Сварные соединения аустенитных жаропрочных сталей

Выбор электродов и свойства сварных соединений аустенитных жаропрочных сталей [c.37]

Строение сварных соединений аустенитных жаропрочных сталей 249 [c.249]

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ [c.210]

Помимо сложности получения на аустенитных высоколегированных сталях и сплавах швов без горячих трещин имеются и другие трудности, обусловленные спецификой их использования. К сварным соединениям на жаропрочных сталях предъявляется требование сохранения в течение длительного времени высоких механических свойств при повышенных температурах. Большие скорости охлаждения металла шва при сварке приводят к фиксации неравновесных по отношению к рабочим температурам структур. Во время эксплуатации при температурах выше 350 °С в результате диффузионных процессов в стали появляются новые структурные составляющие, приводящие обычно к снижению пластических свойств металла шва. [c.355]

Одним из основных факторов, определяющих свариваемость аустенитных сталей, является склонность аустенитного металла шва к горячим (кристаллизационным) трещинам при сварке. Эти трещины, природа которых до настоящего времени полностью не выяснена, наиболее часто встречаются в швах, имеющих чисто аустенитную структуру без выделений второй фазы (фиг. 13). Поэтому одним из наиболее эффективных средств борьбы с горячими трещинами является переход к двухфазной структуре металла шва. В качестве второй фазы наиболее часто используется ферритная фаза. Аусте-нитно-ферритный двухфазный металл шва (фиг. 13, б), обеспечиваемый при использовании наиболее широко применяемых в настоящее время электродов (табл. 6), в отличие от чисто аустенитного металла шва, не склонен в условиях сварки к горячим трещинам и обладает высокой технологической прочностью даже при выполнении жестких швов большой толщины. По уровню жаропрочности швы, выполненные аустенитно-ферритными электродами, приближаются к аустенитным сталям первой группы. Длительная прочность сварных соединений аустенитных сталей первой группы также в большинстве случаев близка к соответствующим показателям для основного металла. [c.35]

Использование в наиболее горячих узлах паросиловых и газотурбинных установок с рабочими температурами 580° и выше хромистых и аустенитных жаропрочных сталей, а также требование сведения объема применения хромоникелевых сталей к минимуму неизбежно вызывают необходимость сочленения деталей из этих сталей с деталями из перлитных сталей. Наиболее технологичным и конструктивным вариантом такого сочленения может являться сварное соединение. [c.43]

Сварка аустенитных сталей и сплавов. В послевоенные годы накоплен значительный опыт по сварке узлов энергооборудования из аустенитных жаропрочных сталей. Были изготовлены уникальные сварные конструкции блоков К-150-170 Черепетской ГРЭС, Р-50-170 Челябинской ТЭЦ и Р-100-300 Каширской ГРЭС, а также ряда газотурбинных установок. Успешная сварка этих конструкций была обеспечена проведением обширного комплекса исследований по оценке свариваемости аустенитных сталей и сплавов, по выбору сварочных материалов и оценке работоспособности сварных соединений применительно к условиям их эксплуатации при высоких температурах. [c.209]

Сварка аустенитных жаропрочных сталей и сплавов имеет свои особенности и связана с некоторыми трудностями, вызванными большей или меньшей склонностью материалов к образованию трещин в околошовной зоне, различной технологичностью применяемых при их сварке присадочных материалов, а также склонностью сварных соединений к локальным разрушениям в процессе эксплуатации конструкций при температурах 580-650 °С. [c.21]

В соответствии с общепринятыми положениями [6] участки неоднородности сварного соединения могут рассматриваться как мягкие и твердые прослойки. При оценке жаропрочности мягкой прослойкой является участок с пониженным сопротивлением ползучести, а твердой — с повышенным. Как правило, первые из них являются более, а вторые — менее пластичными. Однако в отдельных случаях и мягкие прослойки, например околошов-ная зона сварных соединений аустенитных сталей, могут одновременно обладать при высоких температурах пониженной пластичностью. [c.58]

Наименее изучены причины образования термических околошовных трещин и физическая сущность локального разрушения сварных соединений аустенитных сталей в околошовной зоне. И тот и другой вид хрупкого разрушения, по-видимому, является следствием исчерпания запаса длительной прочности и пластичности металла в околошовной зоне. Об этом свидетельствует идентичность металлографической картины локального разрушения и разрушения по околошовной зоне сварных образцов, подвергшихся испытаниям на длительную прочность (рис. 66, б). Несколько иной вид имеют термические трещины — они могут располагаться на значительном расстоянии от шва (см. рис. 63, в). Но и такой характер разрушения может наблюдаться при испытаниях сварных образцов на жаропрочность. [c.176]

Вопросы обеспечения требуемой жаропрочности сварных соединений аустенитных сталей и сплавов тесно связаны с выбором оптимальной термической обработки. Многое в этой области еще недостаточно ясно. Можно, однако, сформулировать некоторые общие закономерности, выявившиеся в последние годы. [c.274]

В заключение следует отметить, что ряд вопросов жаропрочности сварных соединений аустенитных сталей и сплавов, например термической усталости [3] или термостойкости, изучен еще недостаточно. Многое остается неясным и в деле термической обработки так называемых композитных сварных соединений, т, е. сварных изделий из разнородных и разнотипных сталей и сплавов. По какому из компонентов соединения надлежит выбирать термическую обработку Например, по жаропрочному сплаву лопатки ротора или по жаропрочной стали диска этого ротора [c.274]

Есть еще один вид хрупкого разрушения сварных соединений аустенитных сталей и сплавов — термические трещины. Чтобы уменьшить вероятность появления этих трещин, характерных для дисперсионно-твердеющих жаропрочных сталей и сплавов, нужно уменьшить сварочные напряжения, не допустить, чтобы во время термической обработки они могли превысить предел длительной прочности основного металла. А для этого нужно ослабить или полностью исключить неравномерность сварочного нагрева конструкции, исключить литейную усадку шва. Минимальные сварочные напряжения могут быть созданы при отказе от высокотемпературного нагрева, в пределе —- при отказе от сварки плавлением. [c.365]

Особенно важ ен этот метод для контроля ответственных сварных соединений аустенитных нержавеющих, жаропрочных и жаростойких сталей, алюминия, латуни, свойства которых ограничивают возмол<ности использования других методов контроля. [c.41]

Р у н о в А. Е. Исследование вопросов улучшения свариваемости и работоспособности сварных соединений литых аустенитных жаропрочных сталей. Вопросы сварки в энергомашиностроении . ЦНИИТМАШ. Кн. 104. М., Машгиз, 1962. [c.155]

Анализ большого количества испытаний образцов сварных соединений на длительную прочность показывает, что, как правило, ее уровень зависит прежде всего от степени легирования стали и ее термического состояния перед сваркой. Для относительно слабо легированных перлитных сталей (углеродистых и хромомолибденовых), а также большинства аустенитных сталей на железной основе длительная прочность сварных соединений относительно мало отличается от соответствующих показателей для основного металла. Для хромомолибденованадиевых и 12-процентных хромистых жаропрочных сталей, являющихся термически нестабильными, уровень длительной прочности сварных соединений, и прежде всего их деформационная 22 [c.22]

В чисто аустенитных швах в процессах теплового старения ведущее место занимают процессы карбидного и интерметаллидного упрочнения. Одно из эффективных средств уменьшения склонности сварных соединений жаростойких и жаропрочных сталей к охрупчиванию в результате [c.355]

Высоколегированные аустенитные стали и сплавы обладают комплексом положительных свойств. Поэтому одну и ту же марку стали иногда можно использовать для изготовления изделий различного назначения, например коррозионно-стойких, хладостойких, жаропрочных и т.д. Б связи с этим и требования к свойствам сварных соединений будут раз- [c.359]

Приведены основные данные по жаропрочности сварных соединений конструкционных и теплоустойчивых сталей, аустенитных сталей, сплавов на никелевой основе, а также разнородных сталей, используемых в энергетике, нефтяном и химическом машиностроении. [c.2]

Одним нз основных дефектов, с которым встретились при внедрении в энергетику легированных аустенитных сталей и сплавов повышенной жаропрочности, явились хрупкие разрушения сварных соединений в околошовной зоне, получившие условное наименование локальных f33, 53, 69, 90]. Вначале указанные трещины были вскрыты в массовом количестве на тепловых станциях, в сварных стыках паропроводов из аустенитных сталей, упроч- [c.74]

Приведенными схемами, разумеется, далеко не исчерпываются возможности получения сварных соединений аустенитных жаропрочных сталей и сплавов без их расплавления, т. е. диффузионным способом. Испо льзование той или иной из рассмотренных схем, так же, как и любой другой гипотетической схемы диффузионной сварки, зависит от композиции прослойки и свариваемого металла. Выбор композиции прослойки облегчается знанием растворимости элементов, т. е. знанием диаграммы состояния данной системы сплавов. При рассмотрении проблемы горячих трещин в аустенитных швах (см. гл. IV) мы привлекаем равновесные и приведенные (псевдобинарные) диаграммы состояния для понимания поведения данного элемента, его влияния на структуру и горячеломкость аустенитных швов. Вследствие неравновес-ности процессов первичной кристаллизации сварочной ванны при различных способах сварки плавлением использование равновесных диаграмм состояния, естественно, лишь в первом приближении характеризует истинную картину явлений. При диффузионной сварке расплавление переходного слоя происходит быстро, как только в процессе нагрева будет достигнута температура его плавления. Но затвердевание переходного слоя (прослойки, припоя) идет достаточно медленно, чтобы можно было с полным основанием говорить о применимости равновесных диаграмм состояния для изучения закономерностей ПСП. [c.376]

Есть еще одно средство, уменьшающее вероятность появления подсолидусных и холодных околошовных трещин при сварке аустенитных жаропрочных сталей и сплавов — некоторое уменьшение прочности металла шва по отношению к основному металлу и повышение запаса его пластичности. Если шов пластичнее околошовной зоны, более податлив, чем она, именно здесь, в шве, и будут релаксировать внутренние двухосные или объемные напряжения растяжения. Некоторая пластическая деформация металла шва может исключить опасность разрушения сварного соединения в околошовной зоне. [c.176]

Самонаклеп может повышать жаропрочность сварных соединений аустенитных сталей ([18] и табл. 71). [c.246]

Материалами предыдущей главы, казалось бы можно и завершить монографию по сварке аустенитных жаропрочных сталей. На самом деле, уже рассмотрены многие важные вопросы металлургии, металловедения и технологии сварки этих сталей. Уделено особое внимание причинам образования различного рода дефектов в аустенитных швах. Описаны многие средства борьбы с этими дефектами. Подчеркивается, что главнейшей задачей, возникаюш,ей при сварке аустенитных сталей и сплавов, является разработка эффективных мер борьбы с горячими треш,инами в металле шва, наплавленном металле и в околошовной зоне. Для аустенитных сталей и сплавов с особо высоким содержанием легирующих элементов (до 50—60% Сг, до 3—6% А1 и до 3—6% Ti, до 20—25% Мо, до 20—25% W, до 3% Вит. д.), а также для дисперсионно-твер-деющих сверхпрочных аустенитных сталей и сплавов большую важность приобретает проблема борьбы не только с горячими, но и холодными трещинами в швах, наплавленном металле, околошовной зоне и основном металле. Не столь общей, но очень важной для многих жаропрочных сталей и сплавов является проблема хрупких разрушений сварных соединений в процессе эксплуатации, а иногда еще во время термической обработки. [c.361]

Структура сварных соединений жаропрочных аустенитиых сталей состоит из аустенита или аустенита с небольшим количеством феррита (рис. 5.3). На участке 3 происходит нагрев до 1200 °С, вызывающий рост зерна. На участке, нагретом от 400 до 850 С, возможно выпадение карбидов из аустенита. В сварных соединениях аустенитных сталей, особенно при больших толщинах свариваемых деталей, могут возникать горячие и холодные трещины. Горячке трещины образуются вследствие высоких растягивающих напряжений, обусловленных усадкой металла с большим коэффициентом линейного расширения. [c.148]

На рнс. 13 приведены возможные варианты кривых длительной прочности и релаксации сварочных напряжений для аустенитных жаропрочных сталей. Точкп (А, В, С) пересечения указанных кривых показывают время существования сварного соединения до его разрушенпя под воздействием сварочных напряжений (его живучесть). [c.119]

Как отмечалось ранее (раздел 2.3), сварные соединения жаропрочных сталей типа 15Х5М имеют явно выра енну о структурную механо-химическую неоднородность. HaM6ojiet это присуще разнородным сварным соединениям, выполненным аустенитными электродами (рис. 2.7). [c.150]

Рис. 1. Образцы биметаллических материалов 1 — низколегированная корпусная сталь, плакированная нержавеющей аустенит-иой сталью 2 — низколегированная сталь с введешиамв нее трещиноостановителем из вязкого сплава специального состава 3 — сварное соединение конструкционной стали, плакированное нержавеющей аустенитной сталью 4 — многослойный материал из высокопрочного алюминиевого сплава с наружными плакирующими слоями и внутренними прослойками из технически чистого алюминия 5—8 — различные сочетания металлов и сплавов, при которых достигается высокий комплекс свойств жаропрочность, повышенные теплопроводность и износостойкость, малая плотность, высокая демпфирующая способность

Перспективность применения сварных соединений из сталей разных классов, условно иногда называемых композитными , определяется также и тем, что в большинстве деталей турбин распределение рабочих температур является неравномерным, причем, как правило, до температур, требующих использования аустенитных сталей, нагрета лишь относительно небольшая часть детали, непосредственно соприкасающаяся с рабочей средой. В настоящее время, в связи с широким использованием охлаждения основных элементов турбин, неравномерность распределения температур, а следовательно, и возможность применения сварных конструкций из разнородных сталей еще более возрастают. Необходимо также учитывать, что жаропрочные аусте-нитные стали обладают пониженной длительной пластичностью при температурах 500—600 (в завцсимости от марки стали), а при более низких температурах менее прочны, чем наиболее распространенные перлитные теплоустойчивые стали. Поэтому применение сварных конструкций из разнородных сталей приводит к более рациональному распределению материала в изделии и в ряде случаев — к повышению работоспособности последнего. [c.44]

Э-09Х1МФ. Когда применение подофева свариваемых изделий и последующей термической обработки сварных соединений невозможно или необходима сварка перлитных жаропрочных сталей с аустенитными, допускается использование электродов на никелевой основе. [c.323]

Вероятность хрупких разрушений обычно возрастает с повы- шением температуры эксплуатации, жесткости конструкции и леги-рованности стали. Ыаибольшее развитие они получают при использовании термически упрочняемых сталей и сплавов повышенной жаропрочности аустенитного, бейнитного и мартенситного классов на базе карбидного и, особенно, интерметаллидного упрочне-нения с дополнительным легированием титаном, ниобием или ванадием. В связи с растущим использованием указанных конструкционных материалов в высокотемпературных установках, выявление природы хрупких разрушений, разработка лабораторных методик для их оценки и изыскание путей их предотвращения является в настоящее время наиболее актуальной проблемой жаропрочности сварных соединений. [c.70]

С повышением легирования и жаропрочности аустенитных сталей благоприятное влияние аустенитизации на стойкость против локальных разрушений уменьшается. Так, например, проведение этой операции для такой аустенитной стали, как Х15Н35ВЗТ обычной выплавки, не повышат сколько-нибудь заметно уровня пластичности от исходного состояния, причем зависимость сохраняет вид падающей кривой без восходящей ветви (4). Это свидетельствует о том, что повреждение границ велико, и последующая высокотемпературная обработка не залечивает зародышевые дефекты, возникшие при сварке. Для указанных сталей и сплавов при невозможности исключения из их состава титана и ниобия, повышение надежности сварных соединений при высоких температурах может достигаться переходом к более совершенной металлургической технологии выплавки. [c.92]

Трещины прн термической обработке возникают также в сварных соединениях теплоустойчивых сталей, в первую очередь легированных ванадием, молибденом и хромом. Одна из подобных зародышевых трещин на наружной поверхности у усиления шва (рис. 57) явилась, как указывалось выше, очагом эксплуатационного разрушения стыка паропровода стали 15Х1М1Ф после 60 тыс. ч эксплуатации при температуре 535—565 С (рис. 57, а). Примеры их появления в турбинных сварных конструкциях изложены в [93], Термическая обработка может приводить к трещинам и в изделиях из аустенитных нержавеющих и жаропрочных сталей, как правило, легированных ниобием или титаном. Наиболее вероятно их возникновение в изделиях большой толщины и сложной конфигурации, особенно при сочетании разиостенных элементов. С повышением жаропрочности сталей и прежде всего с повышением в них содержания ниобия и титана возможность появления указанных трещин возрастает, а сами трещины могут быть настолько большими, что приводят к браку изделия. На рис. 58 показан эскиз ротора газовой турбины, состоящего из двух сваренных между собой дисков из стали X15Н35ВЗТ диаметром 500 мм и привариваемого к ним стакана диаметром 400 мм при калибре швов 30 мм. Ротор после сварки был стабилизирован по режиму 700° С — 15 ч, что привело к появлению в районе околошовной зоны одного из дисков, а также у концентратора в месте перехода от горизонтального к вертикальному участку, большого числа [c.95]

Совершенно иным является развитие процесса при термической обработке сварного соединения, склонного к растрескиванию. Для металла околошовной зоны в данном случае (рис. 61, б) характерна в условиях ползучести повышенная склонность к меж-зеренному разрушению. Поэтому кривая длительной прочности 1 будет иметь больший наклон, чем аналогичная кривая на рис. 61, а, и пересечение ее с кривой релаксации 3 произойдет сравнительно быстро за время Однако и в этом случае вероятность образования трещин мала, так как обычно и при межзеренном разрушении возможная деформация больше деформации за счет релаксации напряжений (рис. 61, г). Лишь при сварке сплавов повышенной жаропрочности, например дисперсионнотвердеющих никелевых сплавов, степень повреждаемости границ зерен околошовной зоны которых особенно велика, можно ожидать появления трещин при термической обработке и без концентраторов. Растрескивание можно ожидать также и при чрезмерной жесткости свариваемых узлов из аустенитных и теплоустойчивых сталей. [c.100]

При использовании сталей, склонных к образованию трещин при термической обработке, следует избегать соединений высокой жесткости, например, типа показанных на рис. 56 вварных толстостенных штуцеров в сосудах. При повышенной жесткости сварных соединений, например, в сварных узлах паропроводов из Сг-Мо-У стали при толщине стенки свыше 20—30 мм или сварных штуцерах с непосредственной сваркой труб любой толщины друг с другом, нужно вводить операцию зачистки наружной поверхности швов до плавного сопряжения с основным металлом перед термической обработкой, чтобы исключить эффект концентрации напряжений. Целесообразно в ряде случаев рассматривать вопрос о возможности перехода к высокотемпературной термической обработке (нормализации для перлитных сталей и аустенитизации для аустенитных). Можно также вводить предварительную облицовку кромок, так как в этом случае жесткость сварного соединения заметно меньше и степень повреждения границ зерен око-лошовной зоны при воздействии ТДЦС также снижается. Для высоколегированных аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе повышенной жаропрочности целесообразным бывает использование металла, выплавленного по совершенной металлургической технологии, применение мелкозернистого материала и ряд других методов, детально рассмотренных в главах, посвященных соответствующим типам материалов. [c.103]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...