Вы здесь

Зварюваність високоміцних сталей при ремонті конструкцій тривалого терміну експлуатації.

Автор: 
Позняков Валерій Дмитрович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2009
Артикул:
3509U000411
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛА ЗТВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

Способность конструкционных высокопрочных сталей свариваться является важной характеристикой, определяющей возможность получения сварных соединений обладающих равнопрочностью и высокой сопротивляемостью замедленному и хрупкому разрушениям. Применительно к сварке в условиях ремонта, когда соединения жесткого закреплены и в них формируются высокие сварочные напряжения, это обозначает последовательное изучение свойств металла зоны термического влияния и швов под воздействием термических, деформационных и термодеформационных циклов, а также определение условий сварки, при которых исключается возможность образования в сварных соединениях трещин, а металл на участке перегрева ЗТВ сохраняет необходимую пластичность, прочность и хладостойкость.

2.1. Изменение предела текучести металла на участке перегрева ЗТВ высокопрочных бейнитно-мартенситных сталей от температуры
Главная проблема при сварке высокопрочных сталей связана с предотвращением образования в сварных соединениях холодных трещин. Существенное влияние на этот процесс оказывает структура металла шва и ЗТВ, концентрация диффузионного водорода, сварочные напряжения в соединениях. Исследователями всесторонне изучены две из трех основных причин замедленного разрушения - влияние водородного и структурного факторов. При этом также, по возможности, учитывалось воздействие на этот процесс и остаточных сварочных напряжений.
Изучение влияния сварочных напряжений на образование и развитие в сварных соединениях высокопрочных сталей холодных трещин долгое время сдерживалось, что было связано с трудностями определения остаточных напряжений физическими методами контроля, что обусловлено высокой твердостью металла шва и ЗТВ, а также сложными структурными превращениями, происходящими в них при охлаждении [60, 120, 231]. Чтобы использовать расчетные методы оценки напряженно-деформированного состояния сварных соединений требуется знать зависимость изменения предела текучести металла от температуры. Необходимо также учитывать тот факт, что упрочнение металла ЗТВ легированных сталей в зависимости от скоростей охлаждения происходит по-разному, а переход металла сварных соединений из пластичного в упругое состояние может реализовываться при более высокой, чем 600 оС, температуре. Современные методы оценки изменения свойств металла от температуры в условиях непрерывного охлаждения сварных соединений (имитациях термических циклов сварки, высокотемпературных исследований, дилатометрии и т.п.) делают возможным проведение таких исследований. Учитывая такие возможности были выполнены дополнительные исследования ранее изученных [192 - 194, 219, 220] высокопрочных сталей с ?0,2 = 590...980 МПа марок 12ГН2МФАЮ, 14ХГ2САФД, 17Х2М, 08Х4Н2М, 12ГН3МФАЮДР, 14ХГН2МДАФБ и 12ХГН2МФБДАЮ (табл. 2.1) с позиций анализа развития температурных и структурных упруго-пластических деформаций, происходящих в металле на участке перегрева ЗТВ под воздействием структурных превращений и изменения предела текучести в зависимости от температуры при разных скоростях охлаждения сварных соединений.
Характер изменений структуры в металле при нагреве - охлаждении образцов и вызванные ими деформации изучали по результатам дилатометрических исследований. Для этого образцы, подготовленные из выше перечисленных сталей, размерами 1х4х30, 1,5х4х40, 1,5х4х60 и 2х7х90 мм, а в некоторых случаях (при проведении исследований на установке "Gleeble 3800") цилиндрические образцы диаметром 6,0 мм и длиной 86 мм, нагревали в быстродействующем дилатометре (рис.2.1) до температуры 1350 0С со скоростью 150 0С/c. Затем они охлаждались в соответствии с заданными термическими циклами, характерными для базовых режимов дуговой сварки высокопрочных сталей, со скоростью, изменяющейся от W6/5 = 5,0 0C/c до W6/5`= 40,0 0C/c.
Специальные датчики дилатометра фиксировали изменение длины исследуемых образцов при заданной базе исследований , что позволяло рассчитывать величину относительной деформации () для каждого конкретного
Таблица 2.1
Химический состав и механические свойства исследуемых сталейМеханические свойстваKCV, Дж/см230266534538927tисп, оС-40-40-40-40-40-40-40?, %21201717171916?в, МПа730740771810880887890?0,2, МПа640635702680789821826Массовая доля элементов в металле, %P0,0240,0190,0140,0150,0140,020,018S0,0280,0150,0060,0090,0080,0040,014Al0,100,08---0,060,050,020,03Ti---0,03---------------Nb------------0,04---0,03V0,070,08------0,140,050,08Cu---0,39---0,280,420,400,55Mo0,190,030,300,490,240,330,53Ni1,500,160,112,041,943,081,63Cr0,500,441,553,451,15---0,76Mn1,201,420,600,451,301,261,11Si0,500,570,200,350,250,230,41C0,120,130,190,100,140,120,13
Сталь12ГН2МФАЮ14ХГ2САФД17Х2М08Х4Н2М14ХГН2МДАФБ12ГН3МФАЮДР12ХГН2МФБДАЮ
варианта исследуемой стали или скорости охлаждения. На прямолинейных участках дилатометрической кривой относительная деформация, вызванная нагревом - охлаждением образцов, определялась через каждые 50 0С, а на участках, где она происходила в результате структурных превращений и имела нелинейную зависимость - через каждые 5-10 оС. За ноль на графиках принимали температуру начала нагрева образцов. Обработка данных дилатограмм выполнялась в соответствии с методикой, изложенной в работе [103].

Рис. 2.1. Камера комплекса "GLEEBLE-3800" оснащенная высокоскоростным индукционным дилатометром

Как показали исследования, при нагреве образцов объем металла увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Деформирование усложняется при и превращениях. Так, при нагреве образцов до температуры ?720 оС в них отмечено фазовое превращение, в результате которого в металле образовался ау