книги / Хладноломкость металлоконструкций и деталей машин

ружения*. Для определения составляющих ударной вязкости может быть использована упрощенная методика, требующая меньшего количества образцов.

В заключение следует отметить, что для предотвращения хрупкого разрушения необходимо, чтобы сталь при температу­ ре эксплуатации обладала ориентировочно следующими свой­ ствами: работой деформации не менее 2 кгс - м/см2; работой раз­

Применение разработанной методики для решения практических задач

Разработанная методика нашла практическое применение при решении ряда вопросов прикладного значения.

В результате аварий, происшедших в последние годы, были разрушены два резервуара емкостью по 5 000 ж 3. Температура, при которой разрушились резервуары, составляла— 27 ---- 35°.

При испытании на ударную вязкость металла разрушенных резервуаров не удалось выявить причины аварий, поскольку величина ударной вязкости стандартных по сечению образцов оказалась существенно выше величин требуемой вязкости, кото­ рые оговаривались техническими условиями (а„ составляла при температуре разрушения резервуаров от 4,5 до 10,5 кгс-м/см2).

Однако причину разрушения сравнительно легко удалось установить, произведя оценку свойств металла по величинам составляющих ударной вязкости.

Оказалось, что при температуре аварии работа разрушения металла практически равна нулю, а работа деформации была рав­ ной величине ударной вязкости. Это свидетельствовало о том, что металл резервуаров хорошо сопротивляется зарождению трещин, но не способен противостоять их развитию. Грубые дефекты сварки (непровар, глубокие подрезы и др.) при нали­ чии низких температур способствовали образованию очага раз­ рушения. А поскольку металл резервуаров не обладал способ­ ностью локализовать образовавшуюся трещину, произошло хруп­ кое разрушение конструкции.

* Величина многократной нагрузки определяется как сумма значений единичных величин приложения энергии

* * Приведенные данные оказались характерными для исследуемых марок стали.

В результате испытаний было показано, что оценка хрупко­ сти металла резервуаров по величине его ударной вязкости не является исчерпывающей, поскольку при этом не исключается возможность аварии. Оценку хрупкости металла резервуаров следует производить в первую очередь по величине работы раз­

рушения.

В связи с имевшими место случаями разрушения трубопро­ водов одной из важнейших задач сектора прочности лаборатории сварки ВНИИСТ [7] являлось установление причин аварий и разработка мероприятий по их ликвидации.

В разультате исследований ряда трубных сталей (19Г, 14ГН, 15ХГН иСт.Зсп улучшенного раскисления), проведенных по ре­ комендуемой методике, было установлено, что показатели сос­ тавляющих ударной вязкости и особенно работы деформации наиболее распространенной трубной стали марки 19Г ниже, чем у других исследуемых сталей. Кроме того, металл образцов, из­ готовленных из головных листов стали марки 19Г, имеющей максимальное содержание углерода и марганца, оказался склон­ ным к зарождению трещин.

Полученные данные позволили сделать вывод [7 ] о том, что разрушения, наблюдавшиеся на различных участках газопро­ водов, явились следствием нестабильности свойств металла экспандированных труб и наличия участков, характеризуемых исключительно низкой величиной работы деформации. В этих участках, видимо, и происходило зарождение очагов хрупкого разрушения.

Таким образом, хрупкость металла трубопроводов следует оценивать в первую очередь по величине работы зарождения трещины. Работой развития трещины, когда разрушение уже началось, определяется только протяженность разрыва.

В практике строительства встречаются случаи, когда полу­ ченные сварные соединения не обладают достаточной стойкостью против хрупкого разрушения. Иногда для улучшения свойств подобных соединений применяют термическую обработку.

Для выявления влияния структуры металла на его склон­ ность к хрупкости были испытаны образцы, изготовленные из стали трех марок: 20, 12МХ и 19Г. Заготовки образцов подвер­ гали термической обработке — полному отжигу при различной температуре и закалке с отпуском.

Проведенные эксперименты позволили установить, что' вы­ бор термической обработки стали должен обусловливаться необ­ ходимостью повышения величины той или иной составляющей характеристики (о,, и ар), а также условиями работы конст­ рукции, в первую очередь температурой ее эксплуатации.

Для повышения величины работы деформации эффективным видом термической обработки является не только закалка с от­ пуском, но и нормализация и отжиг. Однако любая термичес­ кая обработка, связанная с увеличением размеров ферритного зерна, способствует снижению величины работы разрушения.

Таким образом, оценка хрупкости металла по величине его ударной вязкости не исключает возможности разрушения и дол­ жна производиться по величинам работы зарождения и работы развития трещины. Численное значение этих величин должно определяться в зависимости от условий работы той или иной конструкции.

5.Г. И. П о г о д и н - А л е к с е е в . Свойства металла при ударном нагру­ жении. Металлургиздат, 1953.

6.А. С. Р а х м а н о в , Л. С. Л и в ш и ц. Заводская лаборатория, XXV, 12, 1959.

7.М. П. А и у ч к и и. Прочность сварных магистральных трубопроводов. Гостоптехиздат, 1963.

Г . В. Н А З А Р О В

ОЦЕНКА СКЛОННОСТИ К ХРУПКИМ РАЗРУШЕНИЯМ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ИЗ СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫМ СПОСОБОМ

При разработке технологии электрошлаковой сварки судо­ вых деталей из среднелегированных сталей возникла необ­ ходимость оценить склонность металла шва к хрупким разру­ шениям.

В настоящее время в судостроении приняты следующие кри­ терии оценки: критическая температура хрупкости при испыта­ нии ударных образцов Менаже (Тк), процент волокнистой со­ ставляющей площади излома больших проб (В) и критическая температура хрупкости при испытаниях образцов с острым над­ резом на статический изгиб (Тк.д-С). Однако практический опыт и методика испытаний сварных конструкций относятся главным образом к оценке листовых конструкций средней толщины. При оценке склонности к хрупким разрушениям сварных деталей больших толщин следует учитывать ряд дополнительных ус­ ловий, связанных как с получением сварных соединений, гак и с изготовлением образцов и их испытанием.

Мы ставили перед собою цель установить некоторые особен­ ности оценки склонности сварных соединений, выполненных электрошлаковым способом, к хрупким разрушениям. Иссле­ дования проводились в лаборатории сварки завода «Красное Сормово».

Можно отметить две особенности применяемых сталей, кото­ рые играют существенную роль в характеристике сварного со­ единения. Во-первых, стали можно отнести к категории сложно­ легированных многокомпонентных. При электрошлаковом спо­ собе сварки состав шва при одних и тех же сварочных материа-

На основании сказанного следует рассматривать и приведен­ ные ниже результаты оценки склонности к хрупким разрушени­ ям, которые относятся к сварным соединениям, подвергнутым улучшению после сварки.

Исследования проводились на сварных соединениях из металла толщиной 100— 120 мм. Основные сведения по выбору режимов и технологии изготовления этих конструкций изложе­ ны в работе [21. Было четыре варианта сварки:

I.Два электрода св-ЮГСМТ.

II. То же, но с поперечными колебаниями электродов в про­ цессе сварки.

III. Два электрода св-ЮГСМТ и присадочная проволока (по центру) св-10Х16Н25М6.

IV. Два электрода св-08ХН2М.

Вработе [21 содержатся некоторые сведения об условиях ис­ пытаний соединений, сваренных по I варианту. Составы металла шва подобраны так, чтобы получить постепенное повышение

легирования хромом и никелем.

Для проверки равномерности легирования по сечению шва разобьем все поперечное сечение по оси сварного соединения в

Т а б л и ц а 2