Механические свойства и жаропрочность сварных соединений

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЖАРОПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ [c.180]

Сварные соединения из этой стали имеют высокие механические свойства и жаропрочность, если сталь перед сваркой имела мелкозернистую структуру. [c.173]

Условия работы сварных конструкций энергоустановок при высоких температурах предъявляют к сварным соединениям, кроме обеспечения должного уровня механических свойств, также требования сохранения необходимой жаропрочности и жаростойкости. Поэтому комплекс испытаний, обычно используемых для оценки жаропрочных материалов, является обязательным и для сварных соединений. В то же время особенности строения последних предъявляют при исследовании их работоспособности в условиях длительной эксплуатации при высоких температурах ряд дополнительных требований к методике испытаний и критериям оценки полученных результатов. Объем указанных испытаний и критерии оценки работоспособности зависят прежде всего от условий эксплуатации данной сварной конструкции. Основные требования к методике испытания сварных соединений приведены ниже. [c.21]

При разработке технологии сварки жаропрочных материалов особую трудность представляет, как правило, выбор сварочных материалов (электродов и сварочных проволок), обеспечивающих необходимые свойства металла шва. Для работы при высоких температурах металл шва, кроме необходимого уровня механических свойств и технологической прочности, должен обеспечивать также достаточную стабильность структуры и свойств при заданных температурах, обладать необходимым сопротивлением ползучести и жаростойкостью, а также рядом других свойств в соответствии с условиями работы данного узла. При этом критерии оценки пригодности того или иного типа сварочных материалов будут существенно зависеть от назначения данного узла конструкции. Так, например, для сварных конструкций камер сгорания газовых турбин пригодность тех или иных электродов будет определяться прежде всего жаростойкостью металла шва. Ряд сварных узлов турбин (рабочие лопатки, роторы и другие) могут работать под воздействием динамических знакопеременных напряжений. Поэтому для данных сварных соединений должна быть проверена их усталостная прочность. [c.21]

Аустенитные стали и сплавы работают в условиях самых различных температур, нагрузок и сред. Поэтому и к сварным соединениям этих сталей и сплавов предъявляются самые разнообразные требования, в зависимости от назначения сварной конструкции. Получение заданных механических свойств, требуемой жаропрочности, стойкости сварных швов против жидкостной или газовой коррозии определяется, естественно, прежде всего композицией шва, его структурой и термической обработкой. Но очень многое зависит и от технологии и техники сварки. [c.230]

Жаропрочные свойства (длительная прочность) сварных соединений в исходном до эксплуатации состоянии зависят от структуры основного металла - теплоустойчивой стали, а также от структурной, химической и механической неоднородности металла по зонам, обусловленной тепловыми условиями сварки и послесварочной термообработки. [c.73]

Кроме того, в исходном состоянии сварные соединения характеризуются неравномерной структурой металла шва и околошовной зоны. Этим определяется неравномерность и нестабильность их механических свойств и уровня жаропрочности. [c.205]

Сварные соединения после сварки имеют неоднородную структуру металла, что является следствием неравномерного нагрева различных зон сварного соединения. Поэтому механические (прочность, твердость, пластичность) и специальные (коррозионная стойкость, жаропрочность, хладостойкость) свойства различных зон сварного соединения становятся неодинаковыми. Такое положение усугубляется наличием остаточных сварочных напряжений, которые образуются при кристаллизации металла сварного шва. Эти напряжения могут вызвать нежелательные изменения формы и размеров сварных соединений и появление в них трещин, что приводит иногда к разрушению сварных соединений. Остаточные сварочные напряжения снижают также механические и специальные свойства сварных соединений. Поэтому для ответственных сварных соединений необходимы такие технологические операции, которые улучшают структуру и свойства сварных соединений. [c.205]

Применение конструкционных низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, теплоустойчивых и жаропрочных хромомолибденованадиевых, нержавеющих хромоникелевых сталей, биметаллов и композиционных материалов для изготовления аппаратов актуализирует проблему механической неоднородности. Механическая неоднородность, заключающаяся в различии механических характеристик зон (шва Ш, зоны термического влияния ЗТВ и основного металла) сварного соединения, является, с одной стороны, следствием локализованных температурных полей при сварке структурно-неравновесных сталей, с другой - применения технологии сварки отличающимися по свойствам сварочных материалов с целью повышения технологической прочности. [c.93]

Для ряда ответственных конструкций (сварные роторы, сварные конструкции лопаточного аппарата и т. п.), выполненных из новых марок легированных сталей, в целях проверки технологического процесса их изготовления вводится практика изготовления контрольных узлов, которые подвергаются разрезке с детальной проверкой качества всех сварных соединений и оценкой уровня их механических и жаропрочных свойств. Полученные результаты позволяют сделать окончательный вывод о пригодности разработанного технологического процесса. [c.97]

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]

В процессе длительной эксплуатации основной металл труб и сварные соединения сохраняют достаточную стабильность структуры и высокий уровень жаропрочных свойств, длительной пластичности и кратковременных механических свойств. [c.321]

К группе жаропрочных относятся стали, обладающие способностью сохранять высокие механические свойства при повышенных температурах. Наибольшее значение при этом для сварных соединений имеют сопротивление сталп ползучести и ее способность в течение длительного времени выдерживать заданную нагрузку (длительная прочность). [c.93]

Свариваемость также зависит от склонности к изменению структуры в переходной зоне сварного соединения и образования в этой зоне закалочной структуры. Свариваемость характеризуется и способностью сохранения сварным соединением специальных физических, механических свойств основного металла (жаропрочности, коррозионной стойкости и др.). [c.16]

При сварке аустенитных сталей, многих жаропрочных сплавов и титана механические свойства сварных соединений не уступают свойствам основного металла. [c.41]

В результате этих явлений не только снижаются механические свойства сварных соединений, но ухудшаются и другие их служебные характеристики (плотность, антикоррозионные свойства, жаропрочность и т. д.), а иногда наблюдается изменение свойств во времени (старение). Это может сделать сварное соединение не пригодным к службе. [c.220]

В соответствии с изменением механических свойств меняются и жаропрочные свойства сварных соединений, оцениваемые по. результатам испытания на длительную прочность. Последние приведены в табл. 7 и на фиг. 21 и 22. [c.46]

В современных сварных конструкциях нередко применяют различные по составу алюминиевые сплавы. В одних случаях это обусловлено технологическими особенностями получения используемых полуфабрикатов листов, профилей, поковок, штампованных заготовок и проволоки. В других — решающую роль при выборе сплава играют условия работы соединяемых элементов, которые определяют требования к их прочности и жаропрочности, пластичности и коррозионной стойкости, теплопроводности, электропроводимости, сопротивлению изнашиванию и др. эксплуатационным свойствам. Характерное для соединений разноименных алюминиевых сплавов существенное различие в составе металла шва, зон сплавления и термического влияния затрудняет улучшение их свойств. В результате механические, коррозионные и другие свойства соединений разноименных сплавов имеют более низкие значения, чем те же показатели соединений одноименных сплавов. Кроме того, полученный при сварке двух различных сплавов состав металла шва, как правило, обладает повышенной склон- [c.29]

Жаропрочность рассматриваемых сварных соединений определяется уровнем рабочих температур и длительностью эксплуатации. При температурах ниже 300—350 °С, когда эффект ползучести не реализуется и прочность не зависит от длительности нагружения, свойства сварных соединений разнородных сталей могут оцениваться по уровню их механических свойств при заданной температуре с учетом возможного влияния поля внутренних напряжений. [c.436]

Таблица VI.21 Механические свойства сварных швов и соединений, выполненных дуговой сваркой в углекислом газе на жаропрочных высокохромистых сталях и их комбинированных соединений с перлитными (средние значения в состоянии после отпуска)

В табл. 1.21 приведены механические свойства сварных швов и соединений высокохромистой жаропрочной стали и ее комбинированных соединений с перлитными. [c.409]

Свариваемость легированных сталей оценивается не только возможностью получения сварного соединения с физико-механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, но и возможностью сохранения специальных свойств коррозионной стойкости, жаропрочности, химической стойкости, стойкости против образования закалочных структур и др. Большое влияние на свариваемость стали оказывает наличие в ней различных легирующих примесей марганца, кремния, хрома, никеля, молибдена и др. [c.272]

Указанные покрытия обеспечивают наиболее высокое качество шва, стойкость сварных соединений против трещинообразования и удовлетворительный уровень механических свойств и жаропрочности. Электроды с покрытием рудно-кислого типа являются менее качественными и используются для сварки изделий из малоуглеродистой стали и малонапряженных конструкций из хромомолибденовой стали относительно небольшой толщины. По уровню жаропрочности металл шва, выполненный этими электродами, уступает швам, сваренным электродами с фтористо-кальциевым покрытием. [c.27]

Оптимальные механические свойства жаропрочных 5—6- и 11—13%-ный хромистых сталей и их сварные соединения получают только после двойной термообработки закалки или нормализации с последующим отпуском-. Длительный нагрев хромистых сталей и сварных швов с содержанием более 15% Сг в интервале температур 400—550° С сообщает им так называаемую 475-градусную отпускную хрупкость, а в интервале температур 650— 800° С в них образуется а-фаза. [c.618]

Свариваемость стали принято оценивать по следующим показателям склонность металла шва к образованию горячих и холодых трещин склонность к изменению структуры в околошовной зоне и к образованию закалочных структур физико-механические свойства сварного соединения соответствие специальных свойств (жаропрочность, износостойкость и др.) сварного соединения техническим условиям. [c.39]

Из двойных систем наиболее перспективна система Ni —51. На выбранных оптимальных режимах сваривали также разнородные жаропрочные сплавы. Прочность стыковых соединений находилась на уровне прочности более слабого сплава, В работе [13] для сварки сплава ХН65ВМТЮ (ЭИ893) использовали хромо-никель-палладиевый сплав. Исследования проведены на сварных соединениях цилиндрических заготовок размером 0 22 X 65 мм, сваренных прессовой сваркой-пайкой по технологии, разработанной в ИЭС им. Патона под руководством Л. Г. Пузрнна. Свойства сварных соединений в состоянии одинарной стабилизации после сварки 1073 К (12 ч) имели весьма низкие значения, особенно пластичность. Применение после сварки диффузионного отжига по режиму многоступенчатого старения 1273 К (4 ч)—> 1173 К (8 ч)—> 1123 К (15 ч) позволило заметно улучшить свойства сварных соединений, а при 1023 К они были на уровне норм механических свойств основного металла. Повышение свойств сварных соединений после диффузионного отжига обусловлено рассасыванием материала промежуточной прослойки и упрочнением ее дисперсными фазами за счет основного металла. Одним из важнейших показателей жаропрочности сварных соединений никелевых сплавов является предел длительной прочности, т. е. то мак- [c.181]

Контактная сварка углеродистых и легированных жаропрочных сталей ведется методом непрерывного оплавления. Этот метод малочувствителен к колебаниям сетевого напряжения и обеспечивает более высокое качест во сварного соединения и стабильность его механических свойств [Л. 64]. На котлостроительных заводах для сварки труб поверхностей нагрева широко используется специализированная сварочная машина ЦСТ-200 конструкции ЦНИИТМАШ. [c.186]

В соответствии с изменением механических свойств меняются и жаропрочные свойства сварных соединений, оцениваемые по результатам их испытания на длительную прочность. При высокой исходной прочности заготовок и низком отпуске после сварки при 700° С — 5 ч кривые длительной прочности сварных соединений идут выше соответствующих кривых высокоотпущенного состояния (рис. 112, б). По уровню прочности сварные соединения низкоотпущенных вариантов на 10—15% ниже прочности основного металла, обработанного по тому же термическому режиму. При длительности до разрушения в пределах 10 ч изломы проходят пластично при удовлетворительной величине относительного сужения. В то же время, когда длительность испытания составляет уже несколько тысяч часов, пластичность образцов резко снижается и их разрушение становится хрупким. Поэтому обработка стали и сварного соединения на высокую прочность может рекомендоваться лишь применительно к установкам кратковременного действия со сроком работы до нескольких тысяч часов. В этом случае, несмотря на имеющееся разупрочнение сварного соединения, абсолютное значение его прочности будет достаточно высоким при сохранении удовлетворительной пластичности. [c.207]

Таким образом, на жаропрочные свойства сварных соединений хро-момолибденованадиввых сталей и стабильность жаропрочных свойств в процессе их длительной эксплуатации многофакторное влияние оказывают исходная структура и свойства свариваемых сталей, тепловые условия сварочно-термической технологии (определяющие структурную и механическую неоднородность металла по зонам), а также условия эксплуатации при ползучести. [c.78]

Восстановительная термическая обработка (ВТО) является эффективным способом продления срока службы длительно эксплуатирующихся паропроводов (включая сварные соединения) за счет регенерации структуры, устранения микроповрежденности и улучшения кратковременных механических и жаропрочных свойств металла [21, 22]. Промышленное применение ВТО на ТЭС началось в последней четверти XX века, распространялось на паропроводы из сталей 12Х1МФ, 15ХМ, 12МХ и 20. В настоя- [c.288]

Развитие техники непрерывно выдвигает перед наукой о прочности конструкционных материалов новые проблемы и задачи. Это обусловлено тем, что общая тенденция в осуществлении технических замыслов и проектов всегда предусматривает использование материалов и сварных соединений с заданными физико-механическими свойствами — прочностью и пластичностью, жаропрочностью и хладностойкостью, трещино-стойкостью (способностью материала тормоЗить распространение в нем трещины), ударной вязкостью, необходимым сопротивлением малоцикловому или многоцикловому разрушению и т. п. Изучение этих свойств является основной частью разработок в области создания новых материалов, совершенствования технологических процессов их производства и обработки, а также в области определения ресурса работы элементов конструкций. [c.5]

Нержавеющие и жаропрочные сплавы благодаря наличию в них большого количества легирующих элементов являются хорошо раскисленными. Механические свойства сварных соединений этих сплавов весьма высокие. Сварка вольфрамовым электродом производится переменным и постоянны.м током прямой полярности. Присадочная проволока выбирается по металлургическим и технологическим сзойства т, например сталь 1Х18Н9Т сваривается на теплоотводящих медных подкладках с применением присадочной проволоки Св-06Х19Н9Т. [c.317]

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]

В условиях строительно-монтажного производства местная термическая обработка сварных соединений снижает уровень остаточных сварочных напряжений и улучшает структуру металла шва и околошовной зоны с повышением и стабилизацией механических и специальных (жаропрочность, коррозиониостойкость и др.) свойств стали. [c.669]

Жаропрочные сплавы на железоникелевой основе, например ХН62БМКТЮ-ИД, служат для изготовления турбинных лопаток и дисков. При сварке плавлением в сварном шве, околошовной зоне и основном металле нередко образуются горячие и холодные трещины, изменяется структурное состояние и вследствие этого ухудшаются механические свойства соединений. [c.172]

Иногда при изготовлении особо ответственных сварных узлов (например, роторов газовых турбин) наряду со сваркой штатных конструкций производится сварка контрольных образцов натурных размеров теми же сварщиками в одинаковых условиях. После прохождения операций сборки, сварки и термической обработки контрольные образцы разрезаются для проведения макро- и микрообследования с испытаниями механических свойств в раз-лпч ом термическом состоянии и определения жаропрочных свойств сварных соединений. Осуществление контрольных операций в подобнь1х масштабах может быть оправдано только при освоеннп сварки новых материалов для первых образцов новых машин. [c.225]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...