Трещины в сварных соединениях жаропрочных аустенитных сталей и сплавов

ТРЕЩИНЫ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ЖАРОПРОЧНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ [c.164]

Проблема хрупких разрушений сварных соединений жаропрочных аустенитных сталей и сплавов, помимо горячих трещин в шве и околошовной зоне, включает в себя и так называемые локальные разрушения в непосредственной близости к поверхности раздела шов — основной металл, на расстоянии всего нескольких зерен от нее. [c.363]

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]

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]

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]

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]

Аустенитные стали имеют низкую теплопроводность и высокий температурный коэффициент линейного расширения, что обусловливает перегрев металла в зоне сварки и возникновение значительных деформаций изделия. Основные трудности сварки рассматриваемых сталей и сплавов обусловлены высокой степенью легирования и разнообразием условий эксплуатации сварных конструкций. Основная особенность сварки таких сталей — склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин в виде как мельчайших микротрещин, так и трещин значительных размеров. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозернистой макроструктуры. Применение методов, способствующих измельчению кристаллов, повышает стойкость шва против образования горячих трещин. Эффективным средством является создание аустенитно-ферритной структуры металла щва. Получение аустенит-но-ферритных швов достигается путем дополнительного легирования металла шва хромом, кремнием, алюминием, молибденом и др. В сварных швах изделий, работающих как коррозионно-стой-кие при температуре до 400 °С, допускается содержание феррита до 25 %. В изделиях из жаропрочных и жаростойких сталей, работающих при более высоких температурах, содержание феррита ограничивают 4—5 %. Значительные скорости охлаждения при сварке и диффузионные процессы, происходящие при повышенных температурах в процессе эксплуатации, приводят к сильному охрупчиванию металла сварных соединений жаропрочных сталей и к потере прочности при высоких темпера- [c.334]

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]

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]

Аварийные последствия локальных разрушений сварных стыков аустенитных паропроводов и узлов из хромомолибденованадиевых сталей при эксплуатации энергетических установок, а также появление трещин в околошовной зоне при термической обработке сварных конструкций из конструкционных и теплоустойчивых сталей, жаропрочных аустенитных сталей и высоконикелевых сплавов вызвали необходимость в проведении больщого комплекса исследований. Они выполнялись в направлениях определения механизма явления, разработки методов испытания и принятия мер по исключению опасности этого вида разрушений. Современные представления о механизме локальных разрушений при эксплуатации и термической обработке изложены в пп. 8 и 12. В данном параграфе приведено описание методов лабораторной оценки склонности сварных соединений к рассматриваемым разрушениям. Виды испытаний конструктивной прочности сварных узлов при высоких температурах изложены в п. 16. [c.125]

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]

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]

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]

Автору с сотрудниками удалось найти другое решение, позволяющее применять в сварных конструкциях высокожаропрочные стали, не опасаясь локальных разрушений [20]. Оказалось, что благоприятное сочетание высокой жаропрочности и высокой сопротивляемости локальным разрушениям достигается при упрочнении аустенитной стали (сплава) значительным количеством бо-ридной фазы. Аустенитные стали, легированные бором (более 0,3—0,4%), обладают не только высокой жаропрочностью (см. табл. 3). Они весьма устойчивы против образования горячих околошовных трещин (см. рис. 76). Обладая двухфазной структурой, они отличаются повышенной межкристаллитной (межзерен-ной) прочностью. Следует, однако, отметить, что ударная вязкость этих сталей при комнатной температуре невысока. Автор полагает, что применение жаропрочных аустенитно-боридных сталей явится одним из эффективных средств решения проблемы предотвращения локальных разрушений сварных соединений (рис. 76). Эффективной мерой предотвращения хрупких разрушений аустенитных сталей является повышение их длительной пластичности [23 j. [c.188]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...