ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Виды и механизмы повреждений из "Ресурс сварных соединений паропроводов " Повреждения сварных соединений паропроводов развиваются по различным механизмам, в том числе хладноломкости, ползучести, усталости (табл. 2,1). Источником эксплуатационных повреждений могут быть горячие (кристаллизационные) трещины, образовавшиеся при сварке швов паропроводов. [c.82] Примечания 1.В причинах повреждений на первом месте указан преимущественно основной фактор, а остальные - сопутствующие. [c.84] Горячие кристаллизационные трещины - тип I (рис. 2.1 и 2.2) представляют собой один из видов высокотемпературных межзеренных разрушений, обусловленных пониженной деформационной способностью металла вследствие наличия в металле легкоплавких эвтектик и действия растягивающих напряжений. [c.85] Технологическая прочность в процессе кристаллизации металла швов и околошовной зоны свариваемых сталей определяется температурным интервалом хрупкости (ТИХ), пластичностью 5 металла в ТИХе и темпом деформации e,,. Горячие трещины образуются в твердожидких прослойках кристаллизующегося металла (рис. 2.2, а-в) в период исчерпания его пластичности 5 от накопленной деформации е,, (рис. [c.85] Считается, что при H S 4 металл швов не склонен к горячим трещинам при сварке. Наиболее сильное влияние на повышение склонности металла швов к горячим трещинам оказывает сера, образующая с железом легкоплавкую эвтектику (температура плавления FeS составляет 1193 °С, а FeS2- 682 °С), а также углерод. В связи с этим для предотвращения горячих трещин в металле швов теплоустойчивых сталей следует при сварке применять сварочные материалы с пониженным содержанием серы (ниже допускаемого по стандарту уровню, по возможности) в сочетании с содержанием выше 0,6 % марганца, благодаря которому при сварке реализуется процесс очищения металла от серы (процесс десульфурации) за счет перехода соединений типа MnS в шлак. [c.85] Влияние химического состава на образование горячих (кристаллизационных) трещин в сварных соединениях теплоустойчивых сталей в обобщенном виде представлено в табл. 2.2. По среднему химическому составу (в рамках допускаемого по стандарту уровню) металл швов и околошовной зоны сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф можно отнести к категории не чувствительного к горячим трещинам. Вместе с тем, при неблагоприятном химическом составе склонность металла к такому виду повреждения заметно повышается (значения в скобках). Более того, при недопустимо высоком содержании серы (в качестве примера) и пониженном содержании марганца (меньше 6 %) склонность к горячим трещинам резко возрастает. [c.88] Примечания 1. В скобках приведены максимальные значения H S при неблагоприятном содержании элементов в металле на верхнем допускаемом по стандарту уровне S, Р, С, Si, Ni и нижнем допускаемом уровне Мп, Сг, Мо, V (см. табл. 1.2). [c.88] На появление таких трещин в сварных швах значительное влияние оказывает неблагоприятная направленность фронта кристаллизации металла, при которой создаются условия для одновременного соприкосновения вершин растущих навстречу друг другу кристаллов и в связи с этим скачкообразный рост усадочных растягивающих напряжений, вызывающих энергичный рост накапливаемой локальной деформации в так называемой плоскости слабины , ориентированной нормально (перпендикулярно) фронту кристаллизации (см. рис. 2.2). [c.89] Горячие трещины возникают в незаполненных кратерах свариваемых швов при обрывах дуги, в корневой части швов при сварке с плотным непроваром или на плотно установленном подкладном кольце, т.е, в условиях повышенных усадочных напряжений и/или в условиях высоких реактивных напряжений, вызванных несвободной усадкой металла. [c.89] Холодные трещины - тип II (см. рис. 2.1. и 2.3) относятся к виду хрупкого разрушения, которое происходит при сочетании трех основных факторов закалочной структуры, повышенного уровня растягивающих напряжений и насыщенности металла водородом [31]. Образование холодных трещин включает процесс зарождения (подготовительная и инкубационная стадии процесса замедленного разрушения) и процесс спонтанного развития трещины (лавинообразного разрушения). Процесс зарождения холодных трещин протекает по фаницам действительного зерна аустенита с возрастанием упругой энергии искаженной структуры [30] при последующем транскристаллитном развитии разрушения. [c.89] Считается, что при С, 0,4 % сталь не склонна к образованию холодных трещин. По этому качественному показателю теплоустойчивые стали и металл швов 09X1М и 09X1МФ проявляют склонность к холодным трещинам (см. табл. 2.2). [c.91] Механизм появления термических трещин состоит в следующем. В начальной стадии процесс релаксации (снижения) остаточных сварочных напряжений реализуется за счет ограниченной деформационной способности границ укрупненных и упрочненных зерен без возникновения термических трещин. После исчерпания резерва длительной пластичности 5 зернограничных участков от накопленной локальной деформации е при релаксации сварочных напряжений возникает межзеренное хрупкое повреждение в виде микро- и макротрещин (схема развития процесса повреждения при повторном нагреве по механизму ползучести показана на рис. 2.6 термическая трещина возникает в точке А как результат пересечения диаграммы пластичности 5 с диаграммой темпа деформации 8о). [c.94] Повреждения такого вида обусловлены недоотпуском (проведением высокого отпуска при пониженной температуре в диапазоне 500. .. 700 °С) или необоснованной отменой послесварочной термической обработки сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей, проявляющих наиболее высокую склонность к трещинам при повторном на-феве в процессе эксплуатации при температуре выше 500 °С [23, 25]. Термические трещины в околошовной зоне ориентированы как продольные относительно сварному шву и рассматриваются в виде кольцевых, а в металле швов такие трещины могут быть продольными и поперечными. [c.95] Считается, что при Psr О - расчет по формуле (2.11) и при д G 2 % -расчет по формуле (2.12), сварные соединения сталей не чувствительны к термическим трещинам повторного нафева. По этим показателям сварные соединения теплоустойчивых хромомолибденованадиевых сталей проявляют высокую склонность к такому виду повреждений. Менее склонным к термическим трещинам характеризуется металл швов 09Х1М (см. табл. 2.2). Элементами, вызывающими максимальное дисперсионное охрупчивание зон сварного соединения при повторном нафеве, как следует из формул (2.11) и (2,12), являются V, С, Ni, Ti и в меньшей степени Мо. [c.97] Развитие усталостных трещин происходит по механизмам термической, коррозионно-усталостной и механической циклической усталости. Повреждения термической усталости образуются на внутренней поверхности сварных соединений трубных элементов в виде сетчатого растрескивания и/или продольных и радиальных трещин с многочисленными ответвлениями. [c.101] При сквозных повреждениях трещины выходят на наружную поверхность сварного соединения. [c.101] Коррозионно-усталостные трещины также развиваются на внутренней поверхности сварных соединений, но отличаются характером распределения и незначительной разветвленностью. В зависимости от уровня действующих напряжений и интенсивности протекания коррозионных процессов трещины (в поперечном сечении) могут быть ориентированы по рискам, сварочным дефектам, следам механической обработки металла. [c.101] Вернуться к основной статье