ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПОНЯТИЕ «СВАРИВАЕМОСТИ» МЕТАЛЛОВ

Под технологической свариваемостью данного металла или спла­ва понимается совокупность свойств основного металла, определяю­щих чувствительность к термическому циклу сварки и способность при выбранной технологии сварки образовывать сварное соединение со свойствами, которые удовлетворяют требованиям надежной экс­плуатации сварной конструкции.

Технологическая свариваемость зависит также от химического состава наплавляемого (электродного) металла, способа сварки и выбранных режимов, применяемых флюсов, покрытий, защитных газов, конструкции сварного узла и условий эксплуатации сварной конструкции. Под хорошей свариваемостью данного сплава или ста­ли понимают возможность получения равнопрочных сварных соеди­нений без трещин и снижения пластичности в металле шва и около - шовной зоны при обычной технологии сварки без применения специальных приемов (например, подогрева перед сваркой).

В зависимости от условий эксплуатации конструкции к свари­ваемости могут предъявляться дополнительные требования (высо­кая коррозионная стойкость, температура перехода металла зон сварного соединения в хрупкое состояние и т, д.). Естественно, что с усложнением условий эксплуатации конструкций увеличивается число требований, определяющих хорошую свариваемость. Иными словами, при оценке свариваемости должна учитываться тесная вза­имосвязь между свойствами материала, спецификой изготовляе­мой конструкции и технологией сварки. Эта совокупность значи­тельно усложняет методику определения свариваемости и делает однозначно невозможной разработку единой методики, учитывая комплексное понятие свариваемости. Поэтому для оценки сварива­емости проводят ряд испытаний, каждое из которых выявляет то или иное свойство. По направленности испытаний их можно раз­бить на три группы.

1. Определение стойкости металла различных зон сварного со­единения против образования горячих трещин. Здесь приме­няется целый ряд проб, позволяющих производить как каче­ственную, так и количественную оценку. Как правило, пробы для качественной оценки имеют различную жесткость, и оцен­ка производится визуальным осмотром контрольного шва или его излома.

Пробы для количественной оценки представляют собой спе­циальные образцы с поперечным или продольным швом, которые растягиваются в процессе сварки приложением внешней силы. Критерием оценки является величина ско­рости деформации образца, вызывающая образование тре­щин в сварном валике, наплавленном на образец во время его нагружения.

2. Оценка стойкости металла ЗТВ и шва против образования хо­лодных трещин. Здесь испытание также производится путем сварки проб различной жесткости при различных скоростях охлаждения металла ЗТВ, Далее производится контроль раз­личными способами на предмет обнаружения трещин. Счита­ется, что совокупность материалов, конструктивного оформ­ления сварного соединения и технологии, обеспечивающие отсутствие трещин на пробе, гарантирует их отсутствие и при сварке конструкции.

3. Определение стойкости металла против перехода в хрупкое состояние. Один и тот же металл может разрушаться по-разно­му - вязко или хрупко. И если первый вид разрушения норма­лен, так как он наступает после определенного повышения на­грузки и ему предшествует пластическая деформация, то второй вид характеризуется весьма высокой скоростью рас­пространения трещин практически без нарастания нагрузки. Это говорит о том, что существуют факторы, способствующие переходу металла из одного состояния в другое. К ним отно­сятся температура, скорость нарастания деформации и концен­трация напряжений. Проведенные на разных материалах ис­следования показывают, что сопротивление отрыву мало зависит от изменения температуры и скорости изменения де­формации, а сопротивление сдвигу эту зависимость явно де­монстрирует. При этом переход металла в хрупкое состояние наступает при определенной температуре (это и есть темпера­тура перехода металла в хрупкое состояние). Было показано, что одни и те же материалы в зависимости от температуры и

скорости нагружения могут находиться либо в пластическом, либо в хрупком состоянии. Любой надрез на металле повыша­ет предел текучести у корня надреза, увеличивает концентра­цию напряжений в его вершине и повышает температуру пере­хода металла в хрупкое состояние, что может способствовать разрушению конструкции при ее работе и при положительных температурах.

Существует ряд методик определения стойкости против перехо­да металла в хрупкое состояние, которые можно условно разделить на две группы:

1) определение температуры перехода металла в хрупкое состоя­ние (порога хладноломкости) путем испытания серии надре­занных образцов (при различной остроте надреза) на ударный изгиб при различных температурах;

2) определение порога хладноломкости специальных образцов, в той или иной степени имитирующих условия эксплуатации конструкции.

Существуют также комплексные методы испытаний стали на ее чувствительность к термическому циклу сварки, которые своей це­лью имеют выбор таких режимов сварки, которые обеспечивают по­лучение в ЗТВ металла, по своим свойствам отвечающего предъяв­ляемым требованиям (например, проба ИМЕТ или валиковая проба). Часто применяются пробы, определяющие служебные характеристи­ки металла шва, ЗТВ и сварного соединения в целом. На них опреде­ляются прочность, пластичность, коррозионная стойкость этих зон либо иные свойства в зависимости от условий эксплуатации данной конструкции.