Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

Если, например, критическая скорость растяжения VKp со­ ставляет 9 мм/мин, L < 1 0 MM (ширина шва), а скорость охлаж­

Для испытания металла шва в условиях многопроходной сварки применяют образцы, которые сваривают швом испытуе­ мого состава без растяжения, с последующим переплавом этого шва неплавящимся электродом на Vs часть его высоты и растяжением в процессе переплава до появления ГТ в непереплавленной части шва путем прямого или обратного изгиба образцов.

Испытания растяжением с имитацией термического цикла проводят в фазе -охлаждения до 2/з Tmzx на стержневых или пластинчатых образцах, подвергнутых электроконтактному или индукционному нагреву. Рабочая зона таких образцов может иметь строение основного металла или строение сварного шва. Главная особенность таких испытаний — назначение темпера­ туры максимального нагрева. Она должна соответствовать ми­ нимальной температуре, при которой достигается оплавление границ зерен по их периметру. Это устанавливают по темпера­ туре практической потери сопротивления деформированию. По ГОСТ 26 389—84 регламентируется для стали определение Тшах по температуре снижения прочности до 0,15 кг/мм2 путем нагрева под указанным напряжением и фиксировании темпера­ туры разрушения. Окончание деформации — при 2k T max. Вто­ рая особенность испытания при имитации — учет дилатации образца в ТИХ при определении показателей VKP и Вкр.

Испытания образцов в ТИХш проводят в изотермических условиях, с оценкой пластических свойств и сопротивления деформированию с малыми скоростями перемещения актив­ ного захвата.

Для испытания динамическим изгибом (Varestreint, Transvarestreint) применяют серию образцов, проплавляемых на толщины при варьировании радиуса оправки. В качестве ко­ личественного показателя находят екр — критическую величипх деформации (%), при которой возникают ГТ кристаллизаци­ онного и подсолидусного типа, а также измеряют длину ГТ, яв­ ляющуюся косвенным критерием протяженности ТИХг.

Испытания в ТИХш проводят по определению показателя критического напряжения, в условиях послесварочной упроч­ няющей обработки, когда в металле имеют упругие свойств.-], а запас потенциальной энергии сварного образца и закрепляю щих приспособлений ограничен. При этом определяют работе разрушения в ТИХШ и сравнивают ее с металлом, не подвер гающимся сварочному воздействию.

В качестве ицтегрального критерия режима, учитывающего величину отдельцых параметров сварки (сила тока, напряже­ ние на дуге, скорость сварки), предложен критерий R = q-v [квт-м/с], каждый сомножитель которого по мере увеличения оказывает негативное влияние на сопротивляемость ГТ при сварке. Его физический смысл — энерговложение на секундную длину шва. С Помощью указанного критерия выявлена типо­ вая зависимость BHP^f(R)> представленная на рис. 6.7. В по­ лулогарифмических координатах она имеет линейный харак­

где Кв — коэффициент чувствительности сплавов к изменению режима сварки.

В связи С тем, что положение максимума на рис. 6.7 харак­ теризует сопротивляемость ГТ при однотипной схеме кристал­ лизации, изменение показателя В1(р на нисходящей части функ­ ции записывается следующей формулой:

^ к р (Ri) ~ ^кр(Ло) — Кв lg — — •

АО

Составляющая BKp(R0) оценивает сопротивляемость обуслов­ ленную химическим составом сплава, на оптимальном режиме

кой плите по флангам швом с катетом 20 мм. Канавки изго­ тавливают с шагом ЮО мм. При толщине образца >70 мм ка­ навки выполняют с двух сторон, они могут иметь форму пазов; при этом испытании относят к сварке по щелевой разделке.

Сварка образцов проб производится на минимальных ско­ ростях, указанных в п. 6.З.1.5.

При наличии ГТ металл сварного соединения считают склонным к образованию трещин, а степень склонности опре­ деляют относительными коэффициентами длины ГТ, площади

Степень стойкости оценивают по коэффициенту критической ширины ( \ ---- —V ЮО % и критической скорости сварки.

\"max '

Чем больше эти коэффициенты, тем выше стойкость против ГТ для сравниваемых составов шва.

Скорость сварки меняют в пределах качественного форми­ рования шва. При отсутствии ГТ на всех режимах и образцах любой ширины металл сварного соединения считают стойким против ГТ.

6.3.2.4. Расчетно-экспериментальный метод оценки стойко­ сти против ГТ. Метод имеет два вида: детерминированный и вероятностный. При детерминированной оценке находят функ­ цию Вкр{Ю путем применения расчетных или машинных ме­ тодов, а также функцию В • (•/?) применительно к одной из кон­ струкций технологических проб, описанных в п. 6.3.1.6, адек­ ватной по геометрической жесткости исследуемой конструкции сварного узла. Затем по значениям /Сгт определяют область ре­

жимов (tfm ln —Rmax, ГДв /Сгт>0 И Ив МОГУТ ВОЗНИКЭТЬ ГТ П ри

принятом химическом составе шва.

Более точно определяется рабочий диапазон режимов при вероятностной оценке стойкости против ГТ. Она отличается тем, что выявляют как значения функций BKP(R) и В (R), так и их дисперсию путем многофакторного эксперимента или рас­ четного анализа (рис. 6.9)

Это позволяет определить область вероятного образования ГТ при действии технологических возмущений и рассчитать ве­ роятность Р гт[7]

Ргт = Вер [W> S] .

6.4. Холодные трещины (XT)

6.4.1. Природа и причины образования XT

Холодные трещины (XT) объединяют категорию трещин в сварных соединениях, формальными признаками которых яв­ ляются появление визуально наблюдаемых трещин практиче­ ски после охлаждения соединения; блестящий кристаллический излом трещин без следов высокотемпературного окисления [8]. XT — локальные хрупкие разрушения материала сварного со­ единения, возникающие под действием собственных сварочных напряжений. Размеры XT соизмеримы с размерами зон свар­ ного соединения. Локальность разрушения объясняется частич­ ным снятием напряжений при образовании трещин, а также ограниченностью зон сварного соединения, в которых возможно развитие трещин без дополнительного притока энергии от внеш­ них нагрузок.

Характерными особенностями большинства случаев возник­ новения XT являются следующие:

1) наличие инкубационного периода до образования очага трещин;

2) образование трещин происходит при значениях напря­ жений, составляющих менее 0,9 кратковременной прочности материалов в состоянии после сварки.

Эти особенности позволяют отнести XT к замедленному разрушению материала.

К образованию XT при сварке склонны углеродистые и ле­ гированные стали [8], некоторые титановые [9] и алюминиевые сплавы [1].

При сварке углеродистых и легированных сталей XT могут образоваться, если стали претерпевают частичную или полную закалку. Трещины возникают в процессе охлаждения после сварки ниже температуры 150 °С или в течение последующих нескольких суток. XT могут образовываться во всех зонах сварного соединения и иметь параллельное или перпендику­ лярное расположение по отношению к оси шва. Место образо­ вания и направление трещин зависят от состава основного ме­