Расчетные методы против холодных трещин (XT)

При разработке расчетных методов применяют два основных методических подхода. Первый используют параметрические уравнения, полученные статистической обработкой экспериментальных данных. Они связывают выходные параметры (показатель склонности к трещинам, требуемую температуру подогрева и другие) с входными параметрами (химическим составом, режимом сварки и другие) без анализа физических процессов в металлах при сварке, обусловливающих образование трещин. Поэтому их применение ограничено областью, в пределах которой изменялись входные параметры при проведении экспериментов. При этом часто не учитывается все многообразие факторов, влияющих на образование трещин, в том числе и существенно значимых. Второй предусматривает анализ физических процессов в металлах при сварке, обусловливающих образование трещин. В этом случае используются концептуальные физические модели процесса разрушения при образовании трещин, аналитические зависимости законов металлофизики, регрессионные уравнения, описывающие характеристики и константы материалов на основе статистической обработки опытных данных. Такие расчетные методы имеют более универсальный характер, чем параметрические уравнения, и позволяют учитывать достаточно широкий ряд металлургических, технологических и геометрических факторов. Выполнение расчетов производится с помощью ЭВМ.

В настоящее время широко используются следующие параметрические уравнения:

1. Расчет значения эквивалента углерода Сэкв

C_{э к в} = C + Mn / 6 + Si / 24 + Ni / 10 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 14 + 5B~~~~(1)

где символы элементов и их содержание в %.

Стали, у которых Сэкв≥0,45 %, считаются потенциально склонными к образованию трещин. Сэкв является обобщенным параметром состава стали, характеризующим ее прокаливаемость. При Сэкв≥0,45 % при сварке становится возможным образование закалочных структур в металле сварного соединения, что при условии насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжений может привести к образованию холодных трещин. Значение Сэкв вне связи с этими условиями не может служить показателем действительной склонности сварного соединения к трещинам.

2. Расчет параметра трещинообразования Рω, %

P_omega = P_{с м} + {H_{г л}} / 60 + K / {40 * 10^4}~~~~(2)

P_{с м} = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cr / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Mo / 15 + V / 15 + 5B,%

где Hгл — количество диффузионного водорода в металле шва, установленное глицериновым методом, мл/100 г (соотношение с ртутным методом МИС Hгл = 0,64 Hмис—0,93); К — коэффициент интенсивности жесткости, Н/(мм*мм) (K=Коδ; Ко — постоянная, имеющая значения в пределах 200—1000 Н/(мм2*мм) в зависимости от жесткости конструкции, для пробы Тэккен 685; δ — толщина стали, мм.

При Pω>0,286 возможно образование холодных трещин в зоне термического влияния в корне шва сварного соединения типа пробы «Тэккен». Уравнение (2) получено статистической обработкой результатов испытаний с помощью пробы «Тэккен» применительно к низколегированным сталям с содержанием углерода 0,07—0,22 % с пределом текучести 500—700 МПа при сварке с q/v=17 кДж/см. Использование (6.3) возможно для указанных составов стали и режима сварки.

Параметр Pω используют для расчета предварительной температуры подогрева, исключающей трещины: Тп= 1440 Pω—392. Например, при Рω=0,286 Тп=20 °С; при Pω=0,345 (сталь 0,20% С; 0,30% Si; 0,80% Мп; 0,2% Сr; Hгл=3; δ=20 мм) Tп=105 °С.

3. Расчет стойкости против холодных трещин стыковых сварных соединений жестко закрепленных элементов может быть выполнен с помощью компьютерных программ. Программный комплекс «Свариваемость легированных сталей» позволяет выполнить расчеты кинетики физических процессов и их выходных параметров, определяющих показатели свариваемости.

Путем сопоставления действительных и критических значений факторов трещинообразования (структуры, водорода и напряжений) оценивается стойкость сварных соединений против трещин.

Например: σ < σ — условие стойкости ЗТВ сварных соединений против образования холодных трещин; σкр0,2(зтв)(2,753—0,51 Hдd3+0,307 СHд+0,017 Hд2-4,186 С—0,005 Sд—4,457 d3+10,213 Cd3—0,54 Нд + 0,005 C Sд+0,005 Sд*d3+1,021 C2+0,058 d23.

где σ — критическое разрушающее напряжение, регрессионное уравнение для которого получено статистической обработкой результатов испытаний сталей на замедленное разрушение в условиях термического цикла сварки; σ0,2(ЗТВ) — предел текучести ЗТВ; % С — содержание углерода; Sд — действительное содержание структурных составляющих («+»Sд — мартенсит, остальное бейнит; «—»Sд — ферритоперлит, остальное бейнит); d3. — диаметр действительного аустенитного зерна, мм; Hд — действительная концентрация хроматографического диффузионного водорода в ЗТВ, см3/100 г. Действительные значения параметров рассчитаны на основе анализа физических процессов в металле при сварке.

Если условие стойкости против трещин не обеспечивается, то в автоматическом режиме счета определяются значения погонной энергии сварки, температуры подогрева, исходное содержание водорода в шве и жесткость закрепления свариваемых элементов, которые обеспечивают отсутствие холодных трещин.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.