Анализ методов определения сопротивления металла образованию горячих трещин
Зарождение и развитие горячих трещин в сварных соединениях определяется комплексом металлургических, технологических и конструкционных факторов. Их сложное совместное влияние создает большие трудности в разработке единого универсального способа оценки технологической прочности. Этим и обусловливается многообразие методик и образцов, применяемых для испытаний. Все известные методы испытаний сплавов па сопротивление образованию горячих трещин можно классифицировать следующим образом: а) определение механических свойств сплавов в температурном интервале хрупкости; б) испытания с принудительным деформированием образцов, подвергнутых сварочному нагреву (имеется в виду деформирование под действием внешних сил); в) технологические пробы, где величина деформации металла в температурном интервале хрупкости регулируется выбором конструкции, размеров образца, последовательности и режимов сварки. Методы, предназначенные специально для изучения механических свойств сплавов в температурном интервале хрупкости, позволяют выявить раздельно элементарные процессы, происходящие при нагреве и охлаждении сплавов, и элементарные свойства, совокупность которых определяет сопротивление сплавов образованию горячих трещин. Речь идет в первую очередь о таких характеристиках, как прочность и пластичность сплавов в температурном интервале хрупкости (ТИХ) и ширина этого интервала. Испытания проводят на образцах из основного металла в изотермических условиях при температурах кристаллизации или температурах нагрева металла в околошовной зоне. При этом скорости охлаждения металла оказываются значительно меньшими, чем в реальных условиях, что отражается на структуре металла и, следовательно, на результатах механических испытаний. Кроме того, границы ТИХ, определенные в изотермических условиях, могут не соответствовать границам ТИХ при сварке, что обусловлено смещением линии солидуса или концентрационных границ появления эвтектики от равновесного положения. Другие методы механических испытании предусматривают нагрев образцов по термическим циклам сварного шва или околошовной зоны. Однако деформации при механических испытаниях, как правило, не соответствуют внутренним деформациям при сварке реальных соединений, что отражается на достоверности результатов испытаний. Помимо этого, получаемые при испытаниях характеристики являются не абсолютными, а скорее интегральными в силу неравномерности распределения деформаций при испытании: деформации воспринимаются не только участками образца, находящимися в заданных условиях испытания, а распределяются на некоторой ширине или длине образца в соответствии с прочностными и пластическими свойствами кристаллизующегося или охлаждаемого после нагрева металла. Определенная таким образом пластичность сплава не характеризует относительную деформационную способность какого-либо отдельного участка сварного шва, а определяет возможную деформацию всего соединения в целом. По этим причинам результаты испытаний могут быть распространены только на те случаи сварки реальных конструкций, когда форма сварного шва и температурное поле одинаковы с теми, что были получены на образцах, а температурные границы межкристаллического разрушения и запас пластичности в ТИХ существенно не зависят от скорости деформирования. Заметное влияние па результаты испытаний оказывает вид образцов: пластичность образцов из основного металла, нагретых до температуры оплавления зерен, оказывается ниже пластичности кристаллизующихся образцов. При испытании сплавов методами принудительной деформации наиболее распространенным количественным критерием сопротивления сварных соединений образованию горячих трещин является критическая скорость внешней деформации. Преимущество методов испытания с принудительной деформацией по сравнению с методами механических испытаний состоит в том, что при этом учитываются и воспроизводятся реальные условия изменения темпа внутренних деформаций в течение сварочного цикла и регулируется величина накопленной деформации к моменту образования горячей трещины. Технологические пробы являются самым простым и производительным методом экспериментальной оценки стойкости сплавов против образования горячих трещин. По условиям деформации в температурном интервале хрупкости технологические пробы наиболее приближаются к конкретным технологическим задачам, однако не позволяют выявить в комплексном технологическом свойстве — сопротивлении образованию горячих трещин — более простые составляющие: прочность и пластичность, форму и температурные границы провала пластичности, а также определить роль каждого из них. До сих пор нет необходимой четкости в оценке результатов технологических проб. Помимо прямых методов экспериментального определения сопротивления сплавов образованию горячих трещин, существуют методы косвенной оценки: по диаграммам состояния на основании представлений об увеличении склонности сплавов к образованию горячих трещин с расширением эффективного интервала кристаллизации; по количеству ферритной фазы в аустенитных сталях в соответствии с диаграммами Шеффлера; по эквиваленту углерода для сталей или по другим условным показателям. Все эти методы пригодны лишь для приближенной оценки влияния состава сплава на его технологическую прочность. Шоршоров М.Х. "Горячие трещины при сварке жаропрочных сталей". См. также:
| 
