Что такое зона термического влияния и ее основные участки
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 18.09.2024
Скажите, ЗТВ для трубы с толщиной 10 мм, ЗТВ будет 20 мм?
Кто может рассказать об особенностях измерения твердости сварного шва?
Я как понимаю твердость шва измеряют предварительно сняв (зачистив) усиление шва.
ЗТВ зависит прежде всего от применяего вида сварки, подогрева и параметров разделки кромок. Это скорее величина приближенного характера. Усиление шва снимают если это указано в ОТК сварки. Далее, замеры твердости шва-делают по сварному шву. Возможна некоторая обработка для достижения требуемой шерошоватости точки замера.
Точно не знаю. В ОП 501 табл. 1 околошовная зона для труб толщиной до 20 мм. равна толщине сваренных элементов. Часть усиления для обеспечения плоскости площадки необходимо снять.
принято считать, что околошовная зона - это переходная часть материала, которая испытывает температурные воздействия и изменяет свои характеристики по сравнению с исходным материалом. как сказано ранее, величина околошовной зоны зависит от количества привнесенной энергии.
практически величина околошовной зоны варьируется от 2-х до 4-х толщин.
для материаловедческих процедур рекомендуется отступать от сварного шва не менее 3-х толщин. это и будет та граница между основным металлом и околошовной зоной.
принято считать, что околошовная зона - это переходная часть материала, которая испытывает температурные воздействия и изменяет свои характеристики по сравнению с исходным материалом. как сказано ранее, величина околошовной зоны зависит от количества привнесенной энергии.
практически величина околошовной зоны варьируется от 2-х до 4-х толщин.
для материаловедческих процедур рекомендуется отступать от сварного шва не менее 3-х толщин. это и будет та граница между основным металлом и околошовной зоной.
принято считать, что околошовная зона - это переходная часть материала, которая испытывает температурные воздействия и изменяет свои характеристики по сравнению с исходным материалом. как сказано ранее, величина околошовной зоны зависит от количества привнесенной энергии.
практически величина околошовной зоны варьируется от 2-х до 4-х толщин.
для материаловедческих процедур рекомендуется отступать от сварного шва не менее 3-х толщин. это и будет та граница между основным металлом и околошовной зоной.
Несколько не так. Зона, которая меняет свои свойства - это зона термического влияния. Состоит из различных, вполне конкретных участков. От неполного расплавления до синеломкости. И, конечно, зависит от металлв, сварки, режимов. Но установить ее размеры можно только сделав шлиф. Поэтому обычно применяют термин Околошовная Зона. В которой несплошности бракуются по нормам шва. Что-то усредненное и с запасом, лишь бы шлиф не делать. А тут надо смотреть по какому документу делается. Основной случай - при толщине от 5 до 20 - не менее толщины. Но бывают и исключения. Встечал и 20мм для этого диапазона. Лучше документацию глянуть.
При ручной дуговой сварке существенным является распределение температур по длине сварочного электрода и распределение температур в основном металле (изделии).
Распределение температур в изделии
Может быть рассчитано, как правило, по схеме Рыкалина - подвижный точечный источник нагрева.
Характеризуется термическими циклами, температурными кривыми, изотермами.
В участке основного металла, прилегающем к шву, температура близка к температуре плавления. При удалении от шва температура интенсивно снижается, приближаясь к средней температуре свариваемого изделия.
Таким образом, в окопошовной зоне металл подвергается своеобразной термообработке. Отсюда эта зона называется зоной термического влияния. Структура металла в зоне термического влияния изменяется в соответствии с термическим циклом нагрева и охлаждения. зависит от химического состава металла, предшествующей термической и механической обработки.
Рассмотрим, какие структурные превращения происходят в зоне термического влияния при сварке малоуглеродистых сталей.
В пределах шва металл был нагрет до расплавления, и поэтому после затвердения имеет в основном дендритную (литую) структуру.
Непосредственно к сварному шву припегает участок непопного расплавления.
На участке I (участок перегрева ) металл был нагрет от 1370 до 1770° К (от 1100 до 1500е С), и поэтому имеет крупнозернистую структуру с игольчатыми включениями феррита. Это участок перегрева, а структуру металла в нем называется видманштедтовой.
Участок II (участок нормализации) характерен тем, что металл был нагрет до интервала от критической точки АсэДО 1370° К (1100° С). В связи с тем, что охлаждение происходило на воздухе, металл в этом участке претерпел нормализацию и значит, отличается мелкозернистой структурой.
В участке III (участок неполной перекристаллизации) металл нагревается до интервала температур от критической точки Ac1t до Асэ Нагрев до таких температур приводит к неполной перекристаллизации, а поэтому в пределах этого участка есть мелкие зерна перлита некрупные зерна феррита, т. е. структура характерна геометрической неоднородностью. В пределах участка IV (участок рекристаллизации) металл нагревается до температур от 770° К (550° С) до критической точки Ас, что приводит к рекристаллизации. В результате этого вытянутые зерна основного металла, если это был стальной прокат, приобретают глобулярную форму, а размеры зерен увеличиваются.
Участок V (участок синеломкости) - видимых изменений в структуре металла сварного шва не происходит. Отличается цветами побежалости.
Из рассмотренных участков особое внимание должно уделяться участку с видман - штедтовой структурой. Он вследствие перегрева имеет крупное зерно и обладает пониженной прочностью. Сварку следует выполнять так, чтобы участок перегрева был минимальный. Наиболее высокие механические свойства на участке нормализации, в пределах которого металл имеет однородную мелкозернистую структуру.
Если выполняется сварка среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей (45, 40Х, ЗОХГСА и др.), в околошовной зоне возможно образование закалочных структур. Это называется подкалкой и приводит к повышению твердости, возникновению внутренних напряжений, а иногда к образованию трещин. В таких случаях сварку целесообразно выполнять с термическим циклом, характерным медленным нагревом и охлаждением металла.
При сварке аустенитных хромоникелевых сталей в околошовной зоне из твердого раствора могут выпадать комплексные карбиды хрома и железа. Это явление нежелательное, так как приводит к обеднению аустенита (твердого раствора) хромом и тем самым повышает склонность к межкристаллитной коррозии; поэтому сварка таких сталей выпопняется на режимах, при которых обеспечивается минимальная длительность пребывания металла околошовной зоны в интервале высоких температур.
Нагрев электрода определяется двумя составляющими: нагрев проходящим током и нагрев сварочной дугой.
Влияние нагрева электрода теплом сварочной дуги имеет решающее значение с точки зрения обеспечения плавления электрода, но сточки зрения нагрева нерасплавиешейся части, проявляется на расстоянии до 15 мм от торца электрода (что очень важно с точки зрения транспорта компонентов электродного покрытия в сварочную дугу)
Нагрев стержня эпектрода проходящим током тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего. Перед началом сварки металлический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500—600° С (при содержании в покрытии органических веществ - не выше 250е С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теппопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в образовании металла шва. а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это - один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.
Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся макро- и микроструктурой, химическим составом, механическими свойствами и другими признаками: сварной шов, зону сплавления, зону термического влияния и основной металл (рис. 1). Характерные признаки зон связаны с фазовыми и структурными превращениями, которые претерпевают при сварке металл в каждой зоне.
Рис. 1. Характерные зоны сварных соединений
1 — шов, 2 — зона термического влияния, 3 — основной металл, 4 — околошовный участок зоны термического влияния, 5 — зона сплавления, Tл, Tc и Tп — темпе
Сварной шов характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип которой зависит от состава шва и условий фазового перехода из жидкого состояния в твердое.
Зона термического влияния (ЗТВ) — участок основного металла, примыкающий к сварному шву, в пределах которого вследствие теплового воздействия сварочного источника нагрева протекают фазовые и структурные превращения в твердом металле. В результате этого ЗТВ имеет отличные от основного металла величину зерна и вторичную микроструктуру. Часто выделяют околошовный участок ЗТВ или околошовную зону (ОШЗ). Она располагается непосредственно у сварного шва и включает несколько рядов крупных зерен. Металл шва, имеющий литую макроструктуру, и ЗТВ в основном металле, имеющая макроструктуру проката или рекристаллизованную макроструктуру литой или кованой заготовки, разделяются друг от друга поверхностью сплавления. На поверхности шлифов, вырезанных из сварного соединения и подвергнутых травлению реактивами, она при небольших увеличениях наблюдается как линия или граница сплавления.
Зона сплавления (ЗС) — это зона сварного соединения, где происходит сплавление наплавленного и основного металла. В нее входит узкий участок шва, расположенный у линии сплавления, а также оплавленный участок ОШЗ. Первый участок образуется вследствие недостаточно эффективного переноса, расплавленного основного металла в центральные части сварочной ванны. Здесь имеет место перемешивание наплавленного и основного металлов в соизмеримых долях. На оплавленном участке ОШЗ возможно появление между оплавленными зернами жидких прослоек, имеющих аналогичный состав. В случае применения разнородных наплавленного и основного металлов (например, аустенитного и перлитного) ЗС отчетливо наблюдается в виде переходной прослойки. Она имеет часто существенно отличающиеся от металла шва и ЗТВ химический состав, вторичную микроструктуру и свойства. Распределение элементов по ширине ЗС имеет сложный характер, который определяется процессами перемешивания направленного и основного металла, диффузионного перераспределения элементов между твердой и жидкой фазами и в твердой фазе на этапе охлаждения.
Основной металл располагается, за пределами ЗТВ и не претерпевает изменений при сварке. Может влиять на превращения в ЗТВ в зависимости от его макро- и микроструктуры, определяемых способом первичной обработки металла (прокат, литье, ковка, деформирование в холодном состоянии) и последующей термообработкой (отжиг, нормализация, закалка с отпуском, закалка со старением и т. п.).
При газовой сварке основной металл, примыкающий к сварному шву, подвергается нагреву до температуры 1500 °С. Область, нагретую до 450. 1500°С, принято называть зоной термического влияния.
Зона термического влияния В (рис. 7.4) включает в себя участки неполного расплавления 7, перегрева 2, нормализации 3, неполной перекристаллизации 4, рекристаллизации 5 и синеломкости 6.
Рис. 7.4. Термический цикл сварки:
А—Г — зоны сварного соединения (А — наплавленного металла; Б — сплавления; В — термического влияния; Г — основного металла); 1 — б — участки околошовной зоны (1 — неполного расплавления; 2 — перегрева; 3 — нормализации; 4 — неполной перекристаллизации; 5 — рекристаллизации; 6 — синеломкости); Т — температура металла
Участок неполного расплавления является переходным от расплавленного металла шва к основному. Здесь происходит сплавление кристаллитов металла шва с зернами основного металла.
Участок перегрева — область основного металла, нагретого до температуры 1100. 1500°С, с крупнозернистым строением и пониженными механическими характеристиками. В сталях с высоким содержанием углерода на участке перегрева возможно образование закалочных структур.
Участок нормализации — область основного металла, нагретого до температуры 930. 1100 °С, с мелкозернистой структурой и наилучшими механическим свойствами.
Участок неполной перекристаллизации — область основного металла, нагретого до температуры 720. 930 °С, со структурой в виде крупных зерен, по границам которых расположены мелкие зерна.
Участок рекристаллизации — зона основного металла, нагретого до температуры 450. 720 °С. Это участок с восстановившимися размерами и формой зерен металла.
Участок синеломкости, соответствующий интервалу температур 200. 450 °С, характеризуется ухудшением пластических свойств металла.
Общая протяженность околошовной зоны при газовой сварке, зависящая от толщины и марки стали, составляет 6. 30 мм. Для улучшения структуры и свойств зоны термического влияния и металла шва, выполненного газовой сваркой, осуществляют горячую проковку шва, его термообработку (нагрев сварочной горелкой) и общую термообработку сварного изделия (нагрев в печах с последующим медленным охлаждением).
Проковка — механическое воздействие молотком или кувалдой на металл шва как в горячем, так и в холодном состояниях. Проковка улучшает механические свойства наплавленного металла и в значительной степени уменьшает усадку.
Читайте также: