СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Коррозия оболочковых конструкций
Большая часть сварных конструкций, подверженных воздействию активных коррозионных сред, представляет собой конструкции оболочкового типа (реакторы, емкости, баллоны, трубопроводы). Коррозия определяется главным образом свойствами основного и присадочного металла, агрессивностью среды, условиями напряженного состояния и технологией сварки. Существенное влияние на коррозию оказывают также температура, кавитация и другие физические эффекты. Наиболее типичными формами коррозии являются сплошная, или общая, и местная. Местная коррозия может быть межкристаллитной; если она происходит в золе перехода от шва к основному металлу, ее называют ножевой.
Общая коррозия имеет место в низкоуглеродистых сталях и в сварных соединениях сталей, алюминиевых сплавов (АМгб, АД) в атмосферных условиях, в соленой воде и т. д. Общая коррозия оценивается уменьшением массы, глубиной коррозии, изменением механических свойств за данный отрезок времени.
Местная межкристаллитная коррозия развивается в аустенит - ных сталях и в их сварных соединениях, например в среде азотной кислоты при разных концентрациях; межкристаллитная коррозия наблюдается в сплавах и соединениях титана ВТ1-1, ОТ4 в различных средах, а также в низкоуглеродистых сталях в щелочных растворах.
Неоднородность поля напряжений, как правило, оказывает незначительное влияние на общую коррозию, но заметно интенсифицирует местные виды коррозии, наиболее опасным из которых является растрескивание. Переменные напряжения способствуют ускорению процесса растрескивания, при этом для коррозионноусталостного разрушения характерно образование многих усталостных трещин на поверхности оболочки, а не только в местах концентрации напряжений, как это обычно наблюдается при нагружениях в нейтральной среде.
Для конкретной среды и материала скорость роста трещины зависит от коэффициента интенсивности напряжений К и его размаха А К в пределах цикла нагружения — она возрастает по мере их увеличения. Так как К и А К зависят не только от условий цикла, но и от длины трещины /, то даже при сохранении параметров цикла а и Да неизменными с ростом длины трещины I величины К и А К растут. Поэтому увеличение трещины сопровождается повышением скорости ее роста, причем процесс коррозионного разрушения особенно ускоряется при приближении коэффициента к К критическому значению Klscc-
В сварных соединениях коррозионное разрушение происходит,, как правило, быстрее, чем в основном металле. Это объясняется тем, что сварные соединения неоднородны. Они могут иметь:
— структурно-химическую неоднородность: макронеоднородность, определяемую наличием в соединении различных структурных зон, и микронеоднородность вследствие наличия зерен включений;
— неоднородность напряженного состояния и пластического1 деформирования;
— геометрическую неоднородность вследствие наличия дефектов формы и внутреннего строения (непровары, трещины), вызывающих концентрацию напряжений. Устранение перечисленных видов неоднородности способствует повышению стойкости сварных соединений против коррозионного растрескивания. С этой целью используют различные мероприятия. Так, при сварке аустенитных сталей в зоне высоких температур возникает структурно-химиче - ская неоднородность вследствие выпадения из раствора хрома, переходящего в карбид хрома. Обеднение стали хромом понижает ее коррозионную стойкость. Для устранения этого явления в сталь вводят легирующие элементы (титан, ванадий), связывающие углерод в карбиды.
Неоднородность поля напряжений и пластических деформаций связана главным образом с наличием остаточных напряжений. Проведение отпуска значительно снижает сумму напряжений
(Овиош. нагр+Освар) В КОНСТРУКЦИИ И улучшает СОПрОТИВЛЄНИЄ КОр-
розионному растрескиванию. Коррозионная прочность существенно улучшается при снижении сварочных напряжений до уровня
0,25от. Поэтому сварные сосуды и оболочки, работающие в коррозионной среде, рекомендуется подвергать общему отпуску при температуре 500—600°С для снижения остаточных сварочных напряжений и восстановления пластических свойств. При изготовлении негабаритных оболочковых конструкций целесообразно подвергать местному отпуску замыкающие кольцевые швы, выполняемые на монтаже.
|
Рис. 21.17. Виды Т-образного шва |
|
использование технологиче - коррозионные трещины возникают в зоне сплавления, имеет смысл выполнять швы стыковых соединений Т-образной формы, как показано на рис. 21.17. При таком оформлении шва линия сплавления располагается почти параллельно растягивающему компоненту напряжения. Поэтому даже в случае возникновения коррозионной трещины в зоне сплавления она будет распространяться перпендикулярно растягивающему компоненту напряжения, т. е. по основному металлу, имеющему более высокое сопротивление росту трещины. Повышение коррозионной стойкости может быть получено применением защитных покрытий металлов: плакированием, металлизацией, нанесением гальванических покрытий, окраской. Нанесенные покрытия способствуют торможению разрывов пленок, что является часто очагом пониженных потенциалов и началом коррозионных разрушений. Расчет несущей способности сварных конструкций оболочкового типа с учетом эффекта коррозии производится согласно ГОСТ 14249—73. |
Устранение вредного влияния геометрической неоднородности обеспечивается рациональным проектированием. Следует избегать образования концентраторов напряжений. В частности, опасным дефектом являются щели, где легко развивается щелевая коррозия. В этом отношении стыковые соединения лучше нахлесточных и тавровых. Целесообразно применять различные методы обработки поверхности ультразвуком, прокаткой, обкаткой для образования сжимающих напряжений на поверхности, способствующих повышению стойкости против коррозии. Полезно ских приемов. Например, когда
