Хладостойкости сварных соединений

Практика изготовления и эксплуатации сварных конструкций располагает, к сожалению, большим числом примеров разрушений из-за концентраторов в местах, где сварка вызывала заметные изменения свойств металла. На рис. 5.11 представлены примеры неудовлетворительного или неудачного проектирования и изготовления сварных соединений, которые явились очагами разрушений при низких температурах. На рис. 5.11, а—г показаны элементы, которые перед сваркой не были соединены между собой. Элементы на

рис. 5.11, д—ж были предварительно сварены, но имели непровар, от которого распространилась трещина. Стыковое соединение на рис. 5.11, к имело непровар в корне шва. На рис. 5.11, з окно, образованное газовой резкой, имело острый угол, на рис. 5.11, и процесс сварки остановлен на листе, в результате чего произошел надрез от подплавления и от него возникла трещина; на рис. 5.11, л электрошлаковый шов 1 заварен последним в жестком контуре; на рис. 5.11, м шов 3 пересекал листовой элемент 7, в котором было расслоение металла 4. От расслоения возникла трещина в шве и зоне растягивающих напряжений листа 2. Трещины на рис. 5.11 показаны волнистыми линиями.

Методы повышения хладостойкости сварных соединений и конструкций состоят в следующем. Используются такие сварочные ма-

териалы, которые при оптимальных режимах сварки и последующей термической обработке дают металл шва, не уступающий по хладостойкости основному металлу. Осуществляется подбор режима сварки, обеспечивающий достаточную хладостойкость зон термического влияния. При этом стремление уменьшить зону термического влияния и разупрочнения в диапазоне температур высокого отпуска приводит к необходимости сваривать при малых погонных энергиях, а это, в свою очередь, создает высокие скорости охлаждения и вызывает сильную закалку в зоне перекристаллизации. Применение последующего отпуска может облегчить задачу подбора режимов сварки. Известно, что в ряде случаев высокий отпуск снижает выносливость сварных соединений. Опасность хрупкого разрушения представляется более существенной, чем некоторое снижение выносливости, поэтому для конструкций, работающих при низких температурах, обычно назначают высокий отпуск. Однако выбор режимов для сталей сложного легирования, в которых возможны процессы необратимого изменения свойств металла, может оказаться трудным. Возможное образование холодных и горячих трещин нередко диктует свои требования к режимам сварки, которые входят в противоречие с требованиями хладостойкости. Например, малые скорости электрошлаковой сварки, позволяющие избежать горячих трещин, вызывают сильный рост зерна вблизи линии сплавления. Для восстановления вязкости металла зоны термического влияния необходимо проводить нормализацию изделия с отпуском.

Рациональное конструктивное оформление сварных узлов, устранение малых радиусов перехода, отсутствие непроваров и применение эффективных методов контроля качества также позволяют существенно повысить сопротивляемость хрупким разрушениям. Для повышения сопротивляемости хрупким разрушениям при низких температурах можно предварительно нагружать конструкции при нормальных температурах, когда невозможны хрупкие разрушения. Появление в концентраторах больших пластических деформаций, которые должны были бы возникнуть при низких температурах, увеличивает радиус концентратора и создает после разгрузки в зоне концентратора остаточные сжимающие напряжения. Последующее нагружение при низких температурах вызывает незначительные пластические деформации в концентраторе или не вызывает их вовсе.

Дата добавления: 2015-07-08