Оценка хладостойкости сварных соединений

Для сварных соединений характерна неоднородность механических свойств металла в различных зонах сварного соединения. Поэтому хладостойкость металла определяют в нескольких местах сварного соединения по вязкости при ударном изгибе надрезанных образцов. Надрез располагают в различных зонах. В многослойных швах возможна неоднородность свойств по высоте поперечного сечения вследствие различных условий охлаждения металла и сегрегации вредных примесей по мере укладки отдельных слоев. Соответственно образцы изготовляют из корневой, верхней и средней частей шва. Для швов, выполненных за малое число проходов, такое различие свойств, как правило, не наблюдается. В однопроходных швах, как указывалось выше, на сопротивляемость металла шва разрушению оказывает влияние направление кристаллитов, формирующееся в процессе его кристаллизации. Наиболее слабым участком обычно является ось шва. Располагая надрез по оси шва, свойства металла определяют по работе разрушения при движении трещины как по направлению сварки, так и в противоположном направлении. Непровар в шве создает концентрацию пластиче-

ских деформаций металла при сварке и, как показывают опыты, в некоторых случаях при определении Кс представляет собой более опасный надрез, чем усталостная трещина. В тех случаях, когда оценивается сопротивляемость металла шва разрушению в условиях пониженных температур, испытания шва проводят с натуральным концентратором в виде непровара и при вычислении Кс по результатам испытаний принимают его в виде трещины.

Заранее бывает трудно сказать, какие участки зоны термического влияния обладают минимальной сопротивляемостью хрупкому разрушению. Надрезы располагают с небольшим шагом, чтобы проследить изменение свойств металла в зависимости от уровня максимальной температуры при сварке. Обычно исследуют ряд сечений от линии сплавления до зон с температурой нагрева 200—250 °С.

Вторая особенность определения хладостойкости сварных соединений состоит в оптимизации условий сварки. Ориентируясь на наименее хладостойкую.зону, варьируют режимы сварки, чаще всего погонную энергию, добиваясь наилучших показателей по ударной вязкости. Существуют методы испытаний, использующие образцы, по форме и размерам близкие к натуральным сварным соединениям или даже узлам. Они позволяют оценить агрегатную сопротивляемость соединения или сварного узла. При испытании таких образцов определяют вторую критическую температуру Ткр2, при кото- рой σср.р = σ 0,2. Следует заметить, что в лабораторных условиях сварные узлы обычно дают более низкие критические температуры из-за малого числа испытываемых образцов. Рассеяние свойств металлов, режимов сварки, форм концентраторов, а главное, их радиусов приводит на практике к тому, что отдельные экземпляры изделий имеют более высокую критическую температуру хрупкости. Чтобы выявить свойства сварных узлов при температуре выше Ткр2, определяют пластичность как при низких, так и при более высоких температурах. Значения температуры, при которых регистрируются стабильные высокие результаты по пластичности, обеспечивают максимально возможные механические свойства. При наличии отдельных выпадов низкой пластичности данная температура не может рассматриваться как исключающая хрупкие разрушения.

Расчетную оценку допустимости трещин при эксплуатации сварных конструкций проводят, ориентируясь на кривую минимальных значений К1с как функции температуры. Характер кривой К1с по виду сходен с кривой αн на рис. 5.4. В § 11 гл. 3 был изложен метод расчета, в котором использовалась кривая Кс в зависимости от длины трещины. При использовании в расчетах К1с, поскольку его значение не зависит от длины трещины, находят предельно допустимую минимальную температуру, при которой еще выполняются все требования прочности при различных коэффициентах запаса.

Дата добавления: 2015-07-08