Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением

Холодные трешины в шве образуются, главным образом, при повышенном содержании в металле шва углерода и легирующих элементов, близком к содержанию их в основном металле
...
Это бывает редко, так как с целью повышения стойкости металла шва против образования кристаллизационных трещин содержание углерода в шве обычно устанавливают более низким, чем в основном металле
...
Основным видом холодных трещин в сварных соединениях являются околошовные трещины, в связи с чем условия и причины их образования изучены достаточно подробно
...
Кроме температуры возникновения, внешнего вида и расположения в соединении важнейшей отличительной чертой холодных трещин является их задержанное зарождение и замедленное развитие
...
Они возникают по истечении некоторого времени после окончания сварки и затем медленно, на протяжении нескольких часов и даже суток, распространяются в металле
...
Факторы, понижающие сопротивляемость сварных соединений образованию холодных трещин, ускоряют их зарождение и развитие, а факторы, повышающие эту сопротивляемость, замедляют
...
Большое разнообразие условий для возникновения холодных трещин в реальных сварных конструкциях приводит к тому, что в одних случаях макроскопические холодные трещины появляются через несколько минут после сварки, а в других — после нескольких часов и суток
...
Они могли образоваться только вследствие развития начальных микротрещин, возникших в соединении в первые часы после сварки и затем прекративших свой рост ввиду недостаточной величины сварочных напряжений или других причин
...
Если же в соединении при сварке накопилась большая энергия упругой деформации, то после начального периода замедленного развития холодная трещина растет мгновенно
...
При испытании на растяжение поперечных образцов сварного соединения, склонного к образованию отколов, разрушение происходит вне околошовной зоны по основному металлу или шву при весьма высоких напряжениях
...
Понадобились многолетние исследования, прежде чем были выяснены основные закономерности образования холодных трещин при сварке и было установлено, что основными факторами, определяющими их возникновение и развитие в сварных соединениях, являются закалочные явления, суммарные напряжения
...
В соответствии с водородной гипотезой основным фактором, определяющим стойкость околошовной зоны против образования трещин, является водород, поступающий в околошовную зону из металла шва
...
Гипотеза основывалась на экспериментальных фактах, свидетельствующих о том, что применение низководородных и аустенитных электродов приводит к заметному повышению сопротивляемости соединений образованию отколов
...
Здесь, скапливаясь в микропустотах и несовершенствах атомной решетки и превращаясь из атомарного в молекулярный, он создает громадное давление, под действием которого и происходит разрушение металла, т
...
Высокую сопротивляемость образованию околошовных трещин соединений с аустенитным швом объясняли тем, что швы с аустенитной структурой в условиях сварочного термического цикла удерживают практически весь водород и перемещения водорода в околошовную зону не происходит
...
В соответствии с водородной гипотезой основным фактором, определяющим стойкость околошовной зоны против образования трещин, является водород, поступающий в околошовную зону из металла шва
...
Гипотеза основывалась на экспериментальных фактах, свидетельствующих о том, что применение низководородных и аустенитных электродов приводит к заметному повышению сопротивляемости соединений образованию отколов
...
Наряду с этим имеются многочисленные сведения о значительном повышении стойкости околошовной зоны против образования трещин при снижении содержания водорода в металле шва
...
Таким образом, водород в одних случаях существенно влияет на стойкость околошовной зоны против образования трещин, в других же, например при сварке среднелегированных сталей аустенитной проволокой, его роль второстепенна
...
Это позволяет заключить, что водород не является главным и тем более единственным фактором, определяющим образование холодных трещин в сварных соединениях
...
Его влияние на их образование необходимо рассматривать совместно с действием других факторов, обусловленных преимущественно закалочными явлениями в околошовной зоне и сварочными напряжениями
...
Закалочная гипотеза холодных трещин основана на большом экспериментальном материале исследований закалочных явлений в металле вообще и в сварных соединениях в частности
...
В процессе охлаждения в околошовной зоне сварного соединения закаливающихся сталей образуется характерная мартенситная структура металла и сложное напряженное состояние, обусловленное суммированием сварочных и структурных напряжений
...
Для большинства конструкционных сталей, при сварке которых наблюдается образование холодных трещин, структурные превращения в околошовной зоне заканчиваются в основном при охлаждении до температур порядка
...
Такое распределение продольных напряжений обусловлено значительным увеличением объема металла околошовной зоны, непосредственно граничашего со швом, вследствие мартенситного преврашения
...
Замедленное разрушение происходит вследствие снижения прочности некоторых металлов под влиянием длительного статического нагружения при близких к комнатным температурах
...
Такое распределение продольных напряжений обусловлено значительным увеличением объема металла околошовной зоны, непосредственно граничашего со швом, вследствие мартенситного преврашения
...
Исходя из замедленного характера разрушения сварных соединений и учитывая приведенные выше сведения о напряженном состоянии и структуре околошовной зоны, способствующих такому разрушению, зарождение и развитие холодных трещин можно описать следующей схемой
...
Еще в процессе завершения структурных превращений крупнозернистый металл околошовной зоны с грубыми мартенситными иглами, как бы подготовленный к замедленному разрушению по границам зерен, подвергается воздействию сложнонапряженного состояния
...
Исходя из замедленного характера разрушения сварных соединений и учитывая приведенные выше сведения о напряженном состоянии и структуре околошовной зоны, способствующих такому разрушению, зарождение и развитие холодных трещин можно описать следующей схемой
...
Еще в процессе завершения структурных превращений крупнозернистый металл околошовной зоны с грубыми мартенситными иглами, как бы подготовленный к замедленному разрушению по границам зерен, подвергается воздействию сложнонапряженного состояния
...
Направление дальнейшего развития зародившейся трешины зависит от способности металла того или иного участка сварного соединения противостоять ее развитию, а также от конкретного сочетания продольных и поперечных напряжений и, в частности, от величины перепада напряжений на границе шов
...
Образованию отрывов в соединениях легированных сталей с аустенитным швом помимо перепада напряжений и наличия крупных зерен в околошовной зоне способствуют низкая пластичность и прочность зоны сплавления
...
Кроме того, металл околошовной зоны вблизи шва часто ослабляется развитием высокотемпературной химической неоднородности и неблагоприятным видоизменением неметаллических включений, обусловленным нагревом до высоких температур, близких к точке плавления
...
Образование поперечных трешин также начинается в околошовной зоне на участке перегрева и обычно свидетельствует о высоком уровне продольных напряжений в соединении
...
В сравнительно редких случаях, преимушественно в соединениях с многослойными швами, поперечные холодные трешины могут зарождаться в околошовной зоне на некотором расстоянии от участка перегрева, в местах, где развиваются весьма высокие напряжения растяжения
...
Зародышами холодных трещин могут стать неметаллические включения при их неблагоприятных форме, химическом составе и расположении, а также горячие трещины — надрывы, возникающие в участке крупного зерна околошовной зоны
...
В результате неизбежного нагрева этого участка до температур, близких к солидусу, в нем происходят значительные изменения исходных неметаллических включений основного металла
...
Отмеченные изменения происходят в наибольшей степени в тех участках соединения, где максимальный перегрев околошовной зоны сочетается с высокими временными напряжениями растяжения при температурах, близких к солидусу
...
При помощи электрошлакового и электроннолучевого переплавов можно существенно уменьшить общее количество неметаллических включений в основном металле, предельно ограничить содержание легкоплавких включений сульфидного происхождения и перевести их в более тугоплавкие соединения, а также достичь равномерного и мелкодисперсного распределения неметаллических включений в металле
...
Если наплавку выполнить металлом такого же химического состава, что и металл кромок, то стойкость соединения против образования холодных трещин обычно на
...
Если же применить наплавку незакаливающимся металлом, например аустенитным, то можно почти полностью устранить опасность возникновения в соединениях холодных трещин
...
Изложенное позволяет, с точки зрения закалочной гипотезы, объяснить влияние многочисленных и разнообразных факторов на стойкость соединений против образования холодных трещин
...
Все факторы, вызывающие упорядочение атомного строения по границам зерен, затрудняющие образование сдвигов по этим границам и способствующие вовлечению в пластическую деформацию тела зерна, повышают стойкость металла против образования холодных трещин, затрудняя нх зарождение
...
Такое же влияние оказывают факторы, исключающие или ослабляющие возможность образования зародышей холодных трещин от неметаллических включений, микроскопических горячих трещин
...
В связи с изложенным решающее влияние на стойкость сварных соединений среднелегированных сталей против образования холодных трещин оказывают перегрев в околошовной зоне, температурный интервал мартенситного превращения в этой зоне, а также в металле шва и скорость охлаждения околошовной зоны и металла шва в этом интервале
...
Чем меньше перегрев, выше температура мартенситного превращения и медленнее охлаждение, тем меньше нарушается атомное строение на границах зерен и соответственно затрудняется зарождение трещин
...
Образование трещины затрудняется еще и тем, что как повышение температуры мартенситного превращения, так и замедление охлаждения, уменьшая перепад продольных напряжений на границе околошовная зона
...
Если ограничить перегрев и предупредить образование мартенсита или достаточно высоко сместить температурный интервал его образования, то возникновения холодных трещин можно не опасаться
...
Отсюда следует, что наиболее простой и эффективный способ борьбы с холодными трещинами заключается в регулировании термического цикла сварки путем выбора соответствующих методов и режимов сварки, а также использования в необходимых случаях предварительного подогрева
...
Другими словами, уменьшается закалка металла сварного соединения, что повышает сопротивляемость стали замедленному разрушению и стойкость против образования холодных трещин
...
В результате самоотпуска мартенсита при этих температурах упорядочивается кристаллическое строение металла в объемах, примыкающих к границам зерен, повышается пластичность металла в целом и затрудняется возникновение и развитие холодных трещин
...
Реальные термические циклы, близкие к идеальным, можно получить при электроннолучевой сварке с предварительным подогревом или при многослойной дуговой сварке толстого металла с предварительным подогревом
...
Кроме отмеченных выше основных факторов, оказывающих решающее влияние на стойкость сварных соединений против образования холодных трещин, имеются дополнительные и производные факторы, которые также могут оказывать влияние на эту стойкость
...
К ним относятся содержание углерода и легирующих элементов в основном металле и шве, качество основного металла, деформационный цикл сварки, термообработка после сварки и др
...
Другими словами, уменьшается закалка металла сварного соединения, что повышает сопротивляемость стали замедленному разрушению и стойкость против образования холодных трещин
...
В результате самоотпуска мартенсита при этих температурах упорядочивается кристаллическое строение металла в объемах, примыкающих к границам зерен, повышается пластичность металла в целом и затрудняется возникновение и развитие холодных трещин
...
Качественную оценку проводят при помощи технологических проб на сварных образцах, в которых создают условия, способствующие образованию холодных трещин
...
Внешним осмотром и по макрошлифам устанавливают наличие или отсутствие в контрольном шве технологической пробы холодных трещин, определяют их вид и протяженность
...
определяют пригодность тех или иных марок стали, сварочных материалов, методов, режимов и других условий сварки для изготовления конкретной сварной конструкции
...
В одних случаях она приводит к излишнему запасу этой стойкости и обусловливает неоправданное снижение прочности основного металла вследствие чрезмерного ограничения содержания углерода и легирующих элементов, неоправданному применению таких дорогих и трудноосуществимых технологических методов повышения стойкости, как предварительный подогрев и последующая термообработка соединений и т
...
Последнее обычно обусловлено тем, что в ряде случаев напряженное состояние и деформации реальной конструкции оказываются намного большими, чем в технологической пробе
...
В последние годы разрабатываются и находят практическое применение методы количественной оценки стойкости металла против образования холодных трещин, основанные на испытаниях сварных соединений путем замедленного разрушения
...
Прохоровым, состоит в том, что с помощью специальных машин или устройств серия сварных образцов сравнительно небольших размеров подвергается испытанию на длительное растяжение или изгиб сразу же по окончании сварки
...
Преимущества испытаний на изгиб заключаются в большей простоте испытательных устройств, так как на них необходимо создавать значительно меньшие усилия, чем на устройствах для растяжения
...
В частности, эти положения полностью пригодны для анализа процессов образования холодных трещин в сварных соединениях высоколегированных сталей, в околошовной зоне которых образуется мартенсит
...
Так, например, если в сварных соединениях крестовой пробы из закаливающихся сталей процесс развития трещины завершается на протяжении суток, то в случае сплавов титана с высоким пределом текучести он длится неделями и даже месяцами
...
Минимальные напряжения, вызывающие замедленное разрушение сварных соединений титана, особенно при низком содержании газов, по своей величине значительно ближе к пределу текучести, чем у закаливающихся сталей
...
Поры — недопустимый дефект сварных швов для аппаратуры, работающей под давлением и под вакуумом или предназначенной для хранения и транспортировки жидких и газообразных продуктов
...
Если образование и выделение газов при сварке происходит в период, когда металлическая ванна находится в жидком состоянии, и протекает интенсивно, то пузырьки газов успевают полностью выделиться Их выделение не только не приводит к образованию пор, но оказывает рафинирующее действие на сварочную ванну, снижая ее газонасыщенность
...
Если же образование и выделение газов происходит в период затвердевания ванны и проходит вяло, пузырьки газа не успевают всплыть и остаются в металле в виде пор
...
Образование пор в швах на стали от выделения водорода и азота обусловлено резким снижением их растворимости в процессе затвердевания металла сварочной ванны
...
При уменьшении температуры вплоть до температуры плавления растворимость снижается постепенно и образовавшиеся пузырьки свободно всплывают на поверхность жидкой ванны
...
Более низкая растворимость водорода и азота в твердом металле по сравнению с растворимостью их в жидком металле ведет к обогащению расплава этими газами, что способствует зарождению газовых пузырьков на поверхности раздела жидкого и твердого металлов
...
Для возникновения зародышей окиси углерода необходимы определенный избыток содержаний углерода и кислорода над равновесным и благоприятные условия для зарождения газовой фазы
...
Если в процессе затвердевания металла сварочной ванны сила внутреннего давления в газовом зародыше или пузырьке заметно превышает барометрическое давление, металл будет кипеть и в шве появятся поры
...
Основным способом ограничения поступления водорода и водяного пара в зону сварки является очистка свариваемых кромок от ржавчины, влаги, масла, краски и других водородсодержащих веществ
...
Повышение растворимости азота в твердом металле и связывание его в стойкие нитриды требуют дополнительного легирования металла шва элементами, обладающими большим химическим сродством к азоту
...
Среди кислородных соединений окись углерода и водяной пар отличаются тем, что при температурах существования жидкой стали они находятся в газообразном состоянии
...
Чтобы избежать пористости от выделения газообразных кислородных соединений, в зону сварки вводят элементы с высоким химическим сродством к кислороду, образующие твердые или жидкие окислы
...
При большой скорости кристаллизации металла рост кристаллитов обгоняет рост и всплывание пузырька газа, и пузырек запутывается в металле, в результате чего образуется пора
...
Снижение скорости сварки, увеличение объема сварочной ванны, уменьшение теплоотвода в основной металл н увеличение его начальной температуры снижают скорость кристаллизации металла и уменьшают пористость швов
...
Неметаллические включения в сварных швах Неметаллические включения не относятся к числу дефектов сварных швов, но оказывают заметное влияние на их качество и свойства
...
При повышении содержания кремния и марганца в металле шва заметно увеличиваются концентрации окислов этих элементов в составе оксидных включений, соответственно уменьшается содержание в них окислов железа
...
При высококремнистых безмарганцевых флюсах во включениях преобладают округлые бесцветные выделения стекловидного кремнезема, наблюдаются и межкристаллитные силикатные пленки
...
Оксидные включения часто имеют неоднородный минералогический состав, они также могут образовывать сложные кислородсодержащие включения, например, оксисульфиды
...
В аустенитных швах силикатные пленки уменьшают пластичность металла шва при испытаниях на растяжение и изгиб, не влияя, однако, на величину ударной вязкости
...
При специальном травлении шлифов выявляются сульфидные пленки и цепочки мелких сульфидных включений, расположенные по границам кристаллитов металла шва
...
Введение алюминия и циркония в количествах, больших необходимого для полного раскисления стали, может вызвать превращение пленок и цепочек во включения угловатой неправильной формы
...
В связи с большей растворимостью серы в жидкой стали по сравнению с кислородом в процессе охлаждения и затвердевания металла сварочной ванны сульфидные включения образуются при более низких температурах, чем оксидные
...

Контактная сварка. В помощь рабочему-сварщику
Справочник молодого электросварщика по ручной сварке: Справ, пособие для средних ПТУ
Теория сварочных процессов
Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением
Наплавка и напыление
Термическая обработка сплавов: Справочник
Цветные металлы и сплавы: Справочник

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением