Хрупкое разрушение металла сварных соединений

Хрупкое разрушение металла сварных соединений [c.544]

ИССЛЕДОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ МЕТАЛЛА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ РУЛОНИРОВАННЫХ [c.287]

Горячими трещинами называются хрупкие межкристаллитные разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникаюш,ие в области температурного интервала хрупкости в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла. Горячие трещины чаще всего возникают в сплавах, обладающих выраженным крупнокристаллическим строением, с повышенной локальной концентрацией легкоплавких фаз. Согласно общепринятым представлениям, они возникают в том случае, если интенсивность нарастания деформаций в металле сварного соединения в период остывания приводит к деформациям большим, чем его пластичность в данных температурных условиях. Способность сварного соединения воспринимать без разрушения деформации, вызванные термодеформационным циклом сварки, определяет уровень его технологической прочности. [c.478]

Снижение степени охрупчивания металла сварных соединений или обеспечение заданных 7 kp,/(i< H достигается технологическими и металлургическими способами. Для низкоуглеродистых сталей — это ограничение q/v или высокий отпуск сварных соединений. Для легированных сталей технологические меры аналогичны применяемым для предотвращения холодных трещин. Весьма эффективны, например, металлургические методы. Легирование сталей Мо, Ni, снижение содержания вредных примесей (S, Р, О2, N2 и Н2) уменьшает их склонность к хрупким разрушениям. Стали ЭШП и ВДП и металл их сварных соединений имеют достаточно низкие значения Гкр [c.547]

Показано, что длительное (в течение 1000 ч) тепловое воздействие при 350 °С на металл сварного соединения приводит к некоторому повышению сопротивления хрупкому разрушению всех его зон. [c.388]

В сталях с содержанием углерода 0,30 % и выше в процессе охлаждения металла в зоне термического влияния может образоваться твердая мартенситная структура значительно более хрупкая, чем основной металл, что создает опасность хрупкого разрушения как в процессе изготовления изделия, так при эксплуатации. С повышением содержания углерода увеличивается также опасность образования пор в металле шва. Для предупреждения образования трещин при сварке таких сталей следует применять предварительный подогрев, а после сварки — высокотемпературный отпуск для восстановления пластичности металла сварного соединения и снятия остаточных напряжений. [c.293]

Процессы, происходящие в металле сварных соединений, могут приводить к хрупким разрушениям сварных конструкций. Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть макроскопические концентраторы напряжений, различного вида несовершенства кристалличе- [c.41]

Анализ хрупких разрушений металла в котлах высокого давления по-, называет, что все они в первую очередь связаны с наличием одновременного воздействия на металл указанных выше трех факторов, которые обычно имеют место в вальцовочных соединениях, в неплотных сварных стыках, в подкладных кольцах фланцевых соединений, а также в местах, имеющих свободный уровень (закрытые дренажи паропроводов и т. п.). [c.391]

Изучение строения металла сварного соединения по излому является одним из способов макроскопического исследования. По внешнему виду излома можно установить волокнистое строение металла, отвечающее вязкому — пластическому виду разрушения, или кристаллическое строение, характеризующее хрупкий вид разрушения. [c.58]

Образование хрупких разрушений. Эксплуатация сварных конструкций показывает, что иногда в них образуются трещины. Нередки случаи, когда трещины, обнаруженные в эксплуатации, представляют собой кристаллизационные трещины, возникшие в швах при их наложении и раскрывшиеся спустя длительный промежуток времени в результате растягивающих напряжений и низкой температуры. В сварных конструкциях, работающих при переменных нагрузках, усталостные трещины образуются в сварных швах, в околошовных зонах, в основном металле, в местах концентрации напряжений (в зависимости от формы и конструкций соединений, рода материала, термической об работки и т. д.). Трещины в сварных конструкциях образуются также и при отсутствии первичных разрушений и переменных напряжений. Подобного рода трещины называют хрупкими. Иногда образование хрупких трещин в сварных конструкциях объясняется влиянием собственных остаточных напряжений, вызванных сваркой. В гл. VII было показано, что величины остаточных напряжений в сварных соединениях из углеродистых и других сталей почти всегда достигают предела текучести металла, а в некоторых случаях превышают его. [c.213]

Процессы, происходящие в металле сварных соединений, могут привести к хрупким разрушениям сварных конструкций. Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть конструктивные недостатки — наличие макроскопических концентраторов напряжений, дефекты сварных соединений — раковины, поры, шлаковые включения, подрезы по краю швов, а также различного вида несовершенства кристаллического строения металлов, микротрещины и полости, роль которых как концентраторов напряжений резко возрастает в условиях эксплуатации. В зависимости от материалов, применяемых в конструкциях, окружающей среды и вида нагружения исходные дефекты могут развиваться в трещины очень медленно или, наоборот, катастрофически быстро. [c.84]

В отличие от низкоуглеродистых низколегированные стали имеют несколько большую склонность к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения. В результате пластичность металла сварного соединения и его стойкость против хрупкого разрушения снижаются. Поэтому режим сварки большинства низколегированных низкоуглеродистых сталей должен быть выбран с учетом снижения допустимых скоростей охлаждения при сварке (см. рис. 15.3) и ограничения перегрева. [c.293]

НВ < 235). При визуальном осмотре в верхней части кольцевого шва обнаружена трещина длиной 300 мм, а методами ультразвуковой дефектоскопии зафиксировано ее развитие в металле шва на расстояние 1200 мм. Характер разрушения хрупкий, поверхность излома покрыта продуктами коррозии, растрескивание начинается от непровара (рис. 13). В зоне термического влияния под корневым слоем в области очага разрушения обнаружен участок укрупненного бейнитного зерна с твердостью 266-285 НУ. В следующих далее слоях сварного соединения в зоне термического влияния наблюдается мелкозернистая нормализованная структура с твердостью 210-221 НУ. Сероводородное растрескивание сварного соединения инициировал концентратор напряжений — непровар в сочетании с бейнитной структурой металла, обладающей высокой твердостью. [c.42]

В книге изложены методические вопросы исследования работоспособности машин и конструкций в условиях Севера. Дано обобщение методов представительной оценки хладостойкости и абразивного изнашивания деталей машин и сварных соединений при естественных низких температурах. Рассмотрено влияние различных факторов на хрупкое разрушение и износостойкость металлов и сплавов. Даются сведения о мероприятиях, направленных на повышение прочности, надежности и долговечности машин и конструкций в условиях низких температур. [c.2]

Испытания с определением энергии разрушения направлены главным образом на качественную, сравнительную оценку склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению. Наиболее распространенным, но вызывающим самые широкие дискуссии методом из этой обширной группы испытаний является оценка хладостойкости металлов и сварных соединений по результатам ударных испытаний проб при разных температурах. [c.34]

При требовании повышения стойкости сварных соединений конструкции к хрупкому разрушению рекомендуется применять раскисленную сталь, а также снижать в основном металле и шве содержание углерода. [c.138]

На кафедре сварочного производства развивались исследования по основным проблемам сварочной науки и технологии. Широкую известность и признание получили работы по теории сварочных процессов, проблеме прочности и хрупкого разрушения сварных соединений и конструкций, технологии электродуговой сварки и газопламенной обработки металлов, выполненные под руководством [c.10]

В послевоенный период на кафедре сварочного производства развивались исследования по теории сварочных процессов (в том числе по изучению электрической сварочной дуги, разработке и изучению керамических флюсов, по свариваемости металлов и изучению природы и механизма образования трещин и хрупкого разрушения сварных соединений), технологии сварки и наплавки, газопламенной обработки, деформаций и напряжений при сварке, изучению влияния электромагнитного перемешивания расплава сварочной ванны на процесс кристаллизации и свойства металла шва, разработке и совершенствованию сварочного оборудования. [c.22]

В результате исследования сопротивления хрупкому разрушению металла сварного соединения рулонной стали 12ХГНМ в исходном состоянии и после тепловой выдержки при 350 С в течение 1000 ч установлено, что в исходном состоянии наиболее низкие значения ударной вязкости присущи металлу зоны термического влияния. Длительная тепловая выдержка при 350 °С приводит к некоторому повышению сопротивления хрупкому разрушению металла всех зон сварного соединения стали 12ХГНМ. Наиболее низкие критические температуры хрупкости соответствуют критерию R U 60 Дж/см , промежуточные — K V 35 Дж/см и наиболее высокие — В > 50 %. [c.291]

Выполнено исследование сопротивления хрупкому разрушению металла сварного соединения высокопрочной рулонной стали 12ХГНМ (по ТУ 14—105— 314—75), предназначенной для изготовления рулонированных сосудов высокого давления. Определены значения критических температур хрупкости металла различных зон сварного соединения, необходимые для установления безопасных температур гидроиспытаний и разработки регламента пуска РСВД в холодное время года. [c.388]

Кроне указанных параметров при выборе продолжительности и температуры отпуска необходимо учитывать развитие процессов релаксации напряжений, а также полпгонизации (при рекристаллизации) а-фазы, увеличивающих сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения. [c.644]

Холодные трещины (XT) — локальное хрупкое межкристалли-ческое разрушение металла сварных соединений — представляют собой частый сварочный дефект в соединениях углеродистых и легированных сталей, если при сварке они претерпевают частичную или полную закалку. Трещины образуются после окончания сварки в процессе охлаждения ниже температуры 420...370 К или в течение последующих суток. Они могут возникать во всех зонах сварного соединения и располагаться параллельно или перпендикулярно оси шва (рис. 13.25). Место образования и направление трещин зависит от состава шва и основного металла, соотношения компонент сварочных напряжений и некоторых других обстоятельств. Наиболее часты продольные XT в ОШЗ. Образование XT начинается с возникновения их очагов на границах аустенитных зерен на участке ОШЗ, примыкающем к линии сплавления (рис. 13.26), Протяженность очагов трещин [c.529]

Проба ESSO (Япония) [127]. Для испытаний основного металла применяют широкие пластины с мелким или глубоким надрезом (рис. 105,а). Чувствительность к хрупкому разрушению стыковых сварных соединений определяют на образцах с опрессованным надрезом (рис. 105,6). К образцу прикладывают внешние напряжения растяжения. В процессе испытания образец подвергается дополнительной ударной нагрузке в месте надреза. Испытания проводят в двух вариантах на образцах с равномерным нагревом и при наличии температурного градиента по длине образца. Критерием сопротивления сплава [c.201]

Наиболее интенсивное снижение сопротивления хрупкому разрушению в сварных соединениях ферритных хромистых сталей отмечается в участках ЗТВ сварных соединений там, где максимальные температуры нагрева достигают 400—500, 550—850 и 1000—[26, 54]. Как правило, отмеченное связано с выделением избыточных фаз в матрице, понижающих ударную вязкость, или процессами образования сегрегаций примесей по границам зерен. По данным работ [26, 54], в первом температурном интервале отмечается дисперсионное твердение, во втором — сигматиза-ция, в третьем — выделение дисперсных интерметаллидов. Механизм охрупчивания околошовной зоны сварных соединений ферритных сталей, предложенный в работе [54], предусматривает на стадии нагрева термического цикла сварки полную или частичную диссоциацию карбидов хрома, в стабилизированных сталях — карбонитридов титана и ниобия, а также переход элементов внедрения (углерод, азот) в твердый раствор. На стадии охлаждения термического цикла сварки происходит процесс выделения мелкодисперсных упрочняющих фаз по границам зерен в результате диффузии к границам зерен элементов внедрения, в первую очередь углерода как горофильного элемента. Как следствие сни" жается вязкость металла. [c.248]

Значения кр1 Для других зон сварного соединения 10Г2С1 -f - - 22ХЗМ, за исключением материала рулона и поковки, также находятся в области положительных температур. Следует отметить, что величины кр1 характеризуют уровень сопротивления металла сварного соединения хрупкому разрушению на стадии изготовления РСВД без учета возможного смещения значений <кр1 под влиянием эксплуатационных параметров (длительного воздействия повышенных температур, цикличности нагрузки и др.). [c.369]

В условиях работы при постоянной температуре композиция аустенитнога металла шва (на железной или никелевой основе) не оказывает влияния на характер разрушения разнородных сварных соединений. В то же время испытания последних при циклически изменяющихся температурах показывают преимущества электродов на никелевой основе с точки зрения уменьшения вероятности хрупких разрушений в зоне сплавления. Поэтому для сварных соединений из разнородных сталей, имеющих в процессе эксплуатации большое количество пусков и остановок и работающих при температуре выше 400—550°, наиболее целесообразным является применение аустенитных электродов на никелевой основе. [c.50]

Рекомендуемые тепловые режимы требуют Точного и тщательного соблюдения температур в пределах допустимых отклонений, поскольку эти стали проявляют повышенную чувствительность к подкалке. Нарушение этих режимов, например охлаждение стыков труб после сварки не до 150° С, а до комнатной температуры, приводит к резкому снижению пластичности металла и околошовной зоны и к возникновению опасности образования трещин. При этом происходит распад остаточного аустенита с образованием мартенсита, вследствие чего повышаются внутренние напряжения в сварном соединении и резко возрастает склонность металла к хрупкому разрушению. В сварном шве, не подвергнутом термической обработке, эти процессы протекают особенно интенсивно спустя сутки после окончания сварки. Поэтому для сталей мартенситно-ферритного класса кроме точного соблюдения режима охлаждения важным условием является проведение термической обработки сварного шва сразу же после сварки, в крайнем случае не позднее чем через 24 ч после ее окончания. Термическая обработка сварных соединений паропроводов из сталей мартен-ситно-ферритного класса проводится в условиях монтажа тепловых электростанций с особой тщательностью. Оптимальный тепловой режим сварки и термической обработки монтажного стыка паропровода диаметром 219X32 мм из стали 1Х12В2МФ приведен на рис. 3-49. [c.211]

Случаи хрупкого разрушения крупных сварных стальных конструкций часто бывают связаны с высоким уровнем остаточных напряжений I рода, обусловленных наличием сварных соединений. Так, например, в январе 1943 г. произошло такого рода разрушение танкера Т-2 [190]. Трещины хрупкого разрушения большой протяженности, возникающие в сварных сосудах больших размеров после сварки, до отжига, также указывают на неблагоприятное действие остаточных напряжений. При этом валшую роль играет температура детали и объем металла, в котором действуют высокие напряжения растяжения, появляющиеся в процессе сварки. [c.326]

Экспериментальная оценка хладостойкости стали и металла сварных соединений проводится путем сериальных (при разных температурах) испытаний образцов, одинаковых по размерам и форме. Так определяют температуру Гзц при определении ударной вязкости ii U и K V. При этой температуре доли вязкости и хрупкого разрушения на поверхности излома равны. Кроме того, хладостойкость оценивают [c.156]

Склонность технического титана и малолегированных а-сплавов к ХТ связывают с интенсивным ростом зерна при сварке и насыщением газами (Нг, О2, N2) свыше допустимой концентрации. Водород, имеющий пониженную растворимость в а-фазе (до 0,001 %), способен образовывать хрупкий гидрид титана. Последний образуется со значительным положительным объемным эффектом (15,5%) и наряду с охрупчиванием металла может привести к повышению уровня микронапряжений 2-го рода. Водород также способен адсорбироваться на границах зерен, снижая их когезионную прочность. Отмечено, что действие водорода усиливается при одновременном насыщении металла сварного соединения кислородом и азотом. Замедленный характер разрушения, по-видимому, объясняется диффузионным перераспределением водорода и релаксационными процессами в зонах локального действия пиков микронапряжений, в том числе и по границам зерен. [c.140]

Сварные соединения стальных конструкций в ряде случаев склонны к хрупкому разрушению в условиях работы при отрицательных температурах и условиях динамического нагружения. Этому способствует охрупчивание металла в ЗТВ вследствие воздействия СТДЦ, а также наличия геометрических концентраторов напряжений и остаточных сварочных напряжений. В соединениях низкоуглеродистых сталей наиболее склонны к хрупкому разрушению участки ЗТВ, нагреваемые до 470...770 К. Их охрупчивание связано с деформационным старением стали. [c.546]

Отмеченные при сварке процессы значительно снижают сопротивляемость хрупкому разрушению и механокоррози-онную прочность сварных соединений по сравнению с основным металлом. Это развитие проявляется тем сильнее, чем более легирован и прочен основной металл. [c.92]

СТО сквозное коррозионное поражение в виде язв без участков долома. Коррозионное растрескивание возможно даже при отсутствии макроскопических дефектов или концетраторов напряжений, например, в средах, содержащих влажный сероводород. Разрушение при коррозионном растрескивании, как правило, хрупкое. В сварных соединениях в большинстве случаев коррозионное растрескивание инициируется в местах перехода от металла шва к основному металлу. Особенностью разрушений при коррозионно-механическом воздействии является наличие на изломах продуктов коррозии, большого количества коррозионных поражений, ветвление трещин и др. [c.120]

Положительные эффекты при сварке с РТЦ проявляются и по интехральным показателям сопротивления коррозионномеханическому разрушению (рис. 3.12). При фиксированном номинальном напряжении долговечность сварных соединений, выполненных с принудительным охлаждением, примерно в 2-3 раза превышает долговечность сварных соединеш1Й, выполненных с предварительным нагревом. Образцы с поперечным швом в случае сварки с подогревом (см. рис. 3.12, а -линия 1) разрушаются преимущественно по линии сплавления с характерным для коррозионного растрескивания хрупким изломом, а при сварке с охлаждением (рис. 3.12, а - линия 2) по металлу шва, и разрушение вязкое. В образцах с продольным швом (см. рис. 3.12, б) разрушение начинается с участков подкалки Чем больше (сварка с подогревом на [c.153]

В 1974 г. произошло разрушение трубопровода 0114 мм обвязки одной из скважин УКПГ-б ОНГКМ. В области фланца образовалась сквозная трещина, находившаяся на расстоянии 15-23 мм от оси сварного шва. Структура металла фланца в зоне образования и развития трещины состояла из грубопластинчатого перлита. Методами электронной фрактографии установлено, что металл фланца был сильно загрязнен неметаллическими включениями, по которым распространялось разрушение, имевшее преимущественно хрупкий характер. Причиной возникновения этого повреждения явилось наличие в металле фланца большого количества неметаллических включений типа оксисульфидов и непроваров глубиной до 2 мм общей протяженностью около 50 мм в корне сварного шва. Кроме того, отсутствие термообработки сварного соединения способствовало возникновению в околошовной зоне структуры троостита, не обладающей достаточной стойкостью к сероводородному растрескиванию, и высокого уровня остаточных напряжений. [c.27]

Вместе с тем для сварных соединений, включающих в свой состав хрупкие твердые прослойки, которые при неблагоприятном стечении обстоятельств становятся очагами разрушения вследствие исчерпания ресурса пластичности твердого металла, необходимо учитьшать эффект смягчения их напряженного состояния, который приводит к вовлечению в пластическую деформацию этих прослоек при [c.29]

Повышение сопротивления элементов конструкций хрупкому разрушению с учетом изложенных выше основных механических закономерностей возникновения,развития и остановки хрупких трещин должно осуществляться путем рационального проектирования, правильного выбора металла и технологии изготовления, контроля и наблюдения за состоянием конструкций в эксплуатации. При этом задача сводится к обеспечению возможности снижения критической температуры хрупкости и повышения разрушающего напряжения. Решение этой задачи достигается снижением концентрации напряжений, уменьшением возможности динамических перегрузок, применением термической обработки сварных соединений, снижением начальной дефектности конструкций. Значительное снижение критической температуры возможно в результате легирования термообрабатываемых сталей при этом наибольший эффект достигается при легировании сталей никелем. [c.68]

Большой комплекс исследований выполнен проф., докт. техн. наук М. Н. Гапченко по изучению влияния технологических факторов (неоднородности металла, технологических напряжений и дефектов) на свойства сварных соединений. В результате исследований установлены закономерности влияния этих факторов и предложены рекомендации по повышению несущей способности сварных соединений и конструкций, снижению чувствительности сварных конструкций к хрупкому разрушению. Показана возможность регулирования в больших пределах агрегатной прочности и энергоемкости сварных соединений из высокопрочных материалов путем изменения объема мягкой прослойки. Показано, что термическое упрочнение является эффективным средством снижения чувствительности металла шва к концентраторам напряжений. Изучено влияние скорости приложения нагрузки на проч- [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...