Локальные разрушения аустенитных сталей в околошовной зоне

ЛОКАЛЬНЫЕ РАЗРУШЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ В ОКОЛОШОВНОЙ ЗОНЕ [c.176]

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]

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]

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]

От состава, структуры и металлургического способа получения стали зависит появление трещин в околошовной зоне в процессе длительной эксплуатации изделий при температурах 550...770°С (так называемых локальных разрушений). При их работе в интервале температур от 350 до 500 °С в ферритных и аустенитно-фер-ритных швах, содержащих 15...20% сложнолегированного феррита, может появиться 475-градусная, или тепловая, хрупкость. Предотвращение охрупчивания швов подобного типа достигается ограничением содержания в металле феррита. Вьщержка аустенитных и аустенитно-ферритных сталей при температурах 550... 875 °С приводит к охрупчиванию в результате выпадения а-фазы, представляющей собой интерметаллид. Предупреждение этого вида охрупчивания достигается закалкой с температур 1050... 1100°С, [c.247]

Одним из наиболее распространенных видов хрупкого разрушения сварных соединений аустенитных сталей являются околошовные трещины, идущие эквидистантно линии (поверхности) сплавления на расстоянии всего одного-нескольких зерен. Такого рода околошовные трещины получили условное название локальных разрушений в околошовной зоне (рис. 63, е). Обнаруживаются они в процессе эксплуатации сварных конструкций из аустенитных [c.171]

Электрошлаковая сварка аустенитных жаропрочных сталей принципиально возможна при выполнении соединений большой толщины. Однако вследствие длительного и глубокого воздействия термического цикла электрошлакового процесса на зону термического влияния аустенитные жаропрочные стали многих марок могут иметь в околошовной зоне склонность к локальным разрушениям. [c.96]

Сварка аустенитных жаропрочных сталей имеет свои особенности, связанные со склонностью к образованию трещин в околошовной зоне, а также к локальным разрушениям в процессе эксплуатации конструкций при температуре 580— 650 °С. Для уменьшения этих дефектов после сварки должна применяться высокотемпературная термообработка (аустенизация) (табл. 2). [c.8]

Борсодержащие аустенитные стали отличаются повышенной стойкостью против локального разрушения в сварных швах и околошовной зоне, вследствие чего они рекомендуются для сварных конструкций. - [c.157]

Второй вид составляют операции высокотемпературной термической обработки сварных узлов закалка или нормализация при нагреве до температур 900—1000° С е последующим отпуском для конструкций из сталей перлитного, бейнитного и мартенситного классов и аустенитизация при температурах 1050—1200° С без последующей стабилизации или с ее введением для изделий из аустенитных сталей. Основной их целью при изготовлении сварных конструкций является перекристаллизация созданных сваркой участков с резко ухудшенными свойствами, восстановление которых отпуском невозможно. Такими участками могут быть участки крупного зерна в шве и околошовной зоны сварных соединений, выполненных, например, электрошлаковой сваркой, а также мягкие прослойки в зоне термического влияния при сварке термически упрочняемых сталей. При высокотемпературной термической обработке может также проходить залечивание зародышевых дефектов на границах зерен, созданных в процессе сварки и способствующих проявлению склонности сварных соединений к локальным разрушениям при высоких температурах. Так как с повышением легированности сталей вероятность ухудшения границ зерен при сварке повышается, то и необходимость высокотемпературной обработки для них возрастает. Однако в связи с тем, что проведение ее значительно сложнее операций отпуска, а для крупногабаритных изделий зачастую и невозможно, то к ней обращаются лишь в ограниченном числе случаев, когда отпуск или стабилизация не дают желаемых результатов. [c.82]

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]

Можно назвать следующий комплекс причин, влияющих на образование локальных разрушений в сварных стыках паропроводов из сталей аустенитного класса высокий уровень остаточных напряжений, снижение пластических свойств металла околошовной зоны под воздействием терми- ческого цикла сварки, не- однородность свойств металла шва и основного, металла рабочие напряжения при эксплуатации паропровода. [c.135]

Ряд чистоаустенитных сталей (особенно легированных ниобием, титаном или с повышенным содержанием углерода) подвержены так называемым локальным разрушениям. Локальные разрушения — это трещины в околошовной зоне, возникающие в процессе длительной эксплуатации изделий при температурах старения сталей (550—700° С). Одной из причин их возникновения является снижение межзеренной пластичности аустенитной стали в результате воздействия сварочного нагрева. [c.598]

Указанные общие закономерности разрушения сохраняются и в условиях ползучести. На рис. 37 показан характер образующихся трещин в условиях испытания на длительную прочность образцов разнородного сварного соединения стали 12МФХ (аустенитный шов типа ЭА-Ш2Фа) с развитыми диффузионными прослойками в зоне сплавления. В образцах с поперечным швом (рис. 37, а) трещины развиваются в мягкой обезуглероженной прослойке, с продольным швом (рис. 37, б) — в твердой наугле-роженной. В отдельных случаях место появления тр ещин для поперечных и продольных образцов совпадает. Так, при испытании на длительную прочность образцов сварных соединений, склонных к локальным разрушениям в околошовной зоне (и, 8), трещины в последней появляются не только при поперечном, но и продольном расположении шва. [c.58]

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]

Пробой, отличной от рассматриваемых типов, является стыковая проба ИЭС [57], в которой склонность к околошовному растрескиванию определяется сваркой разнородного стыка аустенитной стали с перлитной. Предполагается при этом, что за счет разности коэффициентов линейного расширения создаются дополнительные остаточные напряжения, которые при чувствительности аустенитной стали к локальным разрушениям вызовут появление трещин в околошовной зоне. С помощью этой пробы оценена склонность к растрескиванию ряда аустенитных сталей, совпадающая в первом приближении с данными других методик. Природа появления треиг,ин в данном случае полностью не выяснена. [c.130]

По результатам испытаний сварных образцов высокохромистых сталей на изгиб по методике ЦКТИ можно сделать вывод об их меньшей склонности к локальным разрушениям по сравнению с хромомолибденованадиевыми и аустенитными сталями. Лишь при значительном недоотпуске после сварки и исходной высокой прочности заготовок могут возникать трещины в околошовной зоне. Однако даже в этом крайнем случае величина относительного удлинения наружного волокна не падала ниже 10%. [c.209]

Аустенитные стали ряда марок в результате воздействия термического цикла сваркп снижают свои прочностные и пластические свойства в околошовной зоне. Поэтому околошовная зона и является местом (очагом) возникновения локальных разрушений [88], которые проявляются в виде трещин, образующихся в основном металле параллельно линии сплавления (рис. 12) на расстоянии одного — трех зерен от нее. Трещины располагаются но границам зерен, а разрушения сварных соединений происходят с малой деформацией металла и имеют хрупкий характер [c.118]

Весьма надежны.м средством предотвращения локальных разрушений в сварных швах является получение в них двухфазной структуры — аустенит плюс 2,0—5,0% ферритной фазы в исходной структуре слитка. Прп последующей горячей пластической деформации (ковка, прокатка) и аустепизацпи ферритная фаза растворяется, и металл приобретает чисто аустенитную структуру. При сварке в околошовной зоне происходит нагрев до температур устойчивого существования б-фазы (1250—1400° С), вследствие чего п.меет место выпадение ферритной фазы (б-феррит), и сталь приобретает двухфазную структуру, I более сложных по химическому составу аустенитных сталях благотворное влияние ферритной фазы проявляется еще более отчетливо. [c.120]

Земзин В. Н., Станюкович А, В, Склонность сварных соединений аустенитных сталей к локальным разрушениям в околошовной зоне при высоких температурах. Автоматическая сварка , 1961, № 7. [c.153]

Исследования разрушений типа локальных на образцах 01-раниченных размеров из аустенитных хромоникелевых сталей позволяют иллюстрировать сушественную роль сопряженных процессов. Образцы в виде прямоугольного бруса размером 3x6x50 мм нагревали имитированным сварочным термическим циклом (рис. 13, а), форма которого соответствует циклу в околошовной зоне сварных соединений большой толщины,, выполненных ручной электродуговой сваркой с поперечными ко-лебаниями электрода при различных значениях погонной энергии. При этом вариировали время выдержки при максимальной температуре имитированного сварочного термического цикла в пределах 0,5—12 сек. На графике приведены лишь предельные положения ветви охлаждения. После провокационного нагрева на образец наносили надрез шириной 0,5 мм, так что рабочее сечение в надрезе составляло 3X4,5 мм. Затем образцы испытывали при постоянном изгибающем моменте в печи с температурой 700°С. Фиксировалось время до разрушения (рис. 13, б). [c.255]

При эксплуатации сварных конструкций с большой толщиной стенок наблюдаются локальные разрушения вблизи шва. Наиболее часто они возникают в сварных стыках паропроводов. Трещины развиваются параллельно шву и вглубь на всю толщину стенки. Установлено, что стали, содержащие титан, обладают повышенной склонностью к локальным разрушениям (например, Х18Н10Т по сравнению с Х18Н10). Так как появление трещин вызывается перегревом околошовной зоны, не рекомендуется применять режимы сварки, которые связаны с большой затратой погонной энергии. Сварку следует вести короткой дугой на максимальных скоростях. Для предотвращения перегрева аустенитных сталей и обеспечения высокой коррозионной стойкости сварных соединений охлаждение сварных швов интенсифицируют применением медных подкладок или подачей струи воды. [c.145]

Выделение легирующих элементов и вредных примесей по границам зерен околошовной зоны может приводить к образованию по ним эвтектик. Ими могут быть сернистые и боридные эвтектики, а также эвтектики, включающие фазы Лавеса общего состава Мез (Т1, ИЬ, Мо), где Ме = Ре, N1, Сг и карбиды типов Т1С и ИЬС в аустенитных сталях и сплавах на никелевой основе. Пример такой эвтектики показан на рис. 20, а для стали Х16Н16МВЗБ (ЭП184) после нагрева образца в вакуумной высокотемпературной установке ИМ АШ—ЦКТИ до 1360° С и выдержки при этой температуре 10 сек. Нижняя температура образования эвтектики была 1300—1315° С. Указанная плавка стали показала и явно выраженную склонность к локальным разрушениям. Плавки же, мало склонные к такому виду разрушения, в условиях подобного нагрева эвтектик не образовывали. [c.36]

Проблема локальных разрушений стоит перед теплоэнергетикой уже более 15 лет. Такие разрушения характерны для сварных паропроводов из аустенитных сталей типа 1Х18Н(8-12) с ниобием (США, Англия, ФРГ) и титаном (СССР). Локальные разрушения возникают после длительной эксплуатации при рабочих температурах (580° С и выше) и охватывают почти всю или значительную часть окружности трубы рядом со сварным швом. Первые трещины зарождаются только в участке перегрева околошовной зоны на расстоянии одного—трех зерен от границы сплавления. Они носят характер межкристаллического разрушения. [c.203]

Природа локальных разрушений полностью еще не изучена. Однако наиболее обоснованная точка зрения [128, 129, 8] состоит в том, что разрушение этого вида во многом сходно с разрушением при ножевой коррозии. В обоих случаях участок околошовной зоны, в котором возникают локальные разрушения, нагревается почти до температуры плавления, а затем подвергается длительному воздействию температур 600—650° С. В этих условиях в аустенитных сталях сначала растворяются карбиды, в частности карбидостабилизирующие элементы ЫЬ, Т1, Та — (при нагреве выше 1250—1300°С), а затем при последующем охлаждении и при рабочих температурах происходит сегрегация углерода по границам зерен и выделение по границам карбидов хрома и железа, а в теле зерна — карбидов ниобия и титана. Обеднение приграничных объемов зерен хромом приводит к разупрочнению границ, а выделение карбидов ниобия и титана в теле зерна — к упрочнению зерен. В результате происходит концентрация деформаций по границам зерен и облегчаются процессы межзеренного проскальзывания и разрушения. По-видимому, в сталях сложного состава при этом может протекать старение, еще в большей степени изменяющее химическую неоднородность аустенита и приводящее к концентрации деформации по границам зерен. [c.203]

В металле ЗТВ аустенитных сталей при высокотемпературной эксплуатации в интервале 550...700 °С имеет место склонность к локальным разрушениям околошовной зоны (ЛРОЗ). Они аналогичны трещинам, образующимся в ЗТВ при термической обработке, но возникают при циклическом нагружении в условиях теплосмен и концентрации деформаций в ЗТВ, когда металл шва более жаропрочен, чем металл в ЗТВ, претерпевший оплавление по границам зерен и выпадение карбидов из ликватов. При медленном нарастании деформации в ОШЗ развивается ползучесть, наблюдаются межзеренное проскальзывание по сегрегированным границам зерен и зарождение трещин (рис. 10.18). [c.57]

Длительная прочность сварных соединений аустенитных сталей обычно определяется прочностью самой стали. Разрушение сварных образцов, испытываемых на длительную прочность, происходит либо по основному металлу, либо по околошовной зоне. Чувствительность к локальным разрушениям связана с понижением относительной прочности границ зерен за счет выделения по ним различного рода примесей, а также упрочнения тела зерна. Для предотвращения локальных разрушений сварных соединений аустенитных сталей проводят их высокотемпературную термическую обработку (аустенитизацию) с целью снятия сварочных напряжений и эффекта самонаклепа, уменьшают содержание хрома в стали [17, 18]. Весьма стойки против локальных разрушений стали, легированные бором [10], молибденом. Использование сталей, выплавленных на чистой шихте, прошедших электро-шлаковый и, особенно, вакуумнодуговой переплав, значительно повышает стойкость сварных соединений против локальных разрушений и соответственно надежность работы энергетических установок. [c.454]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...