Термическая обработка сварных соединений низколегированных сталей для строительных конструкций

Низкоуглеродистые нелегированные стали Ст3, Ст10, Ст20, как правило, термической обработке не подвергаются. В некоторых случаях для измельчения зерна, снятия наклепа, улучшения обрабатываемости резанием, эти стали подвергаются нормализации. При нормализации улучшается также их хладостойкость. Нормализация сварных соединений может обеспечить улучшение свойств вследствие перекристаллизации и измельчения зерна, поэтому термообработка рациональна при однослойной сварке под флюсом металла большой толщины, при ЭШС (электрошлаковой), при ручной дуговой сварке.

Термическая обработка сварных соединений низкоуглеродистых сталей.

Отпуск- Операции отпуска являются наиболее распространенным видом термообработки.

Высокий отпуск (550-650С) сварных соединений низкоуглеродистых нелегированных сталей не изменяет структурного состояния стали. Его назначение состоит в снижении уровня остаточных соединений. Низкий и средний отпуски проводят применяют для сварных узлов из среднелегированных высокопрочных сталей для частичного восстановления свойств соединения при невозможности полной термической обработки. Выбор режима отпуска усложняется при изготовлении крупногабаритных конструкций с множеством швов. В данном случае обычно проводят промежуточные отпуски (300-400С) для снижения напряженночти закалочных структур в околошовной зоне и удаления из них водорода, который резко увеличивает вероятность появления холодных трещин. Окончательный отпуск проводят при температуре, обеспечивающий необходимый уровень свойств.

Одно из важнейших условий необходимости проведения термической обработки сварного соединения является эксплуатация его в коррозионноактивных средах. Склонность к коррозионному растрескиванию этих сталей определяет наличие упругих или пластических деформаций, вызванных внешними и внутренними напряжениями. Внешние напряжения можно изменить, регулируя нагрузку на изделие, а внутренние – технологией сварки.

Роль технологии может быть различной. Подогрев перед сваркой или в процессе сварки уменьшает градиент температуры между зоной сварного соединения и основным металлом, тем самым понижает величину остаточных напряжений. Многослойная сварка небольшими валиками будет способствовать снижению уровня остаточных напряжений, потому что при сварке каждого последующего слоя будет происходить нагрев предыдущего. Значение имеет скорость охлаждения после сварки – уменьшение скорости охлаждения с помощью теплоизоляции сварного соединения будет способствовать снижению внутренних напряжений. Поэтому проведение термической обработки зависит от технологии сварки. Надо учитывать также и толщину свариваемого металла, так как с ее увеличением растет величина остаточных напряжений и соответственно увеличивается необходимость проведения отпуска после сварки.

Термообработку сварных соединений из этих сталей в ряде случаев проводят не только для снятия внутренних остаточных напряжений, но и в целях устранения последствий влияния сварочного нагрева на структуру ЗТВ, иногда, для улучшения структуры металла шва.

По тем изменениям структуры и свойств, которые могут происходить в ЗТВ, их можно разделить на 3 группы:

1. 10Г2, 09Г2С, 09Г2С1, 10ХСНД. При сварке в ЗТВ возможно образование неравновесных структур (бейнита или мартенсита), которые обуславливают некоторое упрочнение этих участков и снижение их пластичности, ударной вязкости и хладостойкости.

Назначение термообработки таких сварных соединений: создание условий для распада этих структур. Это высокий отпуск для восстановления свойств. В определенной мере необходимость термообработки связана также с толщиной свариваемых изделий, условиями сварки и условиями эксплуатации.

2 и 3 группа.15Г2АФ, 17Г2САФ, 12Г2ФАЮ. Прочность этих сталей обеспечивается выделениями дисперсной карбонитридной фазы. Высокий комплекс свойств этих сталей может быть достигнут за счет термомеханического упрочнения, которое обеспечивает мелкозернистую структуру, и за счет интерметаллидного упрочнения.

В ЗТВ всех этих сталей вблизи шва происходит растворение упрочняющих фаз, значит снижение прочности и ударной вязкости. Эти изменения можно свести к минимуму, снижая погонную энергию и увеличивая скорость охлаждения после сварки. Термическая обработка сварных соединений этих групп не проводится.

В настоящее время применяют в сварных конструкциях термические упрочненные нелегированные строительные стали, т.е. после закалки и высокого отпуска. Такой обработке подвергают 17Г1С, 16ГС, 30ХГСА, 30ХГСНА и др. При сварке этих сталей происходит разупрочнение участков, нагревавшихся выше 550С. Послесварочной термообработкой может быть полная термообработка (закалка и высокий отпуск), которая аналогична термообработке ранее проведенной для этой стали. Это приводит к восстановлению свойств разупрочненных участков. При сварке таких термоулучшенных сталей большое значение имеет скорость сварки. Размер разупрочненного участка будет уменьшаться с увеличением скорости сварки. Существенное влияние на уменьшение размеров зоны и степени разупрочнения может оказать регулирование термического цикла сварки за счет сопутствующего охлаждения.

Дата добавления: 2014-01-07