12.02.2018

Испытание нержавеющих сталей на изгиб для определения образования трещин


Ликвационные трещины в зонах повторного нагрева сварных швов полностью аустенитных сталей известны с 1940 г., и даже в те времена их называли растрескиванием. Короткие трещины, как правило, длиной менее 2 мм, в любом направлении незначительно влияют на пределы прочности и текучести металла шва, но достаточно сильно могут снизить относительное удлинение. Эти трещины обычно очень плотные и не видны на поверхности образцов при растяжении металла шва до тех пор, пока не наступит достаточно сильная текучесть. В зависимости от конкретного соотношения площадей зон повторного нагрева и поверхности образца на растяжение в конкретном образце может образовываться много или относительно мало трещин.
Авторы работы пришли к выводу, что четкое определение положения трещин и количественная их оценка требуют тщательного изучения зон повторного нагрева под поверхностью сварного шва совместно с приложением пластической деформации для раскрытия трещин и возможности их видеть. Испытание на изгиб для определения образования трещины, которое они разработали, позволяет хорошо выявить расположение трещины в металле сварного шва. Испытанию подвергаются два слоя перекрывающихся валиков сварного шва, наплавляемых в условиях низкой податливости. На рис. 10.13 показан вид сверху образцов для этого типа испытаний на жесткой оснастке. Авторы работы, отмеченной ранее, использовали угловые швы для закрепления образцов на жесткой пластине с целью выявить, увеличивает ли такое закрепление количество трещин, и пришли к выводу, что не увеличивает. Механическую жесткость легче убрать, поэтому они ее рекомендовали. На рис. 10.14 показан образец после удаления оснастки с указанием размеров образца. В работе, указанной ранее, даны рекомендации по определенной последовательности наплавки и количеству валиков в слое, а также отмечена необходимость закончить наплавку первого слоя перед началом наплавки второго, как показано на рис. 10.15,а с целью получения воспроизводимых результатов. Авторы работы последовательно отмечали, что выполнение двух проходов перед завершением первого слоя обеспечивает двойной цикл повторного нагрева для верхнего валика в пакете (один цикл повторного нагрева при наложении валика 3 и второй цикл повторного нагрева при наложении валика 8; рис. 10.15,b). Цикл двойного повторного нагрева дает большое увеличение в количестве трещин, найденных в повторно нагреваемой части валика 2 по сравнению с валиком 8 (см. рис. 10.15,а).
После сварки поверхность образца зачищается, причем удаляют количество металла, необходимое для образования гладкой поверхности, а бороздки абразива располагают в продольном направлении. Желаемая плоскость для исследования находится непосредственно под исходной поверхностью наплавки (рис. 10.15,с). После шлифовки поверхность образца изучается с целью выявления открытых трещин, подсчет которых ведут в центральной 4-дюймовой (100 мм) части по длине образца с помощью проникающей окрашенной жидкости. Затем на поверхность образца укладывается сетка для определения ферритного числа (рис. 10.16). После определения ферритного числа образец изгибают по оправке до достижения остановки с целью раскрытия всех трещин при использовании оснастки, показанной на рис. 10.17. Затем опять подсчитывают на 4-дюймовой базе в центре образца количество обнаруженных трещин, используя стереомикроскоп с 10-кратным увеличением. Как правило, имеет место значительное увеличение количества найденных трещин по сравнению с количеством трещин, выявленных перед изгибом образца с помощью окрашенной жидкости.
При правильном проведении испытания на изгиб отчетливо проявляется тенденция к образованию трещин. Автор работы использовал эти испытания для оценки металла шва нержавеющих сталей с очень низким содержанием феррита с целью определения минимального значения ферритного числа, необходимого для предотвращения образования трещин в каждой марке исследованных сталей. На рис. 10.18 приведены результаты исследований, полученные для 16 покрытых электродов марки E308L по AWS. При значении ферритного числа, равного 1, было насчитано 40 трещин. Количество трещин уменьшалось при возрастании значения ферритного числа до трех и более, но, тем не менее, трещины выявлялись. На рис. 10.19 показаны для сравнения результаты исследований наплавок нескольких марок электродов. Можно видеть, что при примерно нулевом значении ферритного числа все исследованные стали имеют многочисленные трещины. По мере увеличения значения FN стали количество трещин уменьшается вплоть до полного их отсутствия. Причем такое уменьшение носит монотонный характер при монотонном возрастании FN, что может свидетельствовать о положительной воспроизводимости результатов испытаний. Однако статистическая оценка воспроизводимости отсутствует.
Авторы работы также экспериментировали с двумя или тремя циклами повторного нагрева, используя многопроходную дуговую сварку вольфрамовым электродом, причем при выполнении отдельных проходов валики точно укладывались в соответствии с положением исходного без применения присадочного металла на поверхности образца при испытании на изгиб. Количество трещин в каждой конкретной области продолжало увеличиваться от второго до третьего цикла повторного нагрева, указанный процесс можно рассматривать как модель ситуации удаления дефектов и ремонтной сварки. Позднее авторы работы сообщили о расширении этой методики на пять циклов проплавления дуговой сваркой неплавящимся электродом для металла шва с низким ферритным числом. При этом было установлено, что число трещин возрастает с увеличением числа циклов. На рис. 10.20 приведены результаты исследований до пяти циклов для металла шва с тремя начальными уровнями содержания феррита. Данная методика применяется для оценки образования трещин как для начального производства, так и для ремонтной многопроходной сварки. Испытания на изгиб для определения образования трещин, по-видимому, приспособлены наилучшим способом для выявления и количественной оценки образования ликвационных трещин, хотя, по-видимому, любые трещины провала пластичности, имеющиеся в сварном шве, также могут быть выявлены с помощью этих испытаний.





Яндекс.Метрика