Влияние видов термической обработки на структуру и свойства сварных соединений. Способы нагрева и оборудование для термической обработки.

Термическая обработка сварных соединений

Основные виды термообработки в практике изготовления сварных конструкций: высокий отпуск, нормализация, улучшение, термический отдых, аустенизация, стабилизирующий отжиг. Назначение видов термической обработки для сварных соединений. Способы нагрева: конвективный, электрический, индукционный. Их достоинства и недостатки. Прогнозирование механических свойств сварных соединений по их структурно-фазовому составу

Термической обработкой (ТО) называют процессы теплового воздействия на конструкционные материалы с целью направленного изменения их структуры и свойств. ТО может быть промежуточной операцией, улучшающей технологические свойства металла при различных переделах (обработка давлением, резанием, сварка), и окончательной, придающей металлу или свар­ному соединению определенный уровень требуемых экс­плуатационных характеристик (твердость, прочность, вяз­кость, износостойкость, коррозионная стойкость и т. д.).

Процесс ТО можно характеризовать графиком в ко­ординатах «температура-время» (рис. 14.1) и описать с помощью параметров, главные из которых — макси­мальная температура нагрева , время выдержки , скорость нагрева V _H и охлаждения — называются параметрами режима. Для сварных соединений парамет­рами режима ТО являются также ширина зоны нагрева и время перерыва между окончанием процесса сварки и началом ТО.

	Рис. 14.1. Схематический график термообработки

Рассмотрим основные разновидности названных выше видов ТО, которые на­шли наиболее широкое применение в практике изготов­ления сварных конструкций: высокий отпуск, нормали­зация, улучшение (нормализация с последующим высоким отпуском), термический отдых, аустенизация и стабилизирующий отжиг. На рис. 14.2 графически пред­ставлены примерные этапы этих видов ТО в координа­тах «температура-время».

	Рис. 14.2. Графики режимов термической обработки сварных соединений: а) низкоуглеродистые и низколегированные стали, б) высоколегированные хромоникелевые стали; 1 – термический отдых; 2 – высокий отпуск; 3 – нормализация; 4 – стабилизирующий отжиг; 5 - аустенизация

Высокий отпуск для сварных соединений, как прави­ло, является самостоятельной технологической опера­цией, предназначенной для снижения уровня остаточ­ных сварочных напряжений и улучшения структуры и свойств металла сварного соединения. Он применим не только для соединений из средне- и высокоуглеродис­тых и легированных сталей, но также и для низкоугле­родистых и низколегированных сталей. Основное отли­чие режимов отпуска сварных соединений от режимов отпуска основного металла заключается в необходимо­сти более медленной скорости охлаждения после выдер­жки ( < 300...400 °С/ч) до достижения температуры Т = 300 °С. Последующее охлаждение сварного соедине­ния может проводиться на воздухе. К примеру, отпуск при Т = 550...600 °С в течение = 1...2 ч практически на 90% снимает остаточные напряжения в сварных соеди­нениях.

Термический отдых (низкотемпературный отпуск) применяют, в основном, для толстостенных сварных конструкций из низкоуглеродистых и низколегирован­ных сталей, имеющих повышенную склонность к обра­зованию трещин. Его назначение состоит в уменьшении содержания водорода в сварном соединении. Макси­мальная температура нагрева при такой обработке со­ставляет Т = 250—300 °С. При этом большое значение для качества операции имеет время ее проведения.

Нормализация как разновидность полного отжига (Т = 900—950 °С), выдержка и охлаждение на воздухе) из­мельчает крупнозернистую структуру сварных соедине­ний и повышает их вязкость. Применяется как местный, так и общий вид ТО для тонкостенных элементов кон­струкций, например, трубопроводов.

Улучшение (нормализация или закалка с последую­щим высоким отпуском) относится к полной ТО и ис­пользуется для восстановления структуры и свойств металла, изменившихся в процессе сварки, и снижения уровня остаточных напряжений в сварных узлах из ле­гированных и низкоуглеродистых сталей сложных кон­струкций.

Аустенизация и стабилизирующий отжиг используют­ся для сварных соединений из высоколегированных хромоникелевых сталей и сплавов. При аустенизации (Т = 1050—1100 °С, выдержка 1-2 ч, охлаждение на воздухе) получают однородную структуру аустенита, улучшают его пластичность и снижают на 70-80% уровень остаточных напряжений в сварном соединении. При стабилизирую­щем отжиге (Т = 950-970 °С, выдержка 2-3 ч, охлажде­ние на воздухе) на 70—80% снижается уровень остаточных напряжений и обеспечивается стабильность структуры соединения, противостоящей возникновению межкристаллитной коррозии.

В сварном соединении (шов + зона термического вли­яния) всегда присутствует тот или иной участок, прошед­ший под действием термического цикла одну из назван­ных выше обработок (хотя и не полностью). В связи с этим сварное соединение можно представить себе как «слоеный пирог», в котором каждый слой (участок) от­личается «собственным» видом термообработки и, сле­довательно, свойствами. Это обстоятельство определяет трудности при назначении видов и режимов термообра­ботки с целью выравнивания или улучшения свойств всего соединения.

Дата добавления: 2015-07-15