Выделение водорода. 10 "

0200400600800 7", °С

Рис. 4.51. Термодссорбционный анализ перераспределения водорода а металле сварного шва, выполненного на ВПНЛ сталях при фазовых превращениях: / — охлаждение металла сварного шва; 2 — то же в жидком азоте [69|

Известно, что на чувствительность конструкционных сталей и сварных соединений к воздействию водорода могут существенно влиять многочисленные и разнообразные металлургические и технологические факторы. Их влияние связано с тем, что крупные включения, непровары, раковины, макропоры, царапины, а также подобные дефекты могут быть концентраторами напряжений, снижающими стойкость против образования ХТ.

Наконец, поскольку риск холодного растрескивания зависит прежде всего от содержания углерода в стали, то для сварной конструкции следует выбирать марки сталей, имеющих требуемые механические свойства при минимально возможном содержании углерода.

Кроме химического состава стали, необходимо учитывать ее начальную микроструктуру, сформированную в процессе выплавки, рафинирования и последующей термомеханической обработки. Такая обработка в некоторых современных технологиях производства сталей может быть достаточно сложной, а микроструктура может содержать метастабильные фазы, обеспечивающие высокие механические свойства. Под влиянием термического цикла сварки эволюция микроструктуры с такими фазами может привести к существенному изменению механических характеристик ЗТВ.

Результаты исследований, приведенные в гл. 1 и 4, ориентируют технологов-сварщиков при поиске возможных путей предупреждения холодных трещин.

Выводы к главе 4

1. Холодные трещины являются типичным дефектом сварных соединений среднелегированных и высоколегированных сталей перлитного и мартенситного классов. Они образуются в сварных соединениях при охлаждении их до относительно невысоких температур, как правило, ниже 200 °С. Отличительной чертой ХТ является их задержанное зарождение и замедленное развитие.

2.При выборе стали для сварной конструкции риск образования ХТ может быть оценен с помощью расчета углеродного эквивалента СЖй, характеризующего степень легирования стали. Разными исследователями эмпирически установлено более десятка выражений Сэки для отдельных групп сталей.

Разработаны многочисленные технологические пробы, достаточно хорошо отражающие поведение сталей при сварке. Эти пробы позволяют оценивать комплексное влияние факторов, обусловливающих образование трещин. У большинства из них критерии стойкости к трещинам имеют качественный характер.

3.Чувствительность к образованию холодных трещин зависит от микроструктуры стали. Например, двойниковый мартенсит более чувствителен к охрупчиванию по сравнению с самоотпускающимся низкоуглеродным мартенситом.

Образование трещин зависит от содержания водорода в сварном шве: чем больше концентрация водорода, тем более выраженным становится растрескивание.

Нормальная температура наиболее благоприятна для образования холодных трещин: как при снижении температуры, так и при ее повышении трешины образуются со значительно меньшей вероятностью.

Образование трещин зависит от внутренних напряжений, возникающих в сварном соединении после завершения сварки, и их распределения. При наличии внешней нагрузки напряжения, которые она создает, суммируются с внутренними.

Холодное растрескивание зависит от скорости деформации сварного соединения: чем выше скорость нагружения, тем менее выраженным становится охрупчивание.

4.Предложен новый физически обоснованный критерий, характеризующий степень снижения хрупкой прочности металла под влиянием водорода, и разработана методика применения нового критерия по данным механических испытаний.