Совершенствование методики оценки сопротивляемости образования холодных трещин в сварных соединениях высокопрочных сталей на пробе Тэккен

ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ВЫЯВЛЕНИЮ ВЛИЯЮЩИХ
ПАРАМЕТРОВ НА РЕЗУЛЬТАТ ИСПЫТАНИЯ ПРОБЫ ТЭККЕН 11
1.1. Скорости охлаждения в интервале 800-500 °С и её влияние на склонность
к образованию холодных трещин при испытании пробы Тэккен 11
1.1.1. Методы расчета скоростей охлаждения 11
1.1.2. Влияние скорости охлаждения на результат пробы Тэккен 13
1.2. Влияние прочности присадочного материала 15
2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 19
2.1. Анализ конструкции изделия 19
2.2. Материал изделия и его свариваемость 22
3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 25
3.1. Базовые метод испытания пробы Тэккен 25
3.2. Расчет режимов сварки 26
3.3. Выбор сварочного оборудования 26
3.4. План эксперимента 27
3.5. Моделирование сварки пробы Тэккен 29
3.6. Проведение опытных работ 38
3.7. Результаты проведенных исследований 43
3.8. Металлографическое исследование 47
3.9. Выводы по разделу 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 54

Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют

Купить

Применение высокопрочных сталей вместо низкоуглеродистых нормальной и повышенной прочности увеличивает технико-экономическую эффективность технических средств, транспорта, судовых и офшорных конструкций вследствие снижения их веса, повышения несущей способности и долговечности. Снижаются расход металла, трудоемкость изготовления, стоимость транспортных и монтажных работ.
Высокопрочные стали применяются для изготовления сварных конструкций, работающих в сложных условиях. Поэтому наряду с комплексом свойств - высоких прочности, пластичности и вязкости стали должны обладать хорошей свариваемостью, в частности высокой стойкостью сварных соединений против образования горячих трещин, холодных трещин, перехода в хрупкое состояние при низких температурах, стойкостью против облучения потоком нейтронов, повторно-статических напряжений и коррозионно -механических разрушений.
Главные проблемы при сварке высокопрочных сталей связаны с тем, что они склонны к образованию холодных трещин. Необходимыми условиями для зарождения и развития холодных трещин в сварных соединениях таких сталей является наличие закалочных структур, диффузионного водорода и растягивающих напряжений (рисунок 1).
Признаками холодных трещин являются локальные, видимые трещины в сварном шве и ЗТВ, имеющие хрупкий излом с металлическим блеском, причем проявиться трещина может спустя несколько дней.
Для расчета склонности к образованию холодных трещин традиционно используют углеродный эквивалент Сэ, для расчета которого существует несколько методик, в частности в стандартах Европейских, Японских и Британских. В EN 1011-2 приведено два метода расчета углеродного эквивалента: метод А предназначен для углеродистых сталей марганцового типа, метод Б в основном предназначен для низколегированных высокопрочных сталей. Так как в работе рассматриваются данные стали, то приведена формула 1 по методу Б.
Мп + Мо Сг + Си Ni
С,к = С+ 10 + ~2^ + 40
Так же существует одной из наиболее распространенных формул для оценки свариваемости является формула Ито-Бессио 2, 3.
PW= Рст+ 60 +40 * 104
Где: К - коэффициент интенсивности жесткости, полученный при оценке свариваемости сталей с У - образной разделкой кромок и определяется по нижеследующей формуле.
К = K0*S (4)
Где: К0 - константа, равная 69;
S - здесь это толщина листа, мм.
Рст - коэффициент, характеризующий снижение прочности вследствие структурного преобразования сплава;
Н - количество растворенного водорода в металле сварного шва, в мл/100г. В Японских стандартах величина Н = 0,64, в Европейских Н = 0,93
Кроме расчетов проводятся и натурные испытания на склонность к холодному растрескиванию сварных соединений. На данный момент существует множество методик испытаний, которые можно разделить на две группы: пробы с естественной жесткостью, и пробы под нагрузкой. В частности, пробы с естественной жесткостью рассматриваются в ГОСТ Р ИСО 17642-2-2012. Это CTS- испытание, Lehigh-испытание и TEKKEN-испытание. Последнее было внесено в Российский морской регистр циркуляционным письмом №314-01-1288ц от 18.11.2019 г., как обязательное испытание.
Проба Тэккен была придумана в Японии и на данный момент присутствует во множестве стандартов. Так же стоит отметить, что формула Ито-Бессио была получена при анализе результатов испытаний данной пробы.
По сравнению с другими методами испытаний на холодное растрескивание, Тэккен испытание имеет более высокую жесткость, что приводит к большей интенсивности остаточных напряжений (рисунок 2), что приводит к большей чувствительности испытания.
Так как существующая методика испытания пробы Тэккен предусматривает исключительно качественный результат, для образцов с положительным результатом, что вызвало идею дополнительно нагрузить образец, тем самым спровоцировав появление трещин в сварном шве или ЗТВ.
В качестве нагружения рассматриваются стандартные методы испытания, описанные в ГОСТ 6996-66.
Цель выпускной работы:
Разработать метод количественной оценки технологий сварки низколегированных высокопрочных сталей, получивших положительный результат при испытании пробы Тэккен.
Задачи:
• Проанализировать влияющие факторы на результаты испытания пробы Тэккен;
• Моделирование эксперимента в SYSWELD для исследования остаточных напряжений, получаемых в следствии изменения начальной температуры и прочностных характеристик присадочного материала;
• Оценить свариваемость применяемых материалов материалов
• Разработать модифицированную методику испытания пробы Тэккен;
• Изготовить и испытать пробу Тэккен из высокопрочной стали при различных начальных температурах, с применением разнотипных присадочных материалов;
• Подготовить предложение по корректировке нормативно -технической документации Российского морского регистра.

Купить