СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Трещины повторного нагрева

6.6.1. Природа и причины образования трещин

Трещины повторного нагрева образуются в процессе высокого отпуска сварных соединений с целью снятия сварочных напря­жений. Они характерны для низколегированных и легирован­ных сталей, в особености для перлитных жаропрочных Сг — — Mo—V сталей. Трещины представляют межкристаллическое разрушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интер­вал температур растрескивания 500—700 °С.

Образование трещин связывают с локальной пластической деформацией ползучести, обусловливающей релаксацию (сня­тие) сварочных напряжений. Нагрев и выдержка в критиче­ском интервале температур приводят к выделению мелкодис­персных частиц карбидов в теле зерен. Упрочнение последних способствует развитию пластической деформации преимущест­венно в приграничных областях зерен. В результате относи­тельного смещения зерен на их стыках появляются пики ми­кронапряжений, которые являются причиной зарождения оча­гов микротрещин. Образование микротрещин облегчается се­грегацией примесей на границах зерен, снижающих их когези­онную прочность (прочность сцепления).

Склонность к трещинам повторного нагрева зависит от со­става стали, микроструктуры ЗТВ и величины остаточных сва­рочных напряжений. Наличие в составе Сг, Mo, V, а также Си, Ті, Nb и примесей Р, S, Sn, As, Sb и др. способствует появле­нию склонности к растрескиванию.

Меры предотвращения трещин повторного нагрева предус­матривают выбор рационального легирования стали, особенно уменьшение до возможного минимума содержания Мо и V, сни­жение уровня остаточных напряжений в сварных узлах и по­вышение температуры отпуска свыше 700 °С.

6.6.2. Способы и критерии оценки

Расчетные методы. Потенциальную склонность сталей к трещи­нам повторного нагрева при высоком отпуске сварных конст­рукций ориентировочно оценивают с помощью параметрических уравнений.

Одно из них [2] имеет вид: AGL = Cr + 3,3Mo-f 8,1V4- ЮС—2, где символы легирующих элементов означают их содержание в %.

Если параметр AGL>2, то при высоком отпуске возможно образование трещин повторного нагрева.

Технологические пробы. Качественную оценку склонности к трещинам повторного нагрева получают путем ис­пользования жестких технологических проб типа «Тэккен», ко­торые после сварки подвергают высокому отпуску в течение 5—15 ч. Подобные испытания выполняют с использованием проб других конструкций, в которых сварные соединения же­стко закрепленных элементов имеют высокие сварочные напря­жения. В указанных пробах металл ЗТВ испытывается в ре­жиме релаксации напряжений. По результатам испытаний исследуемые стали разделяют на склонные и не склонные к тре­щинам.

Машинные испытания. Метод Винкиера [2] (стан­дарт СЭВ 01.106.18—87) предусматривает испытание образцов основного металла диаметром 6 мм, которые после имитации сварочного термического цикла в процессе повторного нагрева и выдержки при температурах высокого отпуска (500—600 °С) деформируются со скоростью 0,5—0,05 мм/мин до разру­шения.

За показатель сопротивляемости трещинам принимается относительное сужение ф. На основании анализа полученных ре­зультатов установлено, что особо высокая потенциальная склон­ность к трещинам соответствует ф<5°/о, а отсутствие склон­ности к трещинам при ф>20%. Однако эти показатели не по­зволяют судить об образовании трещин в конкретных сварных соединениях при их отпуске.