Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [ 113 ] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

охрупчивает титан при содержании более 0,2% Водород - вредная примесь в титановых сплавах, приводящая к охрупчиванию.

Перед сваркой с поверхности титана необходимо убирать газонасы-щеиную пленку, иначе иа поверхности может остаться альфироваиный слой. Сохранение такого слоя недопустимо, так как переход газов из слоя в шов вызывает его охрупчивание.

25.2. Свариваемость

25.2.1. Показатели свариваемости

Обязательным условием получения качественного сварного соединения является надежная защита от газов атмосферы. Насыщение металла шва кислородом, азотом и водородом происходит при температурах более 350 °С. Это резко снижает пластичность и длительную прочность сварных конструкций. Сварку необходимо производить в среде защитных газов (аргона или гелия) высокой частоты, под специальными флюсами или в вакууме. Защитные средства должны обеспечивать защиту зоны сварки, ограниченной изотермой более 350 °С. Необходимо также тщательно защищать и обратную сторону шва даже в том случае, если слои металла не расплавлялись, а только нагревались выше этой температуры.

Чувствительность к сварочному термическому циклу выражается в протекании полиморфного превращения a=f*p, в резком росте размеров зерна р-фазы и перегреве на стадии нагрева, в образовании хрупких фаз при охлаждении и старении, неоднородности свойств сварных соединений, зависящих от химического и фазового состава сплава. Перегрев шва и околошовной зоны связан с низкой теплопроводностью титана. Устранить указанные трудности удается применением оптимальных режимов сварки, которые выражаются в снижении погонной энергии для а- и псевдо- а-сплааов и в увеличении погонной энергии для а + р-сплавов [2].

1оложительные результаты дает применение концентрированных источников энергии (лазерный и электронный лучи).

Титан и его сплавы не склонны к образованию кристаллизационных (горячих) трещин в металле шва. Наиболее распространенными дефектами являются поры и холодные трещины. Поры в сварных соединениях чаще всего располагаются в виде цепочки по зоне сплавления. Они снижают статическую и динамическую прочность соединений. Образование пор может быть связано с попаданием водорода в шов вместе с адсорбированной влагой на присадочной проволоке, флюсе, кромках свариваемых изделий или из атмосферы при нарушении защиты. Для получения беспористых швов необходимо обеспечить требуемую чистоту основного металла и сварочных материалов, сварку

выполнять на оптимальных режимах с соблюдением всех требований технологических процессов.

Холодные трещины возникают в результате повышенного содержания водорода в сварном соединении в сочетании с растягивающими напряжениями первого рода (остаточными сварочными и от внешней нагрузки). Трещины такого типа могут возникнуть сразу же после сйарки, а также после вылеживания сварных изделий до нескольких лет (процесс замедленного разрушения).

Радикальными мерами борьбы с холодными трещинами являются: а) снижение газов в основном и присадочном металле: Н2<0,008 %, О2<0,1-0,12 %; N2<0,04%; б) соблюдение технологии сварки для предотвращения попадания паров воды и вредных газов в зону сварки; в) снятие остаточных сварочных напряжений; г) предотвращение возможности наводорожива-ния сварных соединений при эксплуатации.

Помимо общих закономерностей свариваемости, отдельные группы титановых сплавов обладают специфическими особенностями.

25.2.2. Титановые сплавы с а- и псевдо-а-структурой

Низколегированные титановые сплавы с а- и псевдо-а-структурой удовлетворительно свариваются различными способами сварки плавлением, что выражается в стабильном формирова-

та блица 25.2

механические свойства сварных соединений ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ толщиной 2-3 ММ, ВЫПОЛНЕННЫХ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ БЕЗ ПРИСАДКИ [2]

Примечание. В числителе талла шва.

свойства сплавов, в знаменателе - свойства ме-

нии шва, отсутствии трешин и высоких механических свойствах сварных соединений.

Одним из важных критериев свариваемости сплавов этого класса является незначительная чувствительность к изменению режимов сварки. Однофазные а-сплавы имеют широкий интервал скоростей охлаждения, при котором сохраняются достаточно высокие свойства соединений. Наибольшие значения характеристик пластичности сварных соединений достигаются при средних и относительно высоких скоростях охлаждения. Механические свойства сварных соединений а-сплавов, полученных аргонодуговой сваркой без присадки, приведены в табл. 25.2.

Для обеспечения высокого уровня пластичности швов, равнопрочных основному металлу, используют присадочные проволоки, отличающиеся по химическому составу от основного металла и имеющие по сравнению с ним пониженную концентрацию легирующих элементов (табл. 25.1).

Рассматриваемые сплавы не упрочняются термической обработкой. С целью снятия напряжений конструкции с жесткими соединениями подвергаются отжигу, который включает нагрев при температурах выше.температуры начала рекристаллизации, но ниже температуры полиморфного превращения и последующее охлаждение на воздухе. Ниже приведены характерные температуры отжига [3] а-сплавов:

Марка сплава............. Т, °С

ВТ 1-0; ВТ 1-00 ............ 670-690

ОТ4-0; АТ2 ............. 690-710

ОТ4-1; АТЗ, 0Т4 ........... 740-760

АТ6; ОТ-2; ВТ5-1, ТС5 ........ 800-850

Время отжига составляет 15-60 мин в зависимости от сечения детали.

Отжиг сварных соединений а-сплавов титана приводит к повышению сопротивляемости развитию трещин. Нагрев сварных конструкций рекомендуется производить в электрических печах с защитной атмосферой. При возникновении а-слоя его необходимо убирать механическими способами.

ТАБЛИЦА 25.3 МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИСАДОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ [2]