Повышение стойкости против локальных разрушений сварных соединений аустенитных сталей, выполненных дуговой сваркой

• Автор: Полетаев, Юрий Вениаминович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 302 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения и условные обозначения

Введение

1 .Проблема межзеренного локального разрушения металла ЗТВ сварных

соединений аустенитных сталей

1.1 .Локальные разрушения сварных соединений энергетического оборудования и трубопроводов
1.2.Физическая природа высокотемпературной пластической деформации и межзеренного разрушения
1.3.Методы экспериментального исследования склонности металла ЗТВ к локальному разрушению

1.4.Проблема выбора конструкционных материалов для энергетического

оборудования и трубопроводов

Выводы
2.Разработка методов оценки стабильности структуры и стойкости против локального разрушения металла ЗТВ
2.1.Алгоритм выбора технологических режимов формирования структурной и химической однородности металла ЗТВ при сварке
2.2. Разработка метода флуктуационного анализа для оценки стабильности
структуры ЗТВ при сварке
2.3.Оценка склонности сварных соединений к локальному разрушению в условиях НМЛ
2.3.1.Выбор метода испытаний
2.3.2.Феноменологическая модель термоактивационного процесса локального разрушения
2.3.3.Методика испытаний сварных соединений на склонность к локальному разрушению

2.4.Критерии оценки результатов испытаний сварных соединений в условиях

2.4.1 .Оценка релаксационной стойкости
2.4.2.Оценка склонности к образованию локального разрушения
2.4.3.0ценка интенсивности развития локального разрушения
Выводы
3.Влияние химического состава сталей и ТДЦС на стабильность структуры и стойкость металла ЗТВ против локального разрушения
3.1.Структура и свойства металла ЗТВ сварных соединений аустенитных сталей с карбидным прочнением
3.1.1.Жаропрочные стали ЭИ 257 и 12Х18Н12Т
3.1.2.0ценка свариваемости и стабильности структуры при сварке
3.1.3.Релаксационная стойкость сварных соединений
3.1.4.Стойкость сварных соединений против образования ЛР
3.1.5.Стойкость против развития локального разрушения
3.1.6.Механизм и кинетика локального разрушения металла ЗТВ стали 12Х18Н12Т
3.2.Структура и свойства сварных соединений Сг-Мп аустенитных
сталей
3.2.1.Влияние марганца на структуру и свойства сварных соединений хромомарганцевых сталей
3.2.2.Релаксационная стойкость сварных соединений
3.2.3.Стойкость сварных соединений против образования ЛР
3.2.4.Стойкость против развития локального разрушения
3.2.5.Влияние температурно-временного фактора на склонность к локальному разрушению
3.2.6.Структурные факторы локального разрушения
3.3.Апробирование расчетно-экспериментального метода проектирования технологии сварки
3.3.1.Состав и свойства исследуемых сталей
3.3.2.Оценка стабильности и склонности к образованию горячих трещин стали
03Х16Н9М
3.3.3.Влияние параметров имитированных ТЦС на повреждаемость
аустенитных сталей
З.ЗАРазработка технологии сварки аустенитной стали 03Х16Н9М
3.3.5.Склонность к ЛР металла ЗТВ сварных соединений
3.4.Механизм и кинетика ЛР металла ЗТВ стали 03Х16Н9М2 в
условияхНМН
Выводы
4.Влияние различных факторов на механизм и кинетику ЛР сварных соединений при НМН
4.1.Влияние остроты надреза на склонность к ЛР
4.2.Влияние способа и технологии сварки на склонность сварных соединений к ЛР
4.3.Влияние параметров режима аустенитизации на склонность к ЛР
4.4.Влияние температуры испытаний
4.5.Влияние частоты малоциклового нагружения
Выводы
5.Внедрение результатов работы
Общие выводы
Список литературы
Приложения

Межзеренное разрушение при повышенных температурах Т = (0,45...0,75)• 7^ и долговечностях / = 104...109сек (2,8...280 тыс. час) является типичным для эксплуатационных условий. В настоящее время имеется общее согласие по поводу физической природы локализации процесса разрушения в границах зерен - появление межзеренного проскальзывания (МЗП) [4,27,52,53,56,58,60-62]. Считают, что оно ответственно за зарождение трещин в границах. Обсуждаются три механизма роста этих трещин: хрупкое разрушение границ; пластический рост пор в границах; вакансионное подрастание пор.
Проскальзывание вдоль границ зерен осуществляется так называемыми межзеренными дислокациями, движущимися в плоскости границы неконсервативным способом. Под действием приложенного напряжения их плотность возрастает вплоть до 107 м/м2. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что векторы Бюргерса этих дислокаций не являются решеточными (они меньше) и по этой причине дислокации вынуждены при движении оставаться в плоскости границы [60]. Границы зерен являются местом кристаллографического несовершенства и содержат изломы и ступеньки. Каждый дефект границы вызывает неоднородность пластической деформации и возникновение локальных перенапряжений при МЗП. Для снижения внутренних напряжений необходимо время (например, возврат может осуществляться путем испускания решеточных дислокаций). Поэтому при малых общих скоростях пластической деформации, когда большая часть внутренних напряжений в границах успевает сниматься, вклад МЗП — £зг в общую пластическую деформацию Е может быть весьма велик. На рисунке
1.5 приведены результаты по измерению относительного вклада в общую деформацию межзеренного проскальзывания £зг / Ер и внутризеренной
Евг/ £р •
деформации . Можно увидеть, что при низких Ес. вклад
межзеренного проскальзывания в суммарную деформацию является