Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Влияние соотношения механических свойств различных зон сварных соединений на их работоспособность в условиях механического нагружения и коррозионную стойкость




Практически для всех сварных соединений характерна та или иная степень различных неоднородностей зон: металла шва, зоны сплавления, участков зоны термического влияния, основного ме­талла, вызываемых как их различием в химическом составе, так и в структуре. В общем случае сварное соединение в направ­лении, перпендикулярном сварному шву, может рассматриваться как чередование прослоек металла различной толщины с различ­ными свойствами (временным сопротивлением, пределом теку­чести, твердостью, пластичностью, иногда модулем нормальной упругости), завершающееся зоной эталонного по свойствам основ­ного металла.

При этом отдельные прослойки могут быть прочнее основного металла (в некоторых случаях металл шва или какие-то участки зоны термического влияния) или менее прочными (участки разупрочнения в зоне влияния или менее прочный шов). Могут иметь место и более сложные случаи: зона термического влияния прочнее основного металла, а металл шва менее прочен, чем основ­ной металл.

Механические свойства всего сварного соединения в целом — прочность, деформационная способность, энергоемкость, место и характер разрушения — находятся в непосредственной связи с характером и степенью механической неоднородности металла различных зон и участков такого соединения.

В общем случае на свойства прослоек в сварных соединениях влияют как применяемые сварочные материалы, так и технологи­ческие приемы и режимы сварки.

Как указывалось выше, применяемые сварочные ма­териалы, определяющие состав наплавленного металла, а тем самым и металла швов, обеспечивают и определенные их свойства. В ряде случаев механическая прочность металла швов может быть ниже прочности основного металла и зоны термического влияния.

Тогда шов будет слабым звеном сварного соединения. Для решения задачи получения необходимой статической прочности сварных соединений возможны следующие пути.

1. Повышение прочности металла шва до величины, сопостави­мой с прочностью основного металла, которое достигается подбо­ром соответствующих сварочных материалов и режимов сварки.

2. Увеличение сечения швов по сравнению с сечением основ­ного металла. При этом допускается использование сварочных материалов, которые дают шов с несколько меньшими прочностными свойствами, чем основной металл, позволяющими при ограни­ченном по величине «усилении» достигать статической равнопрочности. В ряде случаев необходимо подбирать сварочные материалы, дающие металл швов, наиболее слабо охрупчивающийся от воз­действия внешних охрупчивающих факторов, в первую очередь концентраторов напряжений, вызываемых, например, резким изменением сечения в места перехода усиления шва к основному металлу.

3. Изменение конструктивной формы швов (разделка под сварку), позволяющее выполнить доброкачественную сварку с по­лучением относительного уменьшения ширины слабой зоны и реа­лизации при этом контактного упрочнения, в этом случае свароч­ные материалы должны обеспечить получение в не усиленных швах свойств металла, сохраняющего работоспособность в усло­виях усложненного напряженного состояния.

Таким образом, влияя на свойства металла шва, сварочные материалы влияют и на общие свойства сварных соединений. Однако возможен и другой характер влияния сварочных ма­териалов на свойства соединений.

Так, например, известен ряд случаев, когда сварка вызывает разупрочнение основного металла в зоне термического влияния. Особенно часто разупрочнение наблюдается в области с наиболее высокой температурой металла, вблизи границы сплавления (нагрев до подсолидусных температур). Влияние термодеформа­ционного цикла сварки, создавая те или иные несовершенства в строении металла этой зоны, приводит иногда не только к пони­жению прочностных характеристик, но и к снижению его дефор­мационной способности. Наличие такой ослабленной зоны с по­ниженной деформационной способностью представляет определен­ную опасность в условиях эксплуатации сварных соединений. В качестве примера можно указать на сварные соединения трубо­проводов, работающих при достаточно высоких температурах (~600 °С) в условиях значительных нагрузок, определяемых внутренним давлением, и термических напряжений, в частности, вызывающих изгиб труб.

Хотя значительного повышения работоспособности таких соединений добиваются последующей после сварки высоко­температурной термической обработкой (типа аустенитизации в случае аустенитных трубопроводов), однако и в этом случае выбор сварочных материалов может быть весьма важным.

Так, если достигнуть в металле шва снижения прочностных свойств (в частности, предела текучести при температурах эксплуатации) до значений, сопоставимых с пределом текучести металла около­шовной зоны при достаточной пластичности шва, то он будет вос­принимать основную часть деформаций, разгружая тем самым опасную для локальных разрушений зону перегретого при сварке основного металла.

Это несколько снижает длительную прочность всего сварного соединения в целом, что может быть учтено выбором соответствующей толщины труб и шва, но повышает надежность сварных конструкций в сложных эксплуатационных условиях.

Всё выше сказанное показывает влияние выбора сварочных материа­лов на свойства металла зон сплавления, термического влияния сварных соединений и некоторые их рабочие характеристики.

При сварке многих конструкций от сварных соединений тре­буется не только прочность, но и достаточная коррозионная стойкость. Так, например, коррозионная стойкость в морской воде необходима для всех корпусов кораблей. Условия эксплуа­тации различных сварных конструкций в химических произ­водствах требуют сопротивляемости сварных соединений различ­ным видам коррозии от воздействия весьма разнообразных хими­ческих веществ.

Коррозия в сварных соединениях различных металлов и спла­вов может быть общая и межкристаллитная (структурная). По ха­рактеру воздействующих реагентов различают коррозию жид­костную и газовую, причем первая встречается чаще.

Общая коррозия может быть равномерной, т. е. характеризу­ющейся примерно одинаковой скоростью разрушения и швов, и основного металла, или сосредоточенной, предпочтительно раз­вивающейся либо в шве, либо в зоне термического влияния, либо в основном металле. При этом скорость коррозионного разруше­ния шва меньшая, чем скорость разрушения зоны термического влияния или основного металла, не может в ряде случаев счи­таться хорошим показателем, так как возможно, что именно на­личие шва может интенсифицировать коррозию основного металла.

Межкристаллитная коррозия, представляющая собой разрушение металлических связей между кристаллитами, по их границам, также является одним из опасных видов снижения эксплуатацион­ных характеристик сварных соединений, например в конструк­циях из аустенитных хромоникелевых сталей.

При этом исключе­ние или ослабление склонности к межкристаллитной коррозии в результате сварки достигается соответствующим выбором основного металла конструкции, сварочных материалов, обеспечивающих

необходимый состав металла швов, сварочных режимов и иногда последующей термической обработки (пассивации). На рис.20 представлена профилограмма, показывающая характер влияния легирования швов на развитие коррозии в сварных соединениях.

Рис. 20. Влияние состава металла шва на развитие коррозии сварного соединения: а — шов корродирует сильнее зоны термического влияния и основного металла; б — корроди­рует больше зона термического влияния (при другом составе металла шва)

 

Весьма целесообразными применительно к различным эксплуа­тационным условиям являются сварные конструкции из разно­родных материалов, в частности сталей. Сварка при этом должна обеспечивать монолитность соединений сталей различного состава, классов или вообще разнородных металлов. Сварные швы в этом случае либо подобны металлу одного из таких разнородных эле­ментов (и, следовательно, различие составов и свойств локали­зуется на границе сплавления металла шва с металлом другого элемента конструкции), либо отличаются от обоих и по обеим своим границам сплавления имеют резкие переходы состава и свойств. Естественно, что для выбора сварочных материалов в таких

В связи с тем, что корродирование в значительной степени зависит от соотношения электрохимических потенциалов, а не­однородность химического состава и структуры различных зон сварных соединений создает различие их электрохимических потенциалов, это может вызвать преимущественное корродирова­ние какой-то зоны соединения.

Так в сварных соединениях углеродистых и низколегированных корпусных сталей, выполненных с использованием обычных сварочных материалов (электроды типа УОНИ-45 при ручной сварке; электродная проволока Св-08А в сочетании с флюсом ОСЦ-45 при сварке под флюсом), в морской воде быстрее корро­дирует металл швов. Легирование металла швов хромом в преде­лах более 0,25% в случае, если основным металлом является сталь Ст.4, или более 1,4%, если применена корпусная сталь 10ХСНД, приводит к локализации коррозии (типа ножевой) в околошовной зоне. Легирование металла швов никелем в пределах около 0,5— 1,0 % снижает общее коррозионное разрушение. Однако для стали марки 09Г2 или 09Г2С в этом случае при некоторых режимах сварки наблюдается ускоренная коррозия зоны термического влияния, хотя в сварных соединениях некоторых других марок стали этого явления не замечается. Такой характер коррозии имел место в сварных соединениях ледокола «Киев» финской по­стройки, что потребовало большого объема ремонтных работ даже после непродолжительного срока его эксплуатации.

Таким образом, и в случаях выполнения разнородных свар­ных соединений выбор сварочных материалов является средством регулирования их свойств, хотя изменения свойств проявляются обычно не сразу, а только после некоторого периода эксплуата­ции сварных конструкций.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 747; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.018 сек.