Структурные изменения и механические свойства низколегированных сталей и их сварных соединений после термоциклической обработки

• Автор: Аргунова, Анастасия Афанасьевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 113 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ТЦО) СТАЛЕЙ И
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1. Влияние термического цикла сварки на формирование структуры и свойств сварных соединений
1.2. Процессы при послесварочной термообработке сварных швов и виды ТЦО
1.3. Влияние ТЦО на структуру и механические свойства конструкционных сталей и их сварных соединений; цель и
и задачи исследования
Глава 2. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ЧАСТЬ
2.1. Выбор материалов и режимы сварки
2.2. Эксперименты по ТЦО
2.3. Определение механических характеристик
2.4. Металлографические и фрактографические исследования..55 Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЦО НА СТРУКТУРУ И
СВОЙСТВА НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 10ХСНД, 14Х2ГМР И 20НГМФ
3.1. Структура низколегированных сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР
и 20НГМФ в исходном состоянии и после ТЦО
3.2. Механические свойства низколегированных сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР и 20НГМФ в исходном состоянии и после

Выводы к главе

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЦО НА СТРУКТУРУ И
СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ НИЗКОЛЕГИРО-
ВАННЫХ СТАЛЕЙ 1 ОХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ
4.1. Структура, микротвердость и разрушение сварных соединений из ферритно-перлитной стали 1ОХСНД в зависимости от режимов ТЦО
4.2. Структура, микротвердость и разрушение сварных соединений из бейнитной стали 14Х2ГМР в зависимости от режимов ТЦО
4.3. Структура, микротвердость и разрушение сварных соединений из микролегированной бейнитно-ферритной стали 20НГМФ в зависимости от режимов ТЦО
4.4. Прочность и пластичность термоциклированных сварных соединений из сталей 1 ОХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ и рекомендуемые режимы ТЦО
Выводы к главе 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В связи с освоением месторождений газа и нефти в районах с суровыми климатическими условиями возникает необходимость использования большого количества сварных конструкций, особенно магистральных трубопроводов, для выполнения которых обычно используются низколегированные стали. Для обеспечения безопасной эксплуатации таких металлоконструкций прежде всего необходимо знание свойств материала, характеризующих его способность сопротивляться разрушению, а также предъявление высоких нормативных требований к конструкционной прочности сварных соединений.
Конструкционная прочность сварных соединений определяется свойствами зоны термического влияния околошовной зоны шва и лимитируется в основном свойствами околошовной зоны, а точнее зоны перегрева. В этой зоне наблюдается снижение пластичности и ударной вязкости сталей за счет значительного роста аустенитного зерна, образования закалочных структур, а также наличия внутренних остаточных напряжений, образовавшихся в результате высокотемпературного локального воздействия термодинамического цикла сварки. Особенно чувствительны к термическому воздействию хладостойкие стали, вследствие чего ухудшение их механических свойств в зоне сварного шва может быть весьма значительным. Поэтому наряду с оптимальным тепловложением при сварке требуется проведение дополнительной послесварочной обработки, сближающей характеристики основного металла и металла сварного соединения.
Традиционно для этих целей используется термообработка. Наиболее распространенными видами термообработки сварных соединений металлоконструкций являются высокий отпуск и нормализация. Однако отпуск и нормализация, снижая остаточные напряжения в шве и околошовной зоне, полностью не исправляют микроструктуру материала. Также охрупчи-

Табл. 1.5.
Партия железа Размер зерна, мм Тхр, С, после
Нормализация От 950°С (10 мин. ТЦО по схеме 20 *-> 850°С 1 ч. (1 цикл) ТЦО по схеме 20 «-> 850°С. 8 ч. (15 циклов)

II 0,3...0,5 +90
III 0,3...0,5 +300 +260 +80
накоплением дефектов вследствие многократных прямых и обратных фазовых переходов. Это должно оказывать влияние на температуру формирования зародышей образующихся фаз и кинетику фазовых превращений. В результате этого, как показали исследования на сталях с достаточно высоким содержанием углерода, в зависимости от условий ТЦО и степени легирования стали может проявляться и достигать нескольких десятков градусов эффект снижения критической точки АС1- На положение ее при ТЦО преобладающее влияние оказывает наличие в структуре нераспавше-гося аустенита.
В монографии [67] проведено исследование влияния ТЦО на сварные соединения из стали 15Х5М.
За критерий оценки механических свойств принято значение твердости. Максимальное ее значение ограничивается нормативными документами уровнем 240НВ.
Сварные соединения изготавливали с использованием электродов двух марок - ЦЛ-17 и Св-06Х8Г2СЛКФТЮ4.
Применяли 4 режима ТЦО: