Цель работы: Закрепить теоретический материал по оценке образования трещин в сварных соединениях.
1. Холодные трещин.
Холодные трещины это локальные хрупкие межкристаллические разрушения металла сварных соединений, возникающие при частичной или неполной закалке в углеродистых и легированных перлитах и мартенситных сталях. Трещины образуются после окончания сварки в процессе охлаждения ниже температуры 420…370° К или в течение последующих суток. Они располагаются во всех зонах сварного соединения параллельно или перпендикулярно оси шва. Место образования и направление развития трещин зависит от состава металла шва и основного металла, величины и направления сварочных напряжений и пр. Наиболее часто они возникают в околошовной зоне (ОШЗ) вблизи линии сплавления (ЛС) и в области крупного зерна (рис.1).
Рис.1. Виды холодных трещин: 1-«откол»; 2-«частокол»; 3-«отрыв» по зоне сплавления (ЗС); 4-продольные и поперечные в шве; А- межкристаллический; В-смешанный характер трещин
Причиной образования холодных трещин являются закалочные явления, внутренние и внешние напряжения, а также водород.
Причиной образования холодных трещин являются закалочные явления, внутренние и внешние напряжения, а также водород.
Наиболее эффективным средством снижения скорости охлаждения околошовной зоны является предварительный и сопутствующий подогрев кромок при сварке. Поэтому при сварке легированных сталей небольших толщин подогрев кромок, как правило, не применяется, а с увеличением толщины становится обязательным. Температура подогрева определяется по химическому составу свариваемого металла и его толщине. Из ряда методов расчета температуры подогрева кромок остановимся на двух. По Д. Сефериану определяем химический эквивалент углерода свариваемой стали
(1)
В уравнение вместо индексов элементов подставляется их процентное по массе содержание в стали.
Толщина металла учитывается формулой
(2)
где S – толщина свариваемого металла в мм.
Полный эквивалент углерода определяется как
(3)
По величине С рассчитывается необходимая температура подогрева
(4)
где 350 – температура в оС;
Предельное содержание углерода 0,25% по массе, при котором не возникает опасность появления трещин в ЗТВ.
По второму методу расчета температура подогрева определяется с учетом содержания водорода в металле шва следующим образом. Показатель склонности стали к образованию холодных трещин равен
(5)
(6)
(7)
где Н – содержание диффузионного водорода (см3/100 г) наплавленного металла.
Температуру предварительного подогрева рассчитывают по формуле
(8)
Задание: Расчитать температуру предварительного подогрева двумя представленным методами для сталей, представленных в табл.1
Таблица 1
Химический состав хромистых мартенситных сталей
1. Расчет производить для толщин свариваемого материала S равного 10, 30 и 50 мм.
2. Содержание диффузионного водорода (см3/100 г) наплавленного металла Н равного 1, 2 и 3.
Значения S и Н студентам группы назначает преподаватель во время занятий
Горячие трещины
Горячими трещинами называют хрупкие межкристаллические разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникающие в области температурного интервала хрупкости ТИХ в результате термодеформационного сварочного цикла.
На чувствительность к образованию горячих трещин существенное влияние оказывает химический состав стали. Зависимость склонности сварного шва к образованию горячих трещин от его химического состава с известным приближением выражается уравнением
 ,
| (9) |
где химические символы означают содержание легирующих элементов шва в массовых долях, %.
Если критерий HCS<4, горячие трещины в сварном соединении не образуются. Для высококачественных сталей большой толщины необходима величина HCS< 1,6…2,0.
Задание:
По критерию HCS определить наименьшую склонность к образованию горячих трещин сталей, представленных в табл.2
Таблица 2
Химический состав аустенитных сталей в процентах
