Влияние химического состава металла шва на стойкость против образования горячих трещин Внешнее магнитное поле и дуга

Надежность, работоспособность и экономичность сварных конструкций во многом зависят от качества сварных соединений, наличия в них дефектов. При решении важного вопроса о допустимости обнаруженных дефектов следует учитывать следующие важные факторы;

конструктивные особенности, размеры и форму самой конструкции и ее сварных узлов;

напряженное состояние, возникшее в результате ее изготовления, а также после термической обработки;

характер дефектов, их количество и расположение;

условия эксплуатации конструкции и т. д.

Дефекты сварных соединений можно классифицировать

по месту их расположения,

причинам образования,

по конфигурации и размерам.

Образование трещин, пор, шлаковых включений во многом определяется химическим составом используемых сварочных материалов и технологией сварки, а непроваров, подрезов, наплывов, прожогов - нарушением технологического процесса, неисправностью оборудования, низкой культурой производства.

Дефекты типа макро- или микротрещин можно разделить на следующие группы в зависимости от температурного интервала их образования:

горячие, возникающие в процессе охлаждения при высоких температурах, соответствующих приблизительно интервалу от температуры выше точки солидуса до 1000°С;

горячие, образующиеся в интервале температур 1000...600°С;

образующиеся после сварки в результате отпуска сварных соединений;

холодные, которые появляются по окончании сварки при температурах ниже 250...200°С;

ламелярные, возникающие в ЗТВ сварного соединения. Они могут зарождаться при повышенных температурах и распространяться в холодном состоянии. 

Влияние химического состава металла шва на стойкость против образования горячих трещин

1. Наличие серы, фосфора, кремния, ниобия, углерода, наличия легкоплавких металлов (Рb, Sп и др.) и укрупнения структуры, способствует образованию горячих трещин в высоколегированных аустенитных швах.
2. Образованию горячих трещин в высоколегированных аустенитных швах способствует так­же увеличение отношения в них количества никеля к хрому (т.е. увеличения запаса аустенитности).
3. Особенно сильное влияние на снижение стойкости аустенитных однофазных швов против образования горячих трещин оказывает ниобий, причем действие его значительно превосходит влияние кремния. В чисто аустенитном хромоникелевом шве типа 08Х20Н15 с весьма низким содер­жанием углерода, кремния и серы достаточно 0,30 — 0,35% ниобия, чтобы вызвать появление горячих трещин. По некоторым данным наличие 0,15 — 0,20% ниобия в чисто аустенитных хромоникелевых швах вызывает образование горячих трещин.

а). Такое влияние ниобия обусловлено сильной дендритной ликвацией его из-за ограничен­ной растворимости в твердом растворе металла шва вследствие большой разности в размере его атома по сравнению с атомом железа.

б). Ниобий снижает также пластичность швов, однако подобно молибдену он несколько уменьшает вредное действие кремния на трещиноустойчивость хромоникелевого металла типа 25-20.

4. Наиболее эффективное повышение стойкости аустенитных швов против образования го­рячих трещин обеспечивается при наличии в них ферритной составляющей.

Минимальное количество феррита, необходимое для предотвращения образования горячих трещин в хромоникелевом металле шва, содержащем ниобий и повышенное количество кремния, со­ставляет 2%, а без ниобия и при минимальном содержании кремния — 1% . С увеличением количе­ства ферритной фазы в аустенитно-ферритном шве возможность образования в нем горячих трещин уменьшается.

По данным некоторых авторов повышение содержания феррита в хромоникелевом аустенитном шве от 0 до 25% приводит примерно к четырехкратному увеличению его критической скорости деформации, что свидетельствует о повышении стойкости металла против образования го­рячих трещин. Наиболее трещиноустойчивыми являются швы, содержащие от 20 до 60% феррит­ной фазы.

Положительное влияние ферритной фазы на сопротивляемость аустенитных швов образо­ванию горячих трещин обусловлено следующими факторами:

А. При кристаллизации аустенитно-ферритного металла шва получается более мелкозернистая и дезориентированная (равноосная) структура с трещиностойкими разветвленными ферритными участками. В отличие от этого структура однофазного аустенитного металла шва характеризуется от­носительно развитыми столбчатыми кристаллитами, состоящими из дендритов с неразвившимися осями высших порядков.

Влияние химического состава металла шва на стойкость против образования горячих трещин

1. Анучкин М. П. Сварка резервуаров и трубопроводов в зимних условиях.— М.: ВНИИСТ, отдел науч. -техн. информ., 1958.-18с.

2. Анучкин М.П. Прочность сварных магистральных трубопроводов. — Гостоптехиздат, 1963.— 196 с.

3. Аснис А.Е., Касаткин Б. С. Стали повышенной и высокой прочности для сварных

16. Голиков И.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах.— М.: Металлургия, 1997.— 223 с.

17. Гололобов Б.А., Николаев К.Г. Трещины при сварке корпусных сталей.- М.: Судостроение, 1969.— 254 с.

18. Гранжон А., Леруа А. Исследование условий образования холодных трещин при сварке сталей // В кн.: Научные проблемы сварки и специальной электрометаллургии. Ч. 3: Теоретические основы сварочных процессов. -Киев: Наукова думка, 1970.— С. 4960.

19. Грабин В Ф., Денисенко А.В. Металловедение сварки низко- и средне- легированных сталей.—Киев: Наукова думка, 1978.—272 с.

20. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1997. - 647 с.

21. Гуляев Б.Б. Литейные процессы. М. - Л.: Машгиз. 1962. - 416 с.

22. Дзыкович И.Я. Микрорентгеноспектральный анализ в сварке.

33. Ларионов В.П., Слепцов О.И. О критериях оценки склонности к образованию холодных трещин низколегированных сталей при сварке в условиях низких температур // В кн.: Сварка и хрупкое разрушение.- Якутск- Изд. ЯФ СО АН СССР, 1980.- С. 3-9.

34. Лейначук Е.И., Подгаецкий В.В. К образованию горячих трещин в наплавленном металле //Автоматическая сварка. 1965 - № 1 -С.17-24.

35. Лейначук Е.И., Подгаецкий В.В., Парфесса Г.И. Влияние марганца на стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин // Автоматическая сварка. 1977. -№ 12. - С. 4-6.

36. Лейначук Е.И. О влиянии титана на уменьшение склонности наплавленного металла к горячим трещинам //Автоматическая сварка. 1957. - № 4. - С. 52—58.

37. Лейначук Е.И., Подгаецкий В.В., Парфесса Г.И. Влияние титана на стойкость наплавленного металла против образования кристаллизационных трещин//Автоматическая сварка, 1974. - №7. -С. 21-24.

38. Макара A.M., Дзыкович И.Я., Мосендз Н.А., Гордань Г.М. Исследование микроскопической химической неоднородности в сварных швах // Автоматическая сварка. 1965. - № 11 - С. 5-11.

48. Мовчан Б.А. Некоторые особенности внутрикристаллитной неоднородности и кристаллической структуры металла сварного шва хромникелевой аустенитой стали типа 1Х18Н9 // Автоматическая сварка. 1957. - № 4 - С. 75-82

49. Мовчан Б.А. О причинах и механизме горячих трещин в сварных швах с однофазной аустенитной структурой // Автоматическая сварка. 1959. - № 6. - С. 87-93.

50. Мовчан Б.А. Микроскопическая неоднородность сварных швов // Автоматическая сварка 1960. - № 9. — С. 24—32.

51. Мовчан Б.А. Метод контактной микрорентгенграфии легированных сталей и сплавов // Заводская лаборатория. 1956. -№7. -С. 817-820.

52. Мосеон М.А. Макара A.M. Влияние состава флюса на содержание серы и кислорода в металле шва // Автоматическая сварка. 1965. -№1. -С. 38-42.

53. Новиков И.И., Золотаревский B.C. Исследование закономерностей дендритной ликвации в связи

62. Позняк Л.А. Особенности внутрикристаллической ликвации серы и фосфора в сварных швах // Автоматическая сварка. 1985. -№ 7. -С. 65-71.

63. Позняк Л.А. Исследование явления марганца на развитие ликвации серы в сварных швах углеродистых сталей // Автоматическая сварка. -1958. №1. - С. 80-86.

64. Позняк Л.А. О влиянии углерода на дендритную неоднородностьраспределения серы в сварных швах // Автоматическая сварка. -1957.-№1.-С. 3-7.

65. Позняк JI.A. Методика радиографического исследования распределения серы и фосфора в сварных швах // Автоматическая сварка. №3. -1955. - С. 50-54.

66. Походня И.К. Газы в сварных швах. М.: Машиностроение, 1974. -256 с.

67. Походня И.К., Горпенюк В.Н., Миличенко С.С. и др. Металлургия дуговой сварки. Киев: Наукова думка, 1970. - 224с.

68. Походня И.К. О влиянии химического состава железохромоуглеродистых сплавов на склонность к образованию кристаллизационных трещин // Автоматическая сварка. 1956. - № 6. - С. 55-63.

69. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке. М.: Металлургия, 1976. - Т. 2. - 598 с.

70. Рабкин Д.М., Фрумин И.И. Причины образования горячих трещин в сварных швах // Автоматическая сварка. 1950. - № 2. - С. 3-43.

71. Рыбин В.В. Исследование условий смены микромеханизмов вязкого разрушения // Физика металлов и металловедения.— 1975.

72. Римский С.Т., Свецинский В.Г. Влияние состава окислительной аргоновой смеси на стойкость металла шва на стали ВСтЗсп против образования кристаллизационных трещин // Автоматическая сварка. 1977. -№ 10.-С. 48-51.

73. Россошинский А.А. Металлография сварных швов. М.: Машгиз, 1961- 207с.

74. Самарин A.M. Физико-химические основы раскисления стали. -М.: Изд. АН СССР, 1956. 162 с.

75. Семенов С. Е. Богачек Ю. Л., Мандельберг С. JL Влияние • лигирования, основности флюса и термообработки насопротивление металла швов на стали 17Г1С зарождению и распространению трещин //Автоматическая сварка.- 1975. № 3. -С. 57-60.

82. Технология электрической сварки металла и сплавов плавлением / Под ред. Патона Б.Е. М.: Машиностроение, 1974. - 767 с.

83. Ульянов В.И., Парфесса Г.И., Шевчук Р.Н. Влияние алюминия в электродной проволке на прочность металла шва сварка в углекислом газе стали СтЗ // Автоматическая сварка. 1974. - № 12.-С. 15-18.

84. Ульянов В.И., Парфесса Г.И., Судовцева B.C. Влияние титана на технологические свойства проволоки типа 09Г2ВС // Автоматическая сварка. 1973. - № 6. - С. 59-62.

85. Фрумин И.И., Рабкин Д.М. К вопросу о флюсах для автоматической сварки малоуглеродистой стали / Труды по автоматической сварке под флюсом. Киев: Изд. АН УССР. -1948.-Т.З.-С. 3-12.

90. Хашимото У., Икагаки М. Конструкционные стали и проблемы их сварки в Японии // Автоматическая сварка.— 1967.— № 8.— С. 26—34.