Механические свойства металла в зоне сварного шва

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА В ЗОНЕ СВАРНОГО ШВА [c.48]

В конструкциях, выполненных из специальных сталей и материалов с низкими пластическими свойствами, в результате термического цикла сварки происходят структурные превращения, вызывающие изменения механических характеристик металла в зоне сварного шва. [c.166]

При выборе металла для сварочных заготовок необходимо учитывать не только его эксплуатационные свойства, но и его свариваемость или возможность ирименения технологических мероприятий, обеспечивающих хорошую свариваемость. В процессе сварки металл подвергается термическим, химическим и механическим воздействиям. В связи с этим в различных зонах основного металла, расположенного вблизи шва, изменяются его состав, структура и свойства. Следовательно, механические и эксплуатационные свойства металла в зоне сварного соединения могут быть неравноценны таким же свойствам основного металла. [c.246]

Как правило, остаточные напряжения в зоне сварного шва являются двух- или трехосными с резким градиентом и сложным характером распределения по отдельным направлениям. Механические свойства металла в зоне шва также неоднородны, поэтому и влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости будет различным для разных участков зоны шва. Эти обстоятельства весьма затрудняют применение расчетных методов для количественного определения влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости сварных соединений. [c.34]

В большинстве случаев отдельные узлы машин и механизмов изготовляют сваркой. Свойства стали в зоне сварного шва определяются химическим составом стали. Поэтому нужно гарантировать химический состав стали. В то же время те части изделия, которые не подвергаются тепловому влиянию зоны сварного шва, сохраняют исходную структуру и свойства, полученные при прокатке. Поэтому такой металл поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (сталь группы 5). [c.138]

Сварные соединения высокопрочных сталей, как правило, обладают пониженной конструктивной прочностью. Это вызвано более низкими прочностными свойствами металла шва и околошовной зоны в результате потерь некоторых легирующих элементов, литой структуры и образования структур перегрева. Технологически возможно путем легирования металла шва повысить его свойства до уровня основного. Значительно труднее повысить свойства металла в зоне термического влияния. Основной металл, примыкающий к зоне сплавления, нагревается до весьма высоких температур, близких к температуре плавления. Такой нагрев приводит к образованию структур перегрева. Высокопрочные стали, нагретые до температур, близких к ликвидусу, после охлаждения теряют свои механические свойства, в особенности по показателям пластичности. Последующая термическая обработка не восстанавливает полностью свойств металла в зоне перегрева. [c.15]

При прокатке металла шва [5, 6] сварного соединения улучшается геометрия соединения, структура и свойства металла в зоне деформации. Снижение внутренних напряжений в сварных соединениях после прокатки также способствует повышению работоспособности соединений. Механизм повышения механических свойств сварных соединений в результате раскатки сваренного изделия аналогичен рассмотренному при прокатке металла шва. [c.16]

Нередки случаи, когда устранение коробления производят ручной правкой ударами, которая может сопровождаться изменением механических свойств металла в отдельных зонах с резким возрастанием их чувствительности к концентрации напряжений. Опасность такой операции особенно велика, если изделие не проходит последующей термообработки. Поэтому особого внимания заслуживает метод исправления сварочных деформаций путем прокатки зоны шва роликами, позволяющий механизировать процесс и строго регламентировать его влияние на изменение механических свойств сварного соединения. [c.550]

Механические свойства сталей и сплавов определяются их химическим составом, структурой и отсутствием или наличием различного типа дефектов. Вьппе бьши рассмотрены основные типы и виды дефектов, характерные для сварных соединений. В настоящем разделе остановимся на рассмотрении ряда особенностей, связанных с неоднородностью химического состава и структуры сварных соединений, которые определяют механические характеристики металла шва, зоны термического влияния, зоны сплавления и других локальных участков. При этом необходимо иметь в виду, что развитие дефектов происходит именно в данных участках, а работоспособность сварных соединений определяется комплексом сложных процессов, связанных с механическими характеристиками металла различных зон, геометрическими размерами последних, видом и условиями нагружения, типом дефекта и др. [c.13]

Важное требование при сварке рассматриваемых сталей - обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела соответствующих свойств основного металла. [c.263]

Известно, что в процессе сварки методами плавления основной металл, прилегающий непосредственно к зоне шва, подвергается своеобразной термической обработке, в результате чего в зоне термического влияния наблюдается рекристаллизация и рост зерна. Это вызывает ухудшение физико-механических свойств металла сварного соединения. Особенно опасно длительное воздействие высоких температур на основной металл при сварке аустенитных сталей, сплавов циркония, молибдена и других металлов, склонных к значительному росту зерна и к понижению коррозионной стойкости. [c.62]

Так, например, на сопротивление усталости сварного соединения кроме абсолютных размеров, концентрации напряжений и состояния поверхност и влияют механические свойства металла шва, околошовной зоны и основного металла, распределение остаточных напряжений, дефекты сварки (непровары, неметаллические включения, сварочные трещины и т. д.). Эти факторы, в свою очередь, зависят от материала электродов и обмазки, от свойств основного металла, от технологии сварки, от квалификации сварщика, от методов контроля и выбраковки дефектных изделий и т. д. [c.277]

Если наблюдается ухудшение механических свойств металла шва или смежных с ним переходных зон в основном металле, то при расчете сооружений принимают пониженные нормы допускаемых напряжений, либо сварные соединения необходимо подвергнуть термической обработке для повышения их механических свойств. [c.342]

В тех случаях, когда имеет место ухудшение механических свойств металла шва или смежных с ним переходных зон в основном металле, приходится устанавливать пониженные нормы допускаемых напряжений при расчете сооружения, либо принимать меры к повышению механических свойств сварного соединения путем термической обработки. [c.465]

Сварные соединения из углеродистых сталей должны подвергаться нормализации еще и потому, что электрошлаковая сварка вызывает перегрев основного металла у зоны сплавления его с металлом шва. Микроструктура металла околошовной зоны сварного соединения углеродистой стали 40, выполненного электрошлаковой сваркой, показана на рис. 134. В результате углеродистые стали претерпевают усиленный рост зерна и теряют свои механические свойства, особенно ударную вязкость. [c.272]

Выполнение изложенных выше требований позволяет получить сварное соединение титана и его сплавов без непроваров, трещин, шлаковых включений и других макродефектов (рис. 152). Как видно из рис. 152, при электрошлаковой сварке титана в металле шва и околошовной зоны наблюдается еще больший, чем в случае сварки стали, рост зерна. Однако здесь он не оказывает существенного влияния на механические свойства металла (табл. 114). [c.305]

Свойства сварных соединений повышаются за счет улучшения геометрии соединения и зоны сплавления, а также структуры металла шва и околошовной зоны. В зоне сплавления металл имеет пониженные механические свойства изменение геометрии зоны сплавления после второго прохода с вибрацией электрода (рис. 1) позволяет уменьшить относительную степень снижения механических свойств рабочего сечения. [c.16]

Структурные изменения основного металла в зоне термического влияния шва незначительно отражаются на механических свойствах малоуглеродистой стали при сварке ее любыми способами. Однако при сварке некоторых конструкционных сталей в этой зоне образуются закалочные структуры, которые резко снижают пластические свойства сварных соединений и часто являются причиной образования трещин. [c.259]

От химического состава и структуры наплавленного металла, режимов сварочного процесса, наличия дефектов в металле шва зависят его механические свойства. Кроме механических свойств металла шва, во многих случаях надо определить и механические свойства сварного соединения в целом. При этом сравнивают прочность металла шва с прочностью основного металла и металла зоны термического влияния. Наплавленный металл часто является слабым местом сварного соединения. Для практической проверки квалификации сварщиков обязательным является испытание стыковых соединений на растяжение и изгиб. При сварке ответственных изделий изготовляют контрольные образцы, результаты испытаний которых являются критерием качества сварки. [c.475]

При зажигании электрической дуги температура в ней доходит до 4000° С, поэтому электродуговая сварка обеспечивает по сравнению с газовой сваркой более мощный и более концентрированный нагрев. При этом зона термического влияния, т. е. зона, на которую распространяется нагрев от сварочной ванны, уменьшается. С зоной термического влияния связано снижение механических свойств в месте сварного шва, особенно когда сваривают предварительно термически обработанные металлы и сплавы. [c.190]

Сварное соединение можно разделить на три основные зоны, имеющие различные микроструктуры А — зона основного металла, Б — зона термического влияния, В — зона иеталла шва (рис. 38). Металл шва (наплавленный металл) пмеет структуру литой стали. Зоной термического влияния называют прилегающий к шву участок основного металла (околошовная зона), в котором произошли структурные фазовые превращения (изменение формы и размера зерен) вследствие нагрева в процессе сварки, до температуры выше критической (723°С). При ручной дуговой сварке штучными электродами ширина зоны термического влияния составляет 3—6 мм. Обычно зона термического влияния имеет низкие механические свойства, поэтом у качество сварного соединения частично определяется свойствами и протяженностью зоны термического влияния. [c.84]

Обычно металл шва по химическому составу и структуре заметно отличается от основного металла. Заметные изменения происходят также в металле околошовной зоны. Это может привести к существенному отличию прочностных и других специальных характеристик металла шва и околошовной зоны от свойств основного металла. Поэтому в комплекс определения свариваемости входит проверка механических свойств металла шва и сварного соединения при различных температурах, а также стойкости против коррозии, износостойкости и других специальных характеристик. [c.144]

В зависимости от типа и назначения изделия видоизменяются и конкретизируются требования, предъявляемые к сварным соединениям. Поэтому их нельзя сформулировать в общем виде. Можно лишь утверждать, что любому сварному соединению должна быть обеспечена достаточная работоспособность при минимальной трудоемкости его изготовления. Под достаточной работоспособностью сварного соединения в большинстве случаев подразумевают сохраняемую в течение всего срока эксплуатации необходимую и достаточную прочность, выносливость и устойчивость при заданных виде нагружения и рабочей среде. Прочность сварного соединения определяется механическими свойствами металла шва и околошовной зоны, надлежащей для данных условий согласованностью свойств этих участков и основного металла, стойкостью против перехода в хрупкое состояние, конфигурацией шва и его размерами, наличием и характером дефектов. [c.172]

По механическим свойствам металла шва и сварного соединения электроды с рудно-кислым покрытием, как правило, относятся к типу Э42 (ГОСТ 9467—60). До недавнего времени электроды с рудно-кислым покрытием были наиболее массовыми. Наличие в покрытии значительного количества окислов железа и ферромарганца при сварке этими электродами обусловливает выделение в зону дыхания сварщика большого количества токсичных соединений марганца. В связи с повышенной токсичностью объемы вьшуска электродов с рудно-кислым покрытием в последние годы резко сократились. Их заменили электроды с рутиловым покрытием. [c.323]

Третья трудность состоит в необходимости получения металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом с механическими свойствами, равноценными или близкими к свойствам основного металла. Поскольку для повышения стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин ограничивают содержание в нем углерода и некоторых легирующих элементов, достигнуть равноценности шва с основным металлом в общем случае весьма затруднительно. Литой металл шва в отличие от катаных и кованых заготовок не подвергается обработке давлением — эффективному средству создания благоприятной структуры и повышения механических свойств металла. Термообработка сварного соединения должна быть возможно более простой и одинаковой для основного металла и металла шва. [c.530]

Сварные соединения, подвергающиеся после сварки только высокому отпуску, в случаях, если нельзя применить закалку конструкции или соединения после сварки, например, из-за опасности деформаций, но необходимо несколько повысить механические свойства металла шва и околошовной зоны и снять сварочные напряжения, прибегают к высокому или низкому отпуску [c.552]

Стабилизированные Ti стали 0Х17Т и Х25Т при кратковременном высокотемпературном нагреве (в том числе и сварочном) не имеют фазовых превращений, однако их механические свойства ухудшаются. Наиболее сильно снижаются значения ударной вязкости основного металла у зоны сварного шва, порог хладноломкости при этом сдвигается в область положительных температур. [c.22]

Технологию сварки для этих сталей выбирают из условий соблюдения комплекса требований, обеспечивающих прежде всего равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном соединении. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние, а деформация конструкции должна быть в пределах, не отражающихся на ее работоспособности Металл шва при сварке низкоуглеродистой стали незпачительно отличается по своему составу от основного металла — снижается содержание углерода и повышается содержание марганца и кремния. Однако обеспечение равнопрочности при дуговой сварке не вызывает затруднений. Это достигается за счет увеличения скорости охлаждения и легирования марганцем и кремнием через сварочные материалы. Влияние скорости охлаждения в значительной степени проявляется при сварке однослойных швов, а также в последних слоях многослойного шва. Механические свойства металла околошовной зоны подвергаются некоторым изменениям по сравнению со свойствами основного металла — при всех видах дуговой сварки это незначительное упрочнение металла в зоне перегрева. При сварке стареющих (например, кипящих и полуспокойных) низкоуглеродистых сталей на участке рекристаллизации околошовной зоны возможно снижение ударной вязкости металла. Металл околошовной зоны охрупчивается более интенсивно при многослойной сварке по сравнению с однослойной. Сварные конструкции из низкоуглеродистой стали иногда подвергают термической обработке. Однако у конструкций с угловыми однослойными швами и многослойными, наложенными с перерывом, все виды термической обработки, кроме закалки, приводят к снижению прочности и повышению пластичности металла шва. Швы, выполненные всеми видами и способами сварки плавлением, имеют вполне удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин из-за низкого содержания углерода. Однако при сварке стали с верхним пределом содержания углерода могут появиться кристаллизационные трещины, прежде всего в угловых швах, первом слое многослойных стыковых швов, односторонних швах с полным проваром кромок и первом слое стыкового шва, сваренного с обязательным зазором. [c.102]

Лавинообразное разрушение корпуса теплообменника, находившегося под действием внутреннего давления, произошло в ноябре 1987 г., при остановке технологической линии. В момент, предшествующий разрушению, потока среды в межтруб-ном пространстве аппарата не было, однако в корпусе сохранялось рабочее давление (вероятнее всего жидкой фракции). Теплообменник представлял собой горизонтальный цилиндрический аппарат с двумя неподвижными трубными решетками, сферическими днищами и компенсатором на трубной части. Он рассчитан на эксплуатацию с некоррозионной средой под давлением в корпусе 3 МПа, в трубной части 3,8 МПа при температуре -18 °С. Корпус, днища и трубные решетки аппарата изготовлены из стали 09Г2С. Размеры теплообменника длина (между трубными решетками) 5000 мм диаметр 1200 мм толщина стенки корпуса 20 мм. В соответствии с технологической схемой обвязки Т-231 теплообменник эксплуатировался при температуре-36 °С. На основании анализа результатов исследований установлено следующее. Зарождение и докритический рост трещины, вызвавшей разрушение корпуса теплообменника, произошли на оси кольцевого шва обечайки в зоне приварки штуцера входа этановой фракции. Трещина развивалась вдоль оси кольцевого шва, и при достижении критической длины (200 мм) произошел переход в лавинообразное разрушение с разветвлением трещины по трем направлениям вдоль шва и в обе стороны поперек оси шва по основному металлу. Химический состав и механические свойства основного металла 09Г2С корпуса теплообменника в основном соответствовали требованиям НД. Температура перехода материала днища (Т50) в хрупкое состояние по данным серийных испытаний составила -20 °С. Для материала обечайки она составляет от О до -20 °С. При температуре -40 °С вязкая составляющая в изломе отсутствовала. Механические свойства металла швов и сварных соединений отвечали требованиям, предъявляемым НД к качеству сварных соединений сосудов и аппаратов. [c.51]

Указанными способами с применением подогрева или искусственного охлаждения удается влиять на механические свойства металла различных зон и их размеры. В частности, можно уменьшить скорость охлаждения и степень закалки металла путем искусственного охлаждения уменьшить ширину разупрочнен-ных зон. Любые мероприятия, направленные на уменьшение разнородности свойств металла в различных зонах, способствуют повышению статической прочности сварных соединений. В неко -торых случаях, когда не удается ликвидировать зоны с низкими пластическими свойствами, шов выполняют пластичным с низким пределом текучести. В этом случае пластические деформации от нагрузок сосредоточиваются в зоне шва. [c.215]

К разрушающим методам контроля качества сварных соединений принято относить следующие испытания механические (на растяжение, изгиб, ударную вязкость и др.), металлографические, коррозионные, химические. Особо следует вьщелить так называемые безобраз-цовые испытания механических свойств металла. Например, на стыках труб действующих энергоблоков периодически в зоне сварного шва металл зачищают и осуществляют замер твёрдости, металлографические, рентгеноструктурные и другие испытания. При этом нарушают целостность материала, но не изделия в общем. [c.221]

Для сварных соединений характерна неоднородность механических свойств металла в различных зонах сварного соединения. Поэтому хладостойкость металла определяют в нескольких местах сварного соединения по вязкости при ударном изгибе надрезанных образцов. Надрез располагают в различных зонах. В многослойных швах возможна неоднородность свойств по высоте поперечного сечения вследствие различных условий охлаждения металла и сегрегации вредных примесей по мере укладки отдельных слоев. Соответственно образцы изготовляют из корневой, верхней и средней частей шва. Для швов, выполненных за малое число проходов, такое различие свойств, как правило, не наблюдается. В однопроходных швах, как указывалось выше, на сопротивляемость металла шва разрушению оказывает влияние направление кристаллитов, формирующееся в процессе его кристаллизации. Наиболее слабым участком обычно является ось шва. Располагая надрез по оси шва, свойства металла определяют по работе разрушения при движении трещины как по направлению сварки, так и в противоположном направлении. Непровар в шве создает концентрацию пластиче- [c.171]

Обш,им для всех случаев разрушений трубопроводов в процессе эксплуатации, имеющих вид разрывов в продольном направлении по основному металлу или в околошовной зоне продольного сварного шва трубы, является отсутствие заметного уменьшения толщины стенки трубы у кромок разрыва, а также отсутствие остаточной деформации по периметру трубы. По внешнему виду поверхности излома в средней части по длине трещины можно отметить характерную начальную (очаговую) зону разрушения. В этой зоне трещина имеет признаки разрушения без следов пластической деформации. Остальная часть трещины имеет следы пластической деформации в зоне дорыва. Механические свойства металла труб вблизи от линии разрыва и вдали от нее оказываются практически одинаковыми, находясь в пределах исходных нормативных характеристик. [c.144]

Легирование через проволоку более предпочтительно, так как обеспечивает повышенную стабильность состава металла шва. При сварке используют безокислительные низкокремнистые фторидные и высокоосновные флюсы, создающие в зоне сварки безокислительные или малоокислительные среды, способствующие минимальному угару легирующих элементов. Остатки шлака и флюса на поверхности швов, которые могут служить очагами коррозии сварных соединений на коррозионно- и жаростойких сталях, необходимо тщательно удалять. Тип флюсов предопределяет преимущественное использование для сварки постоянного тока обратной полярности. При этом достигается и повышенная глубина проплавления, Некоторые данные о механических свойствах металла сварных швов и соединений приведены в табл. 9.8 и 9.9. [c.369]

Кроме того, испытания микрообразцов позволяют определять свойства сварных соединений в пределах зоны теплового влияния и свойства материала самого шва, изучать свойства монокристаллов, исследовать влияние активных сред на механические свойства металла и сплавов и т. п. [c.67]

Основная задача термической обработки стыков труб малого диаметра (28—83 мм) и малой толш,ины стенки (менее 10 мм) заключается в получении однородной структуры сварного соединения с высокими механическими свойствами металла шва и околошовной зоны. Режи-,мы термической обработки приведены в тал. 5-1. [c.212]

Сварка выполняется электродной проволокой Св-ЮГСМТ или СВ-18ХМА (ГОСТ 2246—70) под флюсом АН-22 или АН-8М. Указанный режим и сварочные материалы обеспечивают получение качественного сварного соединения с требуемыми механическими свойствам металла шва и околошовной зоны. После термической обработки сварного соединения, состоящей из закалки в масле с температуры 880—910°С и последующего отпуска при температуре 510—550° С, механические свойства металла шва и околошовной зоны не уступают механическим свойствам свариваемого металла (табл. 99). [c.285]

Из таблицы видно, что механические свойства металла шва, выполненного электрошлаковой сваркой стали 16ГНМ проволокой Св-ЮНМ, даже после такой термообработки, как отпуск, полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к механическим свойствам самой стали. В последнее время появились сведения о том, что отпуска сварных соединений вполне достаточно и для восстановления свойств основного металла в зоне перегрева. Это означает, что сталь 16ГНМ обладает весьма важным достоинством [c.286]

Чтобы в металле шва и околошовной зоне не появились трещины, при обычной дуговой сварке сталей ЭИ415 и ЭИ712 прибегают к предварительному или сопутствующему подогреву до 400—500° С и немедленному отпуску сваренной детали. При электрошлаковой сварке этих сталей появление трещин исключается. Однако и при электрошлаковой сварке в металле шва и околошовной зоне образуются структуры, снижающие его пластические свойства. Поэтому сварные соединения на среднелегированных жаропрочных сталях, выполненные электрошлаковой сваркой, подвергаются закалке с последующим отпуском. После такой термообработки механические свойства металла шва и околошовной зоны полностью удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям (табл. 105). [c.294]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...