Замедленное разрушение сварных соединений

ЗАМЕДЛЕННОЕ РАЗРУШЕНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ [c.462]

В сварных соединениях титана вследствие более высокой температуры и меньшего объемного эффекта ра -превращения (по сравнению с мартенситным у а-превращением в стали) замедленное разрушение развивается значительно менее интенсивно и требует более высокого уровня напряжений. Так, например, если в сварных соединениях крестовой пробы из закаливающихся сталей процесс развития трещины завершается на протяжении суток, то в случае сплавов титана с высоким пределом текучести он длится неделями и даже месяцами. Минимальные напряжения, вызывающие замедленное разрушение сварных соединений титана, особенно при низком содержании газов, по своей величине значительно ближе к пределу текучести, чем у закаливающихся сталей. [c.255]

На участке перегрева околошовной зоны, подвергающемся при сварке нагреву до температур, превышающих 1200—1250° С, на границах зерен аустенита протекают необратимые процессы. Последующее замедленное охлаждение сварного соединения или длительное воздействие рабочих температур может вызвать выпадение избыточных фаз по этим границам с понижением пластических свойств или с появлением склонности к ножевой коррозии. Охрупчивание, являющееся следствием сварочного перегрева аустенит-ной стали, может прив сти к так называемым локальным разрушениям сварных соединений, причем последующая аустенитизация сварных соединений в большинстве случаев не устраняет пагубного действия высокотемпературной части термодеформационного сварочного цикла. [c.159]

Ослабление границ кристаллитов возникает при отпуске в результате сегрегации фосфора й его химических аналогов по этим границам и происходит по типу обратимой отпускной хрупкости, развитию которой способствует замедленное охлаждение сварных соединений. Обратимая отпускная хрупкость в основном развивается в диапазоне 400-550 °С. Для снижения степени ослабления границ кристаллитов целесообразно увеличить скорость охлаждения сварных соединений в интервале 600-350 С. Действительно после охлаждения со скоростью 160 С/ч доля межкристаллитного разрушения в металле шва (0,9-1,2%) в 2-4 раза меньше, чем после охлаждения со скоростью 110 С/ч (1,7-5,6%). [c.260]

Исходя из замедленного характера разрушения сварных соединений и учитывая приведенные выше сведения о напряженном состоянии и структуре околошовной зоны, способствующих такому разрушению, зарождение и развитие холодных трещин можно описать следующей схемой (рис. 6-19). Еще в процессе завершения структурных превращений крупнозернистый металл околошовной зоны с грубыми мартенситными иглами, как бы подготовленный к замедленному разрушению по границам зерен, подвергается воздействию сложнонапряженного состояния. Этот металл подвергается естественному испытанию на стойкость против замедленного разрушения непосредственно в процессе сварки. [c.247]

При замедленном разрушении могут наблюдаться как множественные, так и единичные трещины. Так, в сварных соединениях титановых сплавов [59] при ЗР количество возникающих трещин уменьшалось с повышением содержания водорода, одновременно повышалась скорость их развития. Наоборот, при уменьшении содержания водорода и при переходе на другой, более пластичный сплав разрушение происходило сравнительно медленно и главным образом в результате образования новых трещин. В сопоставимых условиях нагружения (в частности, по величине статического напряжения) трещины при ЗР имеют менее разветвленный характер, чем при коррозионном растрескивании (рис. 34). Несмотря на общую тенденцию к переходу от внутризеренного к межзеренному разрушению при уменьшении скорости нагружения (деформирования), трещины ЗР во многих материалах не обязательно проходят по границам зерен. [c.57]

Технический титан и его низколегированные сплавы удовлетворительно свариваются в защитных инертных газах (аргоне, гелии) неплавящимся вольфрамовым электродом, плавящимся электродом в вакууме или под специальными бескислородными флюсами. Высокая активность титана с газами воздуха приводит при отсутствии защиты расплавленного металла к заметному газонасыщению и снижению пластичности, длительной прочности, коррозионной стойкости сварного соединения и увеличивается склонность к замедленному разрушению. Термический цикл сварки титана существенно отличается от такового при сварке стали потери энергии теплоотводом меньше, а продолжительность пребывания металла околошовной зоны в области высоких температур в два—три раза больше. В процессе сварки происходят сложные фазовые и структурные [c.237]

Холодные трещины развиваются по механизму замедленного разрушения и появляются в сварных соединениях спустя некоторое время после окончания процесса сварки, исчисляемое часами или сутками, с внезапным хрупким (транскристаллитным) характером повреждения металла. Трещины такого типа ориентированы вдоль и/или поперечно шву. [c.371]

Количественная оценка сопротивления сварных соединений образованию холодных трещин основана на теории замедленного разрушения и предусматривает механические испытания сварных образцов. Испытания эти подобий испытаниям на длительную прочность. Наибольшее применение получил метод МВТУ на машине ЛТП. Метод основан на механическом испытании сварных образцов рекомендуемых размеров путем нагружения постоянными нагрузками. Нагрузки моделируют упругую энергию собственных напряжений в сварных конструкциях. За показатель сопротивляемости металла образованию холодных трещин при сварке следует принимать минимальное растягивающее напряжение от внешней нагрузки, при котором в сварном соединении образца образуются трещины после выдержки образца под нагрузкой в течение 20 ч. [c.49]

Появлению холодных трещин при охлаждении с 500 до 150 "С в сварном соединении низколегированной высокопрочной стали способствуют растягивающие напряжения, критическая концентрация водорода и наличие структуры, склонной к замедленному разрушению. Вероятность развития холодных трещин в литом металле увеличивается, если податливость литого металла превышает податливость сварного соединения в интервале температур охлаждения 500-300 "С [134]. С повышением содержания водорода в литом металле деформации локализуются в интервале 250-100°С в околошовной зоне. При этом наблюдается сокращение времени до образования трещины. Однако дальнейшее повышение содержания водорода до 2 и 4 см /100 г в высокопрочном (Оц 2 > 600 МПа) и низкопрочном литом металле соответственно вызывает локализацию деформации и развитие холодных трещин. [c.217]

Для испытания сталей и сварных соединений на склонность к замедленному разрушению под статической нагрузкой в увлажненном сероводороде применяют специальные стенды и образцы, подобные описанным в работах [13, 78]. [c.97]

При замедленном разрушении наблюдаются случаи возникновения как множественных, так и единичных трещин, что связано, как и при других видах нагружения, со скоростью возникновения и развития трещин. Например, в сварных соединениях титановых сплавов количество возникающих трещин замедленного разрушения уменьшалось с повышением содержания водорода, одновременно повышалась скорость их развития при уменьшении содержания водорода, а также с увеличением пластичности сплава, разрушение происходило сравнительно медленно и главным образом за счет образования новых трещин [13]. В закаленных сталях замедленное разрушение также может являться результатом развития одной трещины, встречались также случаи, когда магистральная трещина образовывалась из нескольких более мелких трещин. [c.362]

Замедленное разрушение присуще многим высокопрочным материалам и является в известной мере препятствием на пути их использования в конструкциях. Склонность к замедленному разрушению проявляется в деталях из высокопрочных материалов сложной формы и крупных размеров с неблагоприятным расположением волокна относительно направления действия растягивающих напряжений, в жестких сварных соединениях под действием остаточных напряжений от монтажа и сварки, а также под влиянием различных сред. Несмотря на то, что случаи замедленного разрушения при эксплуатации изделий нередки, воспроизведение их в лабораторных условиях затруднительно. [c.210]

Методы количественной оценки сопротивления сварных соединений образованию холодных трещин основаны на теории замедленного разрушения [2] и предусматривают механические испытания сварных образцов или образцов из основного металла, обработанных по циклу околошовной зоны. Испытания эти по своему типу подобны испытаниям на длительную прочность. [c.159]

Склонность сварных титановых конструкций к замедленному разрушению и образованию холодных трещин была обнаружена уже в первые годы их применения. Вначале это явление связывали только с водородом, по впоследствии оказалось, что замедленное разрушение наблюдается и в вакуумированном металле. Хотя замедленное разрушение титановых сплавов в наибольшей степени проявляется в сварных соединениях, оно наблюдается и в деформированном, и в литом металле. В сварных соединениях замедленное хрупкое разрушение наиболее опасно потому, что в металле шва и околошовной зоны прп сварке фиксируется огромное [c.186]

В работах [216, 402] о склонности сварных соединений к замедленному хрупкому разрушению судили по времени появления трещии при статическом изгибе сваренных листовых образцов по схеме, приведенной на рис. 86, а. [c.464]

Исследования, проведенные по этой методике, показали, что водород способствует образованию трещин в сварных соединениях из титана и его сплавов. Титановые сплавы как с а-, так и с а-Ьр-структурой при содержании водорода более некоторого критического значения разрушаются преждевременно. В соединениях, выполненных аргоно-дуговой сваркой встык без присадочного материала на листах толщиной 1—1,2 мм, замедленное разрушение при испытаниях по схеме [c.464]

Для оценки стойкости сварных соединений к образованию холодных трещин применяют различные способы определение показателя свариваемости Р , испытания сварных соединений на замедленное разрушение, сварка специальных технологических проб. [c.15]

Осмотр места разрушения некоторых образцов сварных соединений внахлестку показал, что усталостная трещина начинается от небольших усадочных трещин, возникающих в лобовых швах при остывании после сварки. Сечение этих швов было значительно меньше минимально допустимого сечения угловых швов, обычно принимаемого для данной толщины материала. Так как трещины могут возникать при наплавке валика малого сечения на толстый основной материал, то необходимы специальные меры предосторожности при наплавке тонких корневых слоев многослойного шва при относительно большой толщине свариваемого материала. Эти меры могут сводиться к замедлению остывания шва (путем предварительного подогрева перед сваркой или путем соответствующего выбора порядка сварки) или к уменьшению тем или иным способом ограничения усадочной деформации наплавленного металла. [c.205]

Титан охрупчивается под действием водорода, образующегося в результате электрохимической коррозии или поглощаемого металлом из газовой фазы. С увеличением содержания водорода в свариваемом титане возрастает склонность к образованию холодных трещин в сварных конструкциях. Разрушение в большинстве случаев зарождается вблизи сварного шва в зоне термического влияния, что связано с повышенным содержанием в ней водорода. Холодные трещины в сварных соединениях возникают спустя некоторое время после сварки, причем инкубационный период может длиться несколько месяцев [13]. Из отечественных сплавов наиболее склонны к замедленному разрушению а-сплав ВТ5-1 и псевдо-а-сплавы 0Т4 и 0Т4-1. В литературе [211] указывается, что в напряженных изделиях из титановых сплавов возможно перераспределение водорода в поле упругих напряжений. По этой и другим причинам в сварных соединениях из титана и его сплавов наблюдается образование двух пиков повышенного содержания водорода (в 2— [c.77]

Закалочная гипотеза холодных трещин основана на большом экспериментальном материале исследований закалочных явлений в металле вообще и в сварных соединениях в частности. При этом особое значение имеют исследования, установившие наличие и сущность замедленного разрушения закаленных сталей и металлов. [c.245]

ВЫСОКИХ напряжений растяжения в соседнем участке этой зоны, а также в сварном шве. Такое распределение продольных напряжений обусловлено значительным увеличением объема металла околошовной зоны, непосредственно граничащего со швом, вследствие мартенситного превращения. В поперечном направлении возникают небольшие растягивающие напряжения в средней части соединения (по длине) и напряжения сжатия по краям (см. рис. 6-17). В результате на границе раздела шов—основной металл появляются большие скалывающие напряжения, способствующие замедленному разрушению закаленной стали и образованию холодных трещин типа отколов. [c.246]

Медленное охлаждение при температурах ниже точки А способствует развитию в соединениях из среднелегированных сталей перлитного и промежуточного превращений переохлажденного аустенита в околошовной зоне и металле шва и устранению или смещению мартенситного превращения в область высоких температур. Другими словами, уменьшается закалка металла сварного соединения, что повышает сопротивляемость стали замедленному разрушению и стойкость против образования холодных трещин. [c.252]

В последние годы разрабатываются и находят практическое применение методы количественной оценки стойкости металла против образования холодных трещин, основанные на испытаниях сварных соединений путем замедленного разрушения. Сущность метода, предложенного Н. Н. Прохоровым, состоит в том, что с помощью специальных машин или устройств серия сварных образцов сравнительно небольших размеров подвергается испытанию на длительное растяжение или изгиб сразу же по окончании сварки. Сварка образцов обычно осуществляется в этих же устройствах. Испытания на растяжение, как и другие виды мягких нагружений, например кручение, заслуживают предпочтения, как более полно и точно выявляющие склонность металлов к замедленному разрушению. [c.253]

В двойниковом пластинчатом мартенсите, образующемся в углеродистых сталях с повышенным содержанием углерода (С > 0,22%), деформация может легко осуществляться только с увеличением плотности упаковки атомов. Поэтому такой мартенсит менее пластичен и более прочен. Он обусловливает возникновение значительных атомных искажений по границам зерен и соответственно увеличивает склонность к замедленному разрушению и образованию холодных трещин в сварных соединениях. [c.531]

М. X. Шоршоров [210] отмечает следующие особенности замедленного разрушения сварных соединений из титановых сплавов но сравнению со сталями [c.183]

При комнатной температуре поверхность титана растворяет кислород, образуется его твердый раствор в а-титане. Возникает слой насыщенного раствора, который предохраняет титан от дальнейшего окисления. Этот слой называют альфированным. При нагреве титан вступает в химическое соединение с кислородом, образуя ряд окислов от TigO до Ti02- По мере окисления изменяется окраска оксидной пленки от золотисто-желтой до темно-фиолетовой, переходящей в белую. По этим цветам в околошовной зоне можно судить о качестве защиты металла при сварке. С азотом титан, взаимодействуя активно при температуре более 500 °С, образует нитриды, повышающие прочность, но резко снижающие пластичность металла. Растворимость водорода в жидком титане больше, чем в стали, но с понижением температуры она резко падает, водород выделяется из раствора. При затвердевании металла это может вызвать пористость и замедленное разрушение сварных швов после сварки. Все титановые сплавы не склонны к образованию горячих трещин, но склонны к сильному укрупнению зерна в металле шва и околошовной зоны, что ухудшает свойства металла, [c.199]

Испытания сварного образца на растяжение с заданной постоянной нагрузкой позволяют строго учитывать действующие напряжения, однако линейность напряженного состояния и небольшая ширина образца делают невозможным воспроизведение сложной картины замедленного разрушения в сварных конструкциях. Желательно, чтобы образец, предназначенный для оценки склонности к замедленному , азрушению сварных соединений, имел замкнутые сварные швы, перекрестия швов и состоял из элементов относительно больших размеров, обеспечивающих заметные остаточные напряжения. Кроме того, желательно, чтобы при нагружении в образце создавалось жесткое двухосное напряженное состояние и исключалась релаксация напряжений [12]. [c.212]

Водород в сварных соединениях в силу его большой подвижности в условиях сварочного цикла распределяется неравномерно и при средней допустимой концентрации водорода могут создаваться локальные концентрации (линия сплавления для металлов, не образующих гидридов, или зона термического влияния для гидридообразующих металлов), вызывающие возникновение дефектов сварного соединения (поры, трещины) или его замедленное разрушение (титановые сплавы и высокопрочные мар-тенситно-стареющие стали). [c.348]

Одна из аиболее эффективных лабораторных проб — стандартная проба СЭВ-19ХТ по ГОСТ 26388—84 (рис. 13.34). Испытанию подвергают набор из трех плоских прямоугольных стыковых образцов /, различающихся длиной свариваемых элементов 2Ь = 100, 2Ьг = 150, 2Ьз = 300 мм). Перед сваркой образцы закрепляют в жестком зажимном приспособлении 2. Весь набор образцов сваривают одновременно за один проход на стандартных режимах для каждого способа сварки и толщины стали. После сварки образцы выдерживают в закрепленном состоянии в течение 20 ч. В результате усадки сварного шва в соединениях развиваются поперечные сварочные напряжения, обратно пропорциональные длине образцов. Ориентировочно их значение может быть определено по формуле (13.12). При длительном действии этих напряжений возможно замедленное разрушение металла ОШЗ, которое проявляется в виде образова- [c.539]

Результаты исследований процессов, связанных с соединением металлов, на основе синергетики должно привести к разработке принципиально новых технологических процессов (1), получению соединений из металлических материалов в аморфном состоянии, удравлению химическим составом и химической стабильности сварного соединения, элективному регулированию кристаллической структурой и вд-пряженно-деформационным состоянием сварного соединения и конструкции, в целом. Кроме того, появляется возможность прогнозирования появления штатных дефектов формирования соединения газовые поры, горячие и холодные трещины, предупреждение развития замедленного разрушения и цр. [c.111]

Участок ВХМН является наименее пластичным, с низкой ударной вязкостью. Уровнем его свойств определяется склонность сварных соединений к замедленному разрушению, так как на подплавленных границах формируются микронесплошности, которые развиваются в виде горячих или холодных трещин. [c.306]

Повышенная склонность мартенситных сталей к хрупкому разрушению в состоянии закалки усложняет технологию их сварки. При содержании углерода более 0,10 % мартенситные стали склонны к образованию холодных трещин при сварке из-за высокой степени тетраго-нальности кристаллической решетки мартенсита. При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом структурно-свободный 5-феррит в свою очередь сообщает им высокую хрупкость. Поэтому в сварных соединениях мартенситных сталей трещины могут наблюдаться в процессе непрерывного охлаждения при температурах ниже температуры начала мартенситно-го превращения Мн (для высокохромистых сталей не более 360 °С), а также в процессе выдержки при нормальной температуре (замедленное [c.332]

Извеетно, что замедленному разрушению способствует неоднородность структуры (закалка стали без отпуска, перегрев при закалке, наводороживание сталей и титановых сплавов, переходная зона сварных соединений и т. п.) и нагружения (надрезы, трещины, перекосы и т. п.), повышенные запасы упругой энергии системы, воздействие коррозионных и поверхностно-активных сред [11]. В зависимости от условий эксплуатации или испытаний один и тот же материал может обнаруживать или не обнаруживать склонности к замедленному разрущению (рис. 1 и 2). [c.210]

Обычно при испытании образцов на замедленное разрушение применяют испытательные машины с подвешенным грузом или с пружинным силоизмерителем большой податливости. При испытании модельных емкостей и сферических сегментов на замедленное разрушение, нагружаемых гидравлическим внутренним давлением для увеличения податливости системы и повышенна стабильности давления, применяют подгрузку газом. Известно уг способом воспроизведения замедленного разрушения является изготовление жестких сварных соединений (дисков, тавров, коробчатых узлов с вваренными ребрами жесткости и т.д.). Недавно был предложен комбинированный метод испытания на склонность к замедленному разрушению жестких сварных дисков, заневоленных в пружинном приспособлении, с определением исходного усилия заневоливания [16]. [c.154]

Установленные в настоящее время пределы максимально допустимого содержания водорода не являются абсолютными. В том случае, когда титановые сплавы должны работать прп низких температурах, содержание в них водорода долж1ю быть пнже указанных. Для крупнозернистого материала допуски на максимальное содержание водорода в титане должны быть значительно ниже, чем для мелкозернистого материала. При применении титана и его сплавов в сварных соединениях уровень максимально допустимых содержаний водорода следует устанавливать по результатам нспытаний на замедленное хрупкое разрушение сварных образцов, так как ноле напряжений в шве и околошовной зоне способствует направленному перемещению атомов водорода и развитию нреждевремешюго разр шения сварных деталей. [c.500]

Холодные треш,ииы в сварном соединении воз[1икают при понижении пластичности металла. К этому приводит повышенное содержание газов в основном металле и шве. Трещины такого типа могут возникать сразу же после сварки, а также после вылеживания сварных конструкций. Основной причиной замедленного разрушения является выделение водорода из твердого раствора с образованием гидридов титана, связанное с возникновением в шве больших внутренних напряжений, которые складываются с растягивающими остаточными напряжениями, а также с напряжениями от внешней нагрузки. [c.408]

ХблбДнЫх трещин определяется, с одной стороны, сопротивляемостью металла замедленному разрушению, и, с другой —напряженным состоянием в сварном соединении. При этом принципиально важно учитывать, во-первых, влияние различных факторов на изменение условий локальной пластической деформации по границам зерен и, во-вторых, их влияние на стойкость участков сварного соединения развитию холодных трещин. [c.251]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...