Сварные конструкции. Расчет и проектирование

ПОВЫШЕНИЕ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ И ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН

Различные металлы по-разному сопротивляются обра­зованию горячих и холодных трещин, и чаще всего основное внимание приходится уделять какому-нибудь одному виду. Многие металлы вообще не требуют специальных мер борьбы с трещинами при соблюдении обычных мер под­готовки основного металла и сварочных материалов перед сваркой, соблюдении рациональных режимов и т. п. Ре­шающее значение для борьбы с горячими трещинами в швах имеет выбор присадочного металла. Основной ме­талл также может быть улучшен без существенного изме­нения своего состава путем улучшения технологии его производства. Основная цель — повысить пластич­ность металла в температурном интервале хрупкости и уменьшить этот интервал.

Существуют приемы, с помощью которых воздействуют на уменьшение деформаций металла, протекающих в вы­сокотемпературной области. Так, для стыковых соединений листов принимают меры по уменьшению поперечных де­формаций удлинения, создавая закрепление на начальном и конечном участках шва. Необходимо иметь в виду, что при пересечении швом участков, в которых есть растяги­вающие напряжения, могут возникнуть повышенные де­формации удлинения, например при пересечении шва с неснятыми сварочными напряжениями или при переварке прихватки, в которой возникли большие растягивающие усилия в процессе сварки. Для устранения этих недостат­ков применяют предварительное перерезание этого участка (если позволяет конструкция), его подогрев непосред­ственно перед сваркой или изменение конструктивных решений. Следует избегать также концентраторов в зоне кристаллизующегося металла, например стыковых швов с непроваром, замковых соединений, сварки на остающейся подкладке.

Для борьбы с горячими и холодными трещинами кроме рационального выбора основного металла и присадочных материалов существенное значение имеет регулирование термического цикла в процессе сварки. Для предотвращения образования холодных трещин важна также послеевароч - ная обработка сварных соединений, в частности термиче­ская. Чем выше содержание углерода, тем ниже сопро­тивляемость образованию холодных трещин. В низколеги­рованных сталях с углеродом ниже 0,1. . .0,12% при уме­

ренном содержании водорода холодные трещины практи­чески не встречаются. Легирование стали ванадием, мо­либденом, титаном повышает сопротивляемость. Предва­рительная термическая обработка — отжиг для укруп­нения карбидов, изотермическая 'закалка с высоким отпуском и термомеханическая обработка — также повы­шает сопротивляемость сталей образованию хатодных трещин. В отношении химического состава металла шва сохраняются те же рекомендации, что и для основного металла. Если швы могут быть выполнены нз менее склон­ных к трещинам, чем основной металл, материалов, этим следует пользоваться.

Сварку некоторых высокопрочных сталей проводят аустенитными электродами, которые уменьшают перегрев зоны термического влияния и снижают в ней концентрацию диффузионного водорода. Прокалка электродов и флюсов, осушение защитных газов, предупреждение попадания влаги в зону сварки способствуют уменьшению количества водорода в шве и повышают сопротивляемость холодным трещинам.

Увеличение погонной энергии сварки уменьшает ско­рость охлаждения и в ряде случаев, например для низко­легированных сталей, благоприятно доя повышения со­противляемости холодным трещинам. Ограничением в дан­ном случае является чрезмерное увеличение зерна от перегрева, особенно доя некоторых среднелегированных сталей. То же относится и к предварительному подогреву. Более рационально проводить сопутствующий подогрев или вести многоваликовую сварку таким образом, чтобы не вызывать образование мартенсита.

Эффективным средством борьбы с холодными трещи­нами является отпуск сразу после сварки до начала их образования. Отпуск в данном случае изменяет структур­ное состояние металла и вызывает релаксацию напряжений I рода.