Оцінювання деградації зварних з’єднань теплостійких сталей у високотемпературному наводнювальному середовищі
Зміни механічних властивостей, структури та механізм руйнування металу зварних з’єднань низьколегованих сталей. Деградація металу шва в експлуатаційних і лабораторних умовах. Зниження міцності та зникнення феритної оторочки навколо аустенітних зерен.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.01.2016 |
| Размер файла | 55,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Установлена связь между механическими свойствами металла шва (МШ) и изменением его микроструктуры вследствие деградации. Игольчатый феррит, доминирующий в микроструктуре МШ в исходном состоянии, трансформируется после эксплуатации в зернистый феррит с меньшей микротвердостью. После длительной эксплуатации исчезают также ферритные оторочки по границам бывших аустенитных зерен, свойственные микроструктуре МШ в исходном состоянии.
Показано, что в отличие от основного металла (ОМ) паропровода, для которого интегральные механические свойства практически нечувствительны к изменению состояния металла вследствие эксплуатации, для МШ такие характеристики как твёрдость, прочность при одноосном растяжении и ударная вязкость чувствительны к его высокотемпературной деградации. За интегральными свойствами состояние ОМ после деградации можно оценить только при электролитическом наводораживании образцов во время испытаний на растяжение. Сильнее изменяются также локальные механические характеристики эксплуатированного МШ, такие как статическая (за уровнем JIc) и циклическая трещиностойкость (за эффективным размахом порогового уровня коэффициента интенсивности напряжений DKth eff). Как результат, вследствие деградации МШ в эксплуатационных условиях его прочность становится ниже прочности ОМ, что делает проблематичной дальнейшую эксплуатацию паропровода. Таким образом, комплекс механических показателей состояния металла свидетельствует о том, что деградация МШ во время эксплуатации происходит интенсивнее, чем ОМ.
Фрактографически раскрыто механизм разрушения под влиянием водорода, предварительно абсорбированного МШ перед механическими испытаниями, и попадающего в металл извне во время испытаний, при этом выявлена смена механизма разрушения с трансзеренного для МШ в исходном состоянии на межзеренный в експлуатированном МШ.
Особенностью проявления длительной высокотемпературной водородной деградации МШ является снижение его сопротивления как хрупкому, так и вязкому разрушению. Установлено, что существует специфическая корреляция между характеристиками пластичности и другими механическими свойствами. Особенность состоит в том, что в эксплуатированном МШ зафиксировано одновременное снижение относительного сужения (ш) и повышение относительного удлинения (д). Причем увеличение ш коррелирует со снижением прочности, тогда как снижение д - с уменьшением сопротивления хрупкому разрушению МШ. В то же время эти же показатели для МШ в исходном состоянии под влиянием других факторов изменяются в унисон.
Для оценки состояния деградированного МШ за его механическими свойствами при растяжении предложено использовать нерегламентированные радиальные образцы, которые выявили максимальную чувствительность к изменению состояния металла вследствие эксплуатации.
Деградацию МШ сварных соединений сталей 15Х1М1Ф и 15Х2МФА в лабораторных условиях моделировали путем термоциклирования образцов в водороде от комнатной до рабочих для паропроводов (570 оС) и реакторов гидрокрекинга нефти (450 оС) температур. Это позволило обосновать условие достижения МШ критического состояния за появлением инверсии влияния абсорбированного им водорода на уровень DKth eff после разного количества термоциклов в водороде. По его достижении МШ становится склонным к водородному охрупчиванию на микроуровне. На этом основании предложен метод оценки состояния деградированного металла сварного соединения с учетом наводораживающего влияния рабочих сред.
Ключевые слова: сварные соединения, металл шва, теплоустойчивые стали, высокотемпературная водородная деградация, механизм разрушения, структурные изменения, механические свойства, циклическая трещиностойкость.
Abstract
Markov A. D. Evaluation of degradation of thermal stable steels welding joints in high-temperature hydrogenating environments. - The manuscript.
The dissertation for competition of the scientific degree as a candidate of engineering sciences by 05.02.01 speciality - Materials Science. - Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, 2007.
The changes of mechanical properties, microstructure and fracture mechanisms of welding joints of low-alloying thermal stable 15Kh1M1F and 15Kh2MFA steels correspondingly power steam pipelines and oil hydrocracking reactor shell after long-term high-temperature degradation in hydrogenation environments have been investigated.
Using a metalography the degradation of the weld metal (WM) in service and laboratory conditions is shown to be apparent as transformation of acicular ferrite to globular one. At that grains size is increasing, causing decrease of strength. Disappear of an allotropic ferrite around former austenitic grains and weakening of ferritic grain boundaries by carbides leads to decrease of brittle fracture resistance.
It is shown that unlike the base metal (BM) of steam pipeline, integral mechanical properties of which practically are insensitive to changes in metal state because of service, such properties as hardness, tensile strength and impact toughness are sensitive to high-temperature degradation of WM. The degradation of WM was revealed to occur more intensive than BM. It is confirmed by a decrease of the integral mechanical properties of WM (except for relative elongation) and local ones, such as fracture toughness J1c and fatigue crack growth resistance (effective threshold of the stress intensity factor DKth eff).
The fracture mechanism under the influence of internal (obtained by the preliminary hydrogenation of the specimen before mechanical test) and external (obtained by the cathodic polarization during mechanical test of the specimen) hydrogen was fractographically examinated and a change of fracture mechanism from transgranular for WM in initial state to intergranular for the exploited WM was revealed.
A simulation of WM degradation, using in-laboratory method of thermal cycling in hydrogen environment, enables to substantiate the critical state of WM by an appearance of inversion effect of absorbed hydrogen on DKth eff level. After certain number of cycles WM becomes sensitive to hydrogen embrittlement. According to these results the method for an estimating of a state of degraded WM, taking into account its susceptibility to hydrogen embrittlement, was suggested.
Key words: weld joint, weld metal, heat resistant steels, high-temperature hydrogen degradation, mechanism of fracture, change of the microstructure, mechanical properties and fatigue crack growth resistance.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика, недоліки та переваги основних видів зварних з’єднань. Залежність якості зварювання металоконструкцій від доцільності обраного виду з’єднання. Утворення міжатомних зв'язків під час зварювання. Класифікація та характеристика зварних швів.
дипломная работа [12,6 M], добавлен 02.06.2019Види зовнішніх навантажень на зварні з’єднання і матеріали. Машини для випробувань на тривалу міцність. Продовження штанги для закріплення зразків. Форма запису результатів випробувань металів і сплавів на тривалу міцність, допустимі відхилення.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.06.2014Організація робочого місця зварювача. Вибір зварювальних матеріалів для виготовлення кришки. Механічні властивості сталі 09Г2С. Розрахунки зварних швів на міцність, їх дефекти. Контроль якості зварних з'єднань. Зовнішні характеристики перетворювача.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.11.2014Моніторинг зварних з'єднань за електричними показниками дуги при зварюванні в середовищі інертних газів неплавким електродом. Дефекти, котрі можуть виявитись під час зварювання. Аналіз процесу зварювання. Переваги способу зварювання неплавким електродом.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 15.01.2010Оцінка впливу шорсткості поверхні на міцність пресованих з'єднань деталі. Визначення залежності показників втомленої міцності заготовки від дії залишкових напружень. Деформаційний наклеп металу як ефективний спосіб підвищення зносостійкості матеріалу.
реферат [648,3 K], добавлен 08.06.2011Характеристика матеріалів для виготовлення сталевих зварних посудин та апаратів, вплив властивостей робочого середовища на їх вибір. Конструювання та розрахунки на статичну міцність основних елементів апаратів. Теоретичні основи зміцнення отворів.
учебное пособие [4,6 M], добавлен 23.05.2010Характеристика виробу і матеріалу. Аналіз технологічності конструкції і технології виготовлення виробу. Вибір маршрутної схеми, зварювальних матеріалів і обладнання. Обґрунтування вибору способу та режиму зварювання. Контроль якості зварних з'єднань.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.11.2015Заготівельні операції виробництва прокату: розмічування, різання, обробка крайок, гнуття та очищення. Технологія виготовлення конструкції цистерни. Розрахунок режимів зварювання швів. Зменшення зварювальних напружень. Аналіз дефектів зварних з'єднань.
курсовая работа [624,0 K], добавлен 16.01.2014Види зварювання, особливості їх застосування. Технологічна послідовність виконання робіт. Типи зварних з’єднань. Характеристика інструментів, матеріалів та устаткування, яке необхідне для роботи. Науковий підхід до організації праці на робочих місцях.
отчет по практике [596,5 K], добавлен 11.12.2012Описи конструкцій фланцевих з’єднань, що застосовуються у хімічному машинобудуванні, рекомендації щодо розрахунку на міцність, жорсткість і герметичність. Розрахунки викладені на основі діючої у хімічному машинобудуванні нормативно-технічної документації.
учебное пособие [7,8 M], добавлен 24.05.2010Вплив нормалізації при температурі 850°С і охолодження на повітрі на механічні властивості сталі. Принцип дії та конструкція млина самоподрібнення "Аерофол". Виплавка дослідного металу, термообробка. Металографічні випробування литої сталі та прокату.
отчет по практике [1,6 M], добавлен 06.07.2015Исследование структурных составляющих легированных конструкционных сталей, которые классифицируются по назначению, составу, а также количеству легирующих элементов. Характеристика, область применения и отличительные черты хромистых и быстрорежущих сталей.
практическая работа [28,7 K], добавлен 06.05.2010Пристрої для стропування посудин та апаратів. Визначення розмірів підкладних листів під монтажні штуцери. Розрахунок обичайок і днищ від опорних навантажень. Конструкції з’єднань з фланцевими бобишками. Опори вертикальних та горизонтальних апаратів.
учебное пособие [10,8 M], добавлен 24.05.2010Сравнительная характеристика быстрорежущих сталей марок: вольфрамомолибденовой Р6М5 и кобальтовой Р9М4К8 - различие в свойствах этих сталей и оптимальное назначение каждой из них. Разработка и обоснование режимов обработки изделий из этих сталей.
практическая работа [1,8 M], добавлен 04.04.2008Обзор результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния поверхности материала в условиях роста питтинга. Анализ контактной выносливости экономно-легированных сталей с поверхностно-упрочненным слоем и инструментальных сталей.
реферат [936,0 K], добавлен 18.01.2016Характеристика быстрорежущих сталей - легированных сталей, которые предназначены для изготовления металлорежущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Маркировка, химический состав, изготовление и термообработка быстрорежущих сталей.
реферат [775,4 K], добавлен 21.12.2011Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.
презентация [149,9 K], добавлен 29.09.2013Зварювання маловуглецевих і середньовуглецевих сталей газовим способом. Часткове вигоряння легуючих домішок і втрата властивостей шва під час газозварки конструкційних легованих сталей. З'єднання чавуну, міді, латуні і бронзи, алюмінію та інших металів.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 19.12.2010Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.
контрольная работа [87,0 K], добавлен 24.07.2012Классификация и применение различных марок сталей, их маркировка и химический состав. Механические характеристики, обработка и причины старения строительных сталей. Оборудование для автоматической сварки под флюсом, предъявляемые к ней требования.
контрольная работа [73,8 K], добавлен 19.01.2014
