Основные факторы, снижающие хладостойкость сварных соединений

Хладостойкость сварных соединений в основном определяется маркой основного металла. Однако присадочные материалы, технология выполнения сварных соединений, их конструктивноеисполнение также в значительной мере определяют поведение сварных конструкций при низких температурах. Рассмотрим краткофакторы, вносимые сваркой и влияющие на хладостойкость. Следует отметить, что указанные ниже факторы, как правило, действуют в совокупности, и выделить влияние каждого из них в отдельности бывает трудно. Можно приближенно проводить такуюоценку, оставляя постоянными остальные факторы. Последующейоптимизацией можно получить высокие показатели хладостойкости.

Химический состав металла шва зависит от состава присадочного металла, степени смешивания с основным металлом, легирования элементами и выгорания их при сварке, защиты зоны расплавленного металла. Свойства металла шва также зависят от способа сварки, погонной энергии сварки, характера кристаллизации, температуры изделия и окружающей среды при сварке и многих других факторов. При определении приемлемого варианта получения шва обычно проводят совокупную оценку влияния всех факторов, оптимизируя отдельные из них.

Наиболее простой способ сравнительной оценки свойств — испытание на ударную вязкость с определением как абсолютного уровня вязкости металла при температуре выше порога хладноломкости, так и самого температурного порога хладноломкости Ткp1.Верхним порогом хладноломкости принято считать температуру, при которой полностью исчезают в изломе образ-

цов хрупкие участки. Свойства металла шва нередко различаются в зависимости от направления разрушения надрезанного образца — вдоль направления сварки или против. На рис. 5.6 приведен пример, когда оптимизация условий сварки шва (погонной энергии) проводилась по порогу хладноломкости. Естественно, что при изменении условий сварки одновременно изменялись химический состав шва и его кристаллизация. Лучшие результаты получились при погонной энергии сварки от 1800 до 2400 кДж/м.

Термический цикл сварки весьма существен для зон термического влияния, удовлетворительные свойства которых при неизменном составе основного металла могут быть получены только за счет рационального термического цикла. Термический цикл, который зависит от погонной энергии и скорости сварки, определяет скорость охлаждения. Он способен вызывать рост зерна, закалку

металла, его старение, отпуск и т. д. Одни и те же условия сварки неоднозначно влияют на порог хладноломкости шва и околошовных зон двух близких по составу сталей СтЗсп и 20 (рис. 5.7). (Штриховкой показан диапазон погонных энергий, благоприятный для металла шва.)

Вредное влияние термического цикла сварки на свойства металла околошовных зон и шва можно уменьшить, применяя подогрев или последующую термическую обработку сварного изделия. В табл. 5.1 приведены данные по испытанию образцов на ударный изгиб. На брусья размером 60 Х 60 X 650 мм из стали 35ГЛ электродами МЭЗ-04 наплавлялись поперечные валики, которые создавали на границе наплавки в районе концентратора хрупкие зоны закалки.

Образцы, прошедшие отжиг, не разрушались, так как была устранена неоднородность, вызванная локальной закалкой. Об-

разцы с зоной закалки разрушались хрупко. Как будет показано ниже, для улучшения свойств зоны, претерпевшей закалку, во многих случаях достаточно проводить лишь высокий отпуск.

Т а б л и ц а 5.1

Дата добавления: 2015-07-08