно рисункам 6 и 7. Применяется для металла многопроходных швов всех дуговых способов сварки. Оценка может быть качественная или количественная (MSI). Диаметр оправки для загиба 20 мм (4 толщины образца), угол загиба не менее 120 мм.

Рис. 6

Механическая обработка производится по направлению сварки, метки – перпендикулярно.

Оценка проводится при увеличении от10 до 25, чтобы обнаруживать трещины 0.1 и более.

Численную оценку выполняют MSI_(LBT) = L_MF/b×l_o (b=40 mm, l_o=30 mm).

Рис. 7