раздел 2.6). Метод под индексом 3 в таблице 1.2, разработанный М.Х.Шоршоровым [11, 12], позволяет оценивать сопротивляемость образцов замедленному разрушению после их обработки термическим или термомеханическим воздействием по сварочному циклу околошовной зоны (рис.1.1).
Для исследований замедленного разрушения ЗТВ сталей повышенной прочности и высокопрочных сталей Ю.А.Стеренбогеном и Д.В.Васильевым в последние годы разработана [15,16] комплексная методика, с помощью которой можно получить информацию об энергоемкости процесса разрушения, характере пластической деформации в зоне перегрева и скорости раскрытия трещин в зависимости от значений нагрузки, режимов сварки, химического состава свариваемых материалов и электродной проволоки. Суть метода заключается в следующем. На первом этапе испытаний сварных образцов получают информацию о кинетике фазовых превращений в металле шва и об уровне остаточных напряжений. Затем исследуемый образец дополнительно догружается до значений, определенных условиями испытаний. Зная значения нагрузки и деформации, определяют работу деформации. В качестве образцов в опытах [15, 16] использовали сварные соединения пластин толщиной 16 мм. После сварки производили фрезеровку средней части соединения до толщины 3 мм. Из полученной заготовки поперек шва вырезали образцы шириной 10 и 20 мм соответственно без надреза и с надрезом вдоль границы сплавления глубиной 8 мм и усталостной трещиной глубиной 2 мм. При продолжительности выдержки образцов из стали 14 ХНЗМДА в течение 10 суток замедленного их разрушения не наблюдалось. При дальнейшем нагружении образцов размеры трещины увеличивались вплоть до полного разрушения.
С использованием описанных выше и других методик исследований свариваемости металлов авторы работ [17-19] изучили влияние термического цикла сварки на структурные превращения, стойкость против образования холодных и горячих трещин в металле шва и околошовной зоны, а также служебные свойства сварных соединений применительно к низколегированным термически упрочняемым сталям 09Г2С и 16Г2АФ. По данным работы [17] снижение температуры отпуска закаленной стали 09Г2С с 650 до 4500С повысило ?в и ?0,2 с 550 и 410 МПа до 650 и 553 МПа соответственно. При этом ударная вязкость при -70 ?С достигла 100 Дж/см2(KCU). Для экспериментов по сварке авторы использовали образцы термоупрочненной стали 09Г2С толщиной 18 мм, которые в лабораторных условиях подвергали термоупрочнению по режиму: закалка (нагрев до 9200С, охлаждение в воде) + отпуск (нагрев и выдержка при 5500С в течение 1 ч). Образцы из стали 16Г2АФ изготовляли из промышленно поставляемых листов в термообработанном состоянии (закалка + отпуск). Сварку выполняли проволокой Св-10Г2 с использованием флюса АН-348А. Подварку корня шва осуществляли в СО2 проволокой Св-08Г2С. Погонная энергия при сварке под флюсом основных швов изменялась в таких пределах, чтобы скорость охлаждения околошовной зоны составляла 5...500С/с. Обнаружено, что при увеличенной скорости охлаждения сварного соединения ударная вязкость ЗТВ на обеих сталях заметно снижается в результате образования в ее структуре мартенситной составляющей.
Более подробные исследования закономерностей влияния химической неоднородности в ЗТВ низколегированных сталей с карбонитридным упрочнением на хладостойкость сварных соединений выполнены несколько позже в работе [19]. Установлено, что при содержании кремния в стали более 0,4...0,6% на границе сплавления в участке перегрева в результате частичного оплавления, роста зерен и миграции их границ имеет место одновременное обогащение межзеренных микрообъемов элементами базового химического состава (кремнием в 1,5-2 раза, марганцем в 3-4 раза, а также азотом в 3-3,5 раза). Эффективным путем ослабления указанных физических процессов является снижение содержания кремния в стали до 0,1...0,2% при концентрациях углерода 0,12...0,16 и марганца до 1,2...1,6%. Ю.В.Демченко обосновал [19] выбор новой низколегированной стали 15Г2АФ для изготовления сварных металлоконструкций в исполнении ХЛ и разработал основные положения дуговой сварки этой стали. Требуемый уровень механических свойств и хладостойкости сталей до -600С достигнут двумя приемами - термообработкой и комплексным микролегированием стали ванадием, алюминием и азотом.
Перспективными представляются возможности, открываемые термической обработкой низколегированных сталей и сварных конструкций в интервале температур Ас1-Ас3 [20]. На первом этапе такая термическая обработка была использована для сварных соединений, выполненных электрошлаковой сваркой. Показано, что межкритическая нормализация или отжиг с длительной выдержкой (более 5 ч) существенно повышает стойкость металла шва и ЗТВ против хрупкого разрушения. Возможность упрочнения сталей при термообработке в интервале Ас1-Ас3 предопределяют особенности превращения аустенита в ферритно-бейнитно-мартенситную структуру. Как указывают авторы [20], основные затруднения в использовании межкритической нормализации связаны с вопросами свариваемости термообработанных сталей. Установлено [21], что разупрочнение при сварке сталей типа 09Г2СЮч достигает 10...20 % и более. При этом ударная вязкость металла зоны термического влияния оказалась существенно ниже ударной вязкости термически обработанных ферритно-мартенситных сталей. Наибольшую стойкость против холодных трещин выявила сталь 09Г2СЮч, которая не уступает по этому показателю низколегированным сталям высокой прочности.
Разработанная в ИЭС им.Е.О.Патона низколегированная сталь 09Г2СЮч (ТУ 14.232.40.81) после нормализации из межкритического интервала температур (740...7600С) имеет следующие механические свойства: ?0,2 ? 450 МПа, ?в ? 650 МПа, ?S ? 18%; KCU-40 ? 50 Дж/см2 и KCU-70 ? 35 Дж/см2. Характерной особенностью стали 09Г2СЮч является то, что даже при низких скоростях термообработки в ее структуре образуется ферритно-мартенситная или ферритно-бейнитно-мартенситная фаза. При этом упроч
- Київ+380960830922