Изменение свойств металла сварных соединений

Изменение свойств металла сварных соединений [c.450]

Пределы регулирования тепловложения и скорости охлаждения путем изменения погонной энергии ограничены, поэтому бывает необходима разработка специальных технологических приемов и мер, позволяющих активно воздействовать на свойства металла сварного соединения в процессе сварки, например, применение токонепроводящего присадочного материала с развитой поверхностью. Перспективны новые методы сварки, не связанные с-расплавлением металла диффузионная, холодная давлением,, взрывом и др., а также склеивание и пайка (при отсутствии резкой контактной разности потенциалов). [c.29]

Следствия первого фактора а) изменение и неоднородность свойств металла сварных соединений по сравнению с основным металлом б) наличие остаточных сварочных упругопластических деформаций в) технологические и конструктивные концентраторы напряжений. [c.153]

При наличии дефектов и повреждений оборудования, характеристики которых не удовлетворяют требованиям научно-технической документации, и изменении свойств металла, не предусмотренном ТУ, оценивают фактическую нагружен-ность конструкций и согласно [36, 57, 65, 88, 92, 105, 125-132] проводят дополнительный расчет прочности их элементов с учетом выявленных негативных факторов. При этом уточняют механизмы повреждений металла оборудования, его ПТС (в том числе основные), устанавливают критерии предельного состояния элементов конструкций. Основными ПТС, как правило, являются дефекты сварных соединений несплошности в основном металле оборудования коррозионные повреждения [c.166]

Для более детального исследования характера изменения свойств металла и определения механизма накопления повреждений проведен металлографический анализ. Сравнение микроструктуры проводили в идентичных точках трех сварных соединений с различным временем эксплуатации. [c.11]

При склеивании металлов исключаются неровности поверхности в местах соединения отдельных участков конструкции, что характерно для заклепочных соединений. Клеевое соединение не ослабляет металл, как это имеет место при сварке (в результате изменения свойств металла в области сварного шва). Оно не подвержено коррозии и в отдельных случаях дает возможность создания герметичных соединений, не требующих дополнительного уплотнения. [c.240]

Клеевое соединение не ослабляет металл, как это бывает при сварке (в результате изменения свойств металла в области сварного шва), оно не подвержено коррозии, нагрузка в клеевом шве распределяется равномерно по всей площади сечения. В некоторых случаях при использовании клеев возможно создание герметичных соединений, не требующих дополнительного уплотнения. Необходимо отметить, что использование клеевых соединений приводит к снижению массы конструкций, так как дает возможность применять более тонкие металлические листы. [c.190]

Термической обработкой называется процесс, связанный с нагреванием и охлаждением изделий с целью изменения свойств металлов за счет изменения их внутреннего строения. При сварке труб из некоторых легированных сталей происходит изменение структуры металла шва и околошовной зоны и возникают внутренние термические напряжения, вследствие чего изменяются механические свойства сварного соединения. Для снятия внутренних термических напряжений и предупреждения образования трещин в процессе эксплуатации, а также восстановления структуры металла сварные соединения подвергают термической обработке. Для снятия внутренних термических напряжений сварные соединения подвергают отжигу, а для изменения структуры металла и повышения пластичности — нормализации. Режимы термообработки сварных соединений труб из различных марок сталей указаны выше. [c.188]

Неодинаковое строение металла в свою очередь определяет неравномерность механических свойств (прочности, пластичности) сварного соединения. Отдельные участки зоны термического влияния (например, участок 2 перегрева) обладают низкой пластичностью. Изменение свойств металла и наличие остаточных напряжений в шве и околошовной зоны заметно снижает работоспособность сварных конструкций. Эти факторы необходимо учитывать, особенно при сварке легированных сталей, вводя в технологию процесса дополнительный подогрев и другие приемы. [c.135]

Распространение (траектория) коррозионных трещин в сварных соединениях. Многочисленными исследованиями установлено, что в основном металле трещина распространяется нормально растягивающим напряжениям в условиях растяжения, изгиба, кручения [46]. В связи с неоднородностью свойств в сварном соединении распространение трещины определяется распределением напряжений собственных и от внешней нагрузки и анизотропией свойств. В сварных соединениях имеются следующие характерные зоны коррозионного растрескивания а) зона максимальных остаточных напряжений трещина развивается нормально растягивающим напряжениям б) концентраторы в) участки сварного соединения, наиболее восприимчивые к воздействию среды, в том числе вне зоны максимальных напряжений такими участками могут быть зона сплавления (высокопрочные стали, титановые и алюминиевые сплавы) переходная зона между металлом, претерпевшим структурные изменения, и металлом не претерпевшим последних (например, ач=ьр для титана) проме- [c.118]

При наличии дефектов и повреждений, превышающих требования НТД, и изменении свойств металла, выходящих за пределы ТУ, проводят оценку фактической нагруженности объекта и уточненные расчеты прочности элементов конструкции согласно [30, 31, 35, 36, 45, 49, 88, 97, 99, 100, 101, 110, 129, 130] с учетом имеющихся дефектов и повреждений, изменений свойств металла и режимов нагружения. При этом уточняют механизмы повреждений и ПТС, устанавливают определяющие ПТС и критерии предельного состояния. Основные ПТС дефекты в сварных соединениях несплошности в основном металле оборудования коррозионные повреждения трещины в основном металле и сварных соединениях толщина стенки оборудования и его элементов твердость эрозионный и кавитационный износы водородное и коррозионное растрескивания деформация оборудования или его элементов. Дополнительными ПТС являются механические характеристики металла оборудования и его элементов химический состав характеристики макро- и микроструктуры коэффициенты запаса прочности. [c.223]

Предварительный и сопутствующий подогрев, сопутствующее принудительное охлаждение являются технологическими способами регулирования параметров термического цикла, а, следовательно, структуры, механических характеристик и коррозионной стойкости сварных соединений. Процесс термической обработки связан с изменением структурного и напряженного состояния металла, что способствует стабилизации и восстановлению свойств металла, повышению работоспособности конструктивных элементов. [c.53]

Для установления возможности создания благоприятных физико-механических свойств металла и повышения работоспособности сварного соединения проводили исследование влияния различных вариантов сочетаний видов сварки, сварочных материалов и свариваемых сталей, технологических режимов сварки, термообработки, дополнительных напряжений на распределение электродных потенциалов в зонах сварного соединения, а также на изменение микро- и макронапряжений, структуру, микротвердость. [c.237]

К отдельному виду нагружения относят длительно действующие нагрузки в условиях высоких температур. Основным здесь является выбор металла, обладающего длительной жаропрочностью, и способа сварки, обеспечивающего получение сварных соединений, не уступающих по свойствам основному металлу [92]. Длительное воздействие температуры или ее изменение во времени по определенному закону, в том числе и без нагрузок, в ряде случаев может вызвать существенные изменения прочности и пластичности под влиянием изменения структурного состояния. [c.17]

После того как материал для сосуда выбран, необходимо сопоставить уровень напряжений и деформаций в опасной зоне сосуда с характеристиками разрушения материала с тем, чтобы рассчитать долговечность сосуда. Поскольку свойства металла определяются по результатам испытаний при одноосных напряжениях, необходимо принимать во внимание сложнонапряженное состояние в реальном сосуде и, кроме того, учитывать изменение напряжений во времени. Далее следует оценить влияние циклической напряженности на условия работы основного металла и сварных соединений. Если сосуд должен работать в коррозионных условиях, нужно принять во внимание возможное снижение характеристик ползучести и усталости металла. [c.87]

Подобные изменения микроструктуры могут происходить не только при эксплуатации, но и при изготовлении, например в процессе сварки. Поэтому очевидно, что конструктор должен хорошо знать характеристики ползучести не только основного металла, но и сварных соединений. Важно также помнить, что в зонах термического влияния сварки металл листа может иметь свойства ползучести, отличающиеся от свойств металла в удаленных от шва частях. В частности, целый ряд конструкционных сталей характеризуется весьма низкой длительной пластичностью металла в зоне термического влияния сварки. Подобные повреждения и разрушения возникали в толстостенных частях сосудов давления, изготовленных из нержавеющих аустенитных сталей, в особенности содержащих ниобий [И]. [c.432]

Эти выводы легли в основу исследования влияния различных вариантов сочетания сварочных материалов и свариваемых сталей, технологических режимов сварки, термической обработки на формирование физико-механических свойств металла. Исследованиями установлено, что у сварных соединений, выполненных электродами с рутиловым покрытием на стали марки Ст 20, шов является более благородным, чем основной металл, поэтому в коррозионной паре шов — основной металл анодному растворению будет подвергаться основной металл, а шов будет служить катодом. В связи с тем, что в реальном сварном соединении в трубопроводе площадь шва немного меньше площади основного металла, изменение полярности сопровождается снижением [c.31]

Если образец за время, принятое для испытаний (обычно 3 месяца), не разрушился, то после ускоренных испытаний из него изготавливают по чертежу, указанному на рис. 163, в, образец для разрывных испытаний. По изменению механических свойств (аь, б) судят о поведении металла в напряженном состоянии. Если изменение механических свойств не превышает 5—10%, то можно считать, что сварное соединение может в напряженном состоянии работать. [c.286]

Склонность сварных соединений к сероводородному растрескиванию увеличивается под действием остаточных напряжений при сварке. Когда электроды имеют тот же химический состав и прочностные характеристики, что и основной металл, склонность к растрескиванию наибольшая в зонах термического влияния сварного соединения. Эти зоны подвергаются быстрому нагреву и охлаждению при сварке, претерпевают изменения микроструктуры и прочностных свойств. Трещины образуются в точках с максимальной твердостью. [c.60]

Свариваемость стали принято оценивать по следующим показателям склонности металла шва к образованию горячих и холодных трещин, склонности к изменению структуры в околошовной зоне и образованию закалочных структур, физико-механическим свойствам сварного соединения, соответствию специальных свойств сварного соединения техническим условиям (жаропрочность, износостойкость и др.). [c.364]

При испытании на изгиб обычно используют нагружение сосредоточенной силой или парой сил (рис. 10). Нагружение сосредоточенной силой (/, а) позволяет дифференцированно изучить свойства сварного соединения в характерных зонах шве, зоне сплавления, зоне термического влияния, на границе между зоной термического влияния и основным металлом, основном металле, т. е. изучить распределение- механических свойств при изгибе по поперечному сечению сварного соединения и выявить слабую зону. Нагружение парой сил (//, б) позволяет сразу выявить свойства наиболее слабой зоны. При испытании на изгиб пластичных материалов возникают затруднения по определению величины разрушающих напряжений в связи с изменением в процессе испытаний расчетной схемы и величины изгибающего момента, момента сопротивления изгибу, зависящего от диаграммы растяжения а=1(е) материала, упрочнения поверхностных слоев тонких пластинок. Поэтому целесообразно оценивать прочностные свойства сварных соединений при изгибе не по величине напряжений, а по несущей способности изгибаемой пластины, т. е. по величине разрушающего усилия Р. [c.42]

В исходном состоянии изменение свойств в характерных зонах сварного соединения оценивается по отношению к основному металлу [c.43]

Изменение свойств в каждой зоне можно оценивать по отношению к свойствам соответствующей зоны в исходном состоянии или по отношению к свойствам основного металла в исходном состоянии и после воздействия коррозии. Последнее позволяет оценивать величину и интенсивность изменения свойств в каждой характерной зоне сварного соединения по отношению к основному металлу. [c.44]

Расчетные формулы для цилиндрических сосудов и аппаратов, работающих под внутренним давлением, с учетом влияния среды, вызывающей изменение расчетного сечения, изменение прочностных свойств металла и возможную сосредоточенную коррозию сварного соединения, приведены в табл. 23. [c.156]

Несколько иная ситуация наблюдалась при исследовании влияния фактора времени на изменение физико-химических свойств металла сварных соединений МГ. Например, прочностные характеристики (стз, а-р) материала шва, выполненного ручной дуговой сваркой на стали 17Г1 С, после пятилетнего цикла нагружения образцов имели тенденцию к некоторому повышению. Зафиксировано незначительное снижение величины сопротивления отрыву для этих сварных соединений, ударная вязкость металла шва незначительно возросла. Из этого можно сделать вывод, что при отсутствии технологических и монтажных дефектов, а также при нормальных условиях эксплуатации физико-химические свойства стали изменяются несущественно. [c.301]

Методика должна совсршенсгвоваться по мере накопления статических данных о механических отказах, изменении свойств металла и сварных соединений при эксплуатации, надежности и безотказности оборудования, а также на основе достижений в области прикладной теории надежности, механики разрушения, механохимии металлов, металловедения и сварки, аппаратостроения и др. [c.3]

Результаты исследований показали, что длительное влияние статических напряжений и среды не вызывает существенных изменений механических свойств и коррозионного растрескивания, В то же время циклическими испытаниями установлено, что у образцов сварных соединений значение условного предела выносливости значительно меньше, а интенсивность снижения коррозионноусталостной прочности больше, чем у основного металла. Металлографические исследования свидетельствовали о том, что разрыхления и трещины возникают главным образом по границам зон термического влияния. Это обусловлено тем, что циклическая нагрузка интенсифицирует коррозию под напряжением по сравнению со статической, в большей степени приводя к неоднородности физикомеханических и электрохимических свойств в металле сварного соединения. Трещины распространяются преимущественно внутрикристаллитно, что говорит [c.236]

Специфические особенности, которые определяют (в отличие от основного металла) причины, характер, кинетику и механизм разрушений сварных соединений, зависят в основном от ТФХМВ сварки, так как оно вызывает неблагопр21ятное изменение свойств металла М и напряженного состояния Я в связи с этим усиливается отрицательное влияние среды С. [c.8]

Определяющими являются также меры, применяемые на стадии проектирования (до сварки), т. е. рациональное проектирование материала, конструкции, технологии. Эти меры, с одной стороны, связаны с выбором оптимального для данных коррозионных условий свариваемого металла или сплава улучшением его свойств перед сваркой подбором рациональных присадочных материалов с целью уменьшения термодинамической неустойчивости металла сварного соединения с другой стороны, — с правильным расчетом и с рациональным конструированием сварных узлов для улучшения напряженного состояния в конструкции. Эти меры, однако, не решают проблемы стойкости сварной конструкции полностью в связи с изменениями, вызываемыми ТФХМВ сварки. В связи с этим важное значение имеют технологические методы повышения стойкости (при сварке, после сварки), которые часто экономически более приемлемы, чем например, применение исходного материала с очень высокой стойкостью. [c.28]

Основная цель методики - оценка остаточного ресурса сосудов и аппаратов, отработавших расчетный срок службы на базе банка данных обследования фактического их состояния неразрушающими и разрушающими методами и средствами диагностики, в частности, по изменению механических свойств металла и сварных соединений геомегрии и местоположению дефектов металлургического, технологического и эксплуатационною происхождения степени и характеру нагруженности конструктивных элементов свойствам и коррозионной активности рабочих сред, показателям надежности и работоспособности оборудования от начала эксплуатации до настоящего обследования и др. [c.3]

Оеташчный ресурс сосуда или аппарата устанавливается на основании фактических данных - по скорости коррозии, величине и амплитуде изменения рабочих нагрузок, механическим свойствам, характеристикам статической и циклической тренгиностойкости и усталости, дефекшости металла и сварных соединений. [c.56]

Существующие в настоящее время методы и средства диагностики неразрушающего контроля технического состояния не обеспечивают достаточную и объективную информацию о фактической дефектности металла и их сварных соединений элементов сосудов и аппаратов. В связи с этим вероятность эксплуатации сосудов и аппаратов с недопустимыми дефектами, в том числе с трещинами, достаточно велика. Экономическая эффективность эксплуатации оборудования (сосуды и аппараты), отработавшего расчетный срок службы, очевидна, однако, последствия от разрушений могут перекрыть все ожидания. Поэтому вопрос о продлении срока эксплуатации оборудования должен решаться на базе всестороннего анализа напряженного состояния, дефектности материала и сварных соединеаий, изменения свойств конструктивных элементов и металла и др. Методы прогнозирования работоспособности оборудования недостаточно совершенны и требуют большого количества информации, получение которой, связано с большими материальными и трудовыми затратами. В связи с этим практический интерес представляют разработки таких методов оценки ресурса оборудования, которые гарантировали бы безопасную эксплуатацию в период назначенного срока последующей работы при минимальных затратах на проведение обследования его технического состояния. [c.147]

Большой комплекс исследований выполнен проф., докт. техн. наук М. Н. Гапченко по изучению влияния технологических факторов (неоднородности металла, технологических напряжений и дефектов) на свойства сварных соединений. В результате исследований установлены закономерности влияния этих факторов и предложены рекомендации по повышению несущей способности сварных соединений и конструкций, снижению чувствительности сварных конструкций к хрупкому разрушению. Показана возможность регулирования в больших пределах агрегатной прочности и энергоемкости сварных соединений из высокопрочных материалов путем изменения объема мягкой прослойки. Показано, что термическое упрочнение является эффективным средством снижения чувствительности металла шва к концентраторам напряжений. Изучено влияние скорости приложения нагрузки на проч- [c.24]

Наличия остаточных растягиваюгдих напряжений, всегда возникающих после остывания конструкции, еще недостаточно, чтобы вызвать хрупкое разрушение даже при значительной толщине сваренных элементов. Дополнительным фактором должна бьггь концентрация напряжений, вызванная либо формой сварного соединения, либо дефектами сварки, либо низким качеством металла по сгшошности. Высокий отпуск существенно снижает остаточные напряжения, но, конечно, не устраняет концентраторы напряжений. Необходимость введения высокого отпуска зависит от степени концентрации напряжений. При умеренной концентрации напряжений отпуск не является необходимым. Однако дополнительным отрицательным фактором может послужить концентрация пластических деформаций при сварке, в особенности если она сопровождается деформационным старением металла. Здесь отрицательное влияние концентраторов проявляется дважды сначала в процессе сварки, вызывая концентрацию пластических деформаций и изменение механических свойств, затем во время эксплуатации, вызывая концентрацию рабочих напряжений. [c.420]

Понятие работоспособности сварных соединений при высоких температурах включает в себя много сторон поведения металлов и нуждается в дифференцированных формулировках. Многочисленную группу критериев составляют такие, которые характеризуют реакцию металла на термическое воздействие при сварке. Это главным образом критерии качественные такие, как склонность стали к росту зерна и охрупчиванию, к закалке при конкретном термическом цикле сварки, склонность к динамическому деформационному старению, к появлению зон отпуска (мягких прослоек), появлению структур, слабо сопротивляющихся воздействию коррозионных сред, и ряд других. Ввиду того, что точных количественных фебований о допустимости или недопустимости различных изменений свойств, как правило, не сущестеует, критерии оценки применяют простейшие, что и предопределяет их качественный характер. [c.432]

Для основных материалов, наплавленного металла (металла шва) и сварных соединений, антикоррозионной наплавки, предназначенных для работы в условиях нейтронного облучения, должны быть представлены данные по изменению механических свойств (кроме угла изгиба) при температурах 20 °С, 270 °С и тах предельно допустимом для рассматриваемого материала флюенсе нейтронов. [c.26]

Стуктурные изменения могут возникнуть в материале в результате длительного воздействия температуры и напряжения. При этом возможно изменение механических свойств металла, особенно в ди-сперсионно-твердеющих сплавах и некоторых легированных сталях. Указанные структурные изменения включают рост зерна, явления рекристаллизации и возврата, выделение легированных карбидных, нитридных и интерметаллидных соединений, сфероиди-зацию и выделение вторичных фаз и в конечном итоге графитизацию стали вследствие распада карбидов (рис. П.8). Все эти изменения в структуре влияют на характеристики ползучести металла и приводят к повышению вероятности разрушений от ползучести. На электростанциях известно несколько случаев разрушений элементов, работающих под давлением, которые произошли вследствие образования свободного графита в виде чешуйчатых прослоек вблизи сварных швов (рис. 11.9) в сталях, содержащих высокие добавки алюминия [13]. Поскольку при температурах выше рабочих графит и железо термодинамически более стабильны, чем цементит, рассматриваемая проблема может быть решена правильным выбором химического состава сталей. В свое время было показано [14], что разрушения, связанные с графитизацией, характерны для сталей, содержащих 0,5% Мо (рис. 11.10). Поэтому химический состав стали должен выбираться только по результатам испытаний на ползучесть достаточной длительности. [c.434]

Построение диаграмм их изменения в зависимости от амплитуды напряжений п числа циклов дает возможность оценить предел выносливости на одном образце. Применимость таких ускоренных оценок зависит от типа материала (папр., саморазогрев не характерен для алю.миния сплавов и нек-рых аустенитных сталей) и требует эксперимент, обоснования. Чтобы оценить сопротивление материалов распространению усталостных трещин при циклических испытаниях, измеряют протяженность и глубину трещины средствами дефектоскопии (или иснользуя следящие приборы) и строят кривые, отражающие зависимость скорости роста трещины от числа циклов. Усталостные разрушения зарождаются в области структурных несовершенств (распределяющихся обычно случайным образом), вследствие чего характеристикам У. м. (числам циклов, разруша-ющим напряжениям)свойственно рассеяние, подчиняющееся вероятностным закономерностям. Испытания на У. м. проводят на машинах, создающих циклическое нагружение в широком диапазоне частот, напряженных состояний, температур и сред. См. также Акустическая усталость. Лит. Давиденков Н. Н. Усталость металлов. К., 1949 Писаренко Г. С. [и др.]. Прочность материалов при высоких температурах. К,, 1966 Серен-с е н С, В., Г а р ф М. Э., К у з ь м е и -ко В. А. Динамика машин для испытаний на усталость. М., 1967 Трощенко В. Т. Усталость и неупругость металлов. К., 1971 Труфяков В. И. Усталость сварных соединений. К., 1973 Трощенко В. Т. [и др.]. Методы исследования сопротивления металлов деформированию и разрушению при циклическом нагружении, К., 1974 Фридман Я. Б. Механические свойства металлов, ч, 2. М., 1974 Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М., 1975 С е р е н с е н С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М., 1975 М э н с о н С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. Пер. с англ. М.. 1974. [c.631]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология