Основы дуговой сварки

Растрескивание, снимающее напряжения

Тепловая обработка после сварки (PWHT) обычно выполняется для снижения остаточных напряжений, удаления диффузного водорода и закаливания твердых трансформационных микроструктур сварного шва. Таким образом, она позволяет предотвратить хрупкие изломы и добиться желаемых свойств изделия. Однако PWHT может иметь ряд негативных эффектов, в частности, растрескивание, снимающее напряжения (растрескивание SR).

Растрескивание, снимающее напряжения, может стать поблематичным в частности при тепловой обработке после сварки высокопрочных сталей, термостойких низколегированных сталей и нержавеющих сталей. На Иллюстрации 1 показан типичный пример растрескивания, снимающего напряжения, в сварочном шве на высокопрочной стали марки 780-Mpa, подвергнутом тепловой обработке при температуре 600°C в течение двух часов после сварки. Вероятно, представленная здесь микроскопическая трещина была вызвана ползучестью металла во время снятия остаточных напряжений при высоких температурах, в особенности в крупнозернистой части зоны термического влияния (HAZ) на границе наружной поверхности сварного шва, где концентрируются остаточные напряжения. Эта трещина проходит там, где располагались границы аустенитных зерен HAZ.

Иллюстрация 1: Типичное растрескивание, снимающее напряжение, в сварном шве на высокопрочной стали 780-MPa (PWHT: 600°C × 2 часа) [Источник 1]

Иллюстрация 1: Типичное растрескивание, снимающее напряжение, в сварном шве на высокопрочной стали 780-MPa (PWHT: 600°C × 2 часа) [Источник 1]

Склонность пределенных типов стали к образованию трещин, снимающих напряжение, определяется температурой тепловой обработки после сварки (PWHT) и легирующего элемента. На Иллюстрации 2 показано, как склонность к образованию трещин, снимающих напряжение, зависит от определенных легирующих элементов, содержащихся в протестированных образцах сталей, и от температуры термической обработки после сварки (PWHT). Здесь четко показано, что склонность к образованию трещин наиболее велика при температуре 600°C. Считается, что это вызвано затвердеванием кристаллических зерен легирующего элемента при выделении карбидов, что снижает прочность границ кристаллов.

Иллюстрация 2: Склонность к образованию трещин, снимающих напряжения, для хромово-молибденовой стали (0,16%C, 0,30%Si, 0,60%Mn, 0,99%Cr, 0,46%Mo) в зависимости от темпертатуры тепловой обработки после сварки (PWHT) и добавочных легирующих элементов при тестировании на растрескивание у-образного шва [Источник 2]

Иллюстрация 2: Склонность к образованию трещин, снимающих напряжения, для хромово-молибденовой стали (0,16%C, 0,30%Si, 0,60%Mn, 0,99%Cr, 0,46%Mo) в зависимости от темпертатуры тепловой обработки после сварки (PWHT) и добавочных легирующих элементов при тестировании на растрескивание у-образного шва [Источник 2]

Ито и Наканиси [Источник 1] предлагают индекс подверженности образованию трещин, снимающих напряжения - PSR (%) = Cr + Cu + 2Mo + 10V +7Nb + 5Ti – 2, где пределы содержания легирующих элеметов составляют 1,5%Cr макс., 0,10-0,25%C, 1,0%Cu макс., 2,0%Mo макс., 0,15%V макс., 0,15%Nb макс. и 0,15%Ti макс. Считается, что если PSR выше нуля, то это может привести к образованию трещин, снимающих напряжение.

Для предотвращения трещин, снимающих напряжение, могут быть приняты следующие меры:
(1) Выбор стали, менее подверженной растрескиванию, с учетом, в частности, индекса PSR.
(2) Улучшение крупнозернистой структуры зоны термического влияния HAZ на границе наружной поверхности сварного шва путем применения технологии сварки закаливающими валиками.
(3) Покрытие сварочного металла для более гладкого переноса его на поверхность основного металла или удаление усиления сварочного металла для плотного прилегания к поверхности основного металла, чтобы свести к минимуму или устранить участок концентрации напряжения.
(4) Избежание нахлестки углового шва на стыковой шов для предотвращения излишних остаточных напряжений и концентрации напряжения.
(5) Избежание соединения компонентов с большой разницей в толщине для предотвращения высокой концентрации напряжения.

» Источники «

[1] Х. Судзуки и др. Металлургия сварки, Издательство Sanpo Pub. Inc.
 [2] Х. Икава и др. Сварка жаропрочных сталей, Издательство Sanpo Pub. Inc.


Верх страницы

ЦЕНТР ОБРАЗОВАНИЯ

Cварка руководство Технические новинки промышленность видео KOBELCO ARC over the last decade (2008~)