Способ предотвращения хрупкого разрушения сварных конструкций Советский патент 1983 года по МПК B23K28/00 

4 СП Изобретение относится к сварке в частности, к способам создания предохранительных устройств, обеспечивающих защиту конструкций, преимущественно крупногабаритных, от хрупкого разрушения, и может быть использовано при сооружении тонкостенных металлических оболочек, например, магистральных трубопроводов предназначенных для транспортировки или хранения жидких и газообразных сред. Для предотврадения хрупкого /разрушения используют вставки. , Вставки предназиачень для остано ки лавинного разрушения и представЛЯК1Т собой КОИ.Структивные элементы с повышенньм сопротивлением хрупкому разрушению, имеквдие форму защища мой конструкции: в случае панели вставка имеет полосы, в случа круговой оболочки или трубопровода представляет сабой .кЬльцо, и которы вваривают в конструкцию на пути вер него движения трещины. Известны способ изготовления вс вок из материала повьаиенной вяз-, кости 1Q и С2Л. Материал таких вставок по своем химическому ео :та:ву отличается от материала конструкции тем, что затрудчяет сварйу, ухудшает качество . сварного, шва и приводит снижению прочности конструкции при наличии высоких растягивающих напряжений, действующих перпеидикулярно к сварному шву. Известен спёео.б изготовления вст вок, при котором BcjaBKy изготавлив ют из материала однрго хилтчесгкого состава с материалом конструкции, а првьпненйе вязкости в направлении ра спространения трещины достигают эа счет создания в материале вставки определенной ориентации кристаллической структуры. Указанную ориен цию обеспечивают путал (Обработки вставки, заключакнцейся в ее нагреве и последующем охлаждении 3 . Однако, получаемая таким образом структура имеет недостаточно высокую степень ориентации, что не позволяет обеспечить существенное првы шение сопротивления материала распространению трещины. Наиболее близким к изобретению является способ предотвращения хруп кого разрушения сварной конструкции при котором из материала с химическим составе, идентичным хими- ческому составу материала конструкции, изготавливают вставку-гаситель которую подвергают пластическому де формированию до получения кристаллн ческой структуры с вытяиутЗми в одном направлении зернами и затем вваривают ветавку-гаситель в конструкцию, ориентируя продольные оси вы тянутых зерен кристаллической структу1 а в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемого движения трещины . В этом способе пластическое деформнроваииеосуществляют прокаткой, при этом полученная кристаллическая структура получается с недостаточно высокой степенью ориентированности, в результате вставка-гаситель, изго- товленная прокаткой,из-за полученной э ней рассеянной и неоднородной структуры не всегда эффективно тормозит развитие трещины в сварной конструкции. Целью изобретения является повышеНие сопротивляемости вставки хрупкому разрушению. Цель достигается тем, что согласно способу предотвращения хрупкого: разрушения сварных конструкций, при котором из материала с химическим составом, идентичным химическому составу материала конструкции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому деформированию до получения кристаллической структуры с вытянутыми в одном направлении зернами и затем вваривают вставку-гаситель в конструкцию, ориентируя продольные оси вытянутых зерен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемого движения трещины, в процессе пластического деформирования вставку-гаситель подвергают многократному растяжению с промежуточным отжигом после каждой операции одноосного растяжения. В процессе пластического деформирования площадь поперечнс1го сечения вставки-гасителя уменьшают на 7080% от первоначальной, а промежуточный отжиг проводят при температуре на 50- ниже температуры рекристаллизации металла. Пример 1. Из листовой стали вырезают полосу, которую на гидравлической испытательной МсШ1ине вытягивают на 10% и затем подвергают отжигу при в течение 2ч. Указанные операции повторяют до тех пор, пока площадь поперечного сечения полосы не достигает 30% от первоначальной, т.е. уменьшается на 70%. Зс1тем находившиеся в захватах концы полосы обрезают и оставшейся части полосы придают форму кольца, которое сваривают продольным швом (вдоль образующей) . К обеим сторонам кольца приваривают трубки из стали 45, изготовленные путем токарной обработки, в соответствии с диаметром кольца. С одной стороны от кольца-вставки наносят несквозной надрез. Указанный образец доводят до разрушения при нагружении внутренним давлением. Как показывают испытания, зародившаяся

в месте надреза трещика проникает во вставку и останавливается в ней с противоположной стороны трещина распространяется от надреза дальше. В аналогичном образце с кольцомвставкой, иэготовле11ной из недефор- кшрованного MaTepHaita, трещина пересекает всю вставку.

Прим е р 2.Проводят исследования ударной вязкости. (на образ- 0 цах типа Шарпи) при ориентации надреза в направлении пластического расТяжения {осуцествляется в HanpaBVieHUH прокатки) и в перпендикулярном направлении от ,величины пластического обжа-15 тия характеризуемого уменьшениемДР площади поперечного сечения заготовки. После каящрго этапа деформирования проводят отжиг при 600с, что на ниже температуры начала рекристал- 20 лизации. При АРвО(состояние.прокатки) материал имеет более высокое сопротивление разрушению при поперечной по отношению к направлению прокатки ориентации надреза. В результ;ате 25 пластического деформирования.величииа ударной вязкости в поперечном направлении вначале падает, что .связано с пе)р естройкой кристаллической структуры, получейной прокатной, в кристалЗО лическую структурах растяжения, а за- .

таи по мере увеличения степени ориентированности структуры растет, достигая более высокого значения, примерно на 3.0%, чем при , при приближении UF к 70% рост ударной вязкости замедляется.Это обусловлено достижением при заданном &F высокой степени ориентированности структу л. В продольном направлении ударная вязкость снижается, вначале резко а затем монотоннее. Таким образом, пластическое деформирование одноосньт растяжением позволяет достичь болеевысокую степень структуры по сравнению с прокат кой н обеспечить более высокое сопротивление хрупкому разрушению.Выбор температуры отжига обусловлен тш«1,что при температуре, близкой к температу ре рекристаллизоции стали Tpexf«650-700 G) происходит полученной направленности кристаллической структуры, приводящее к снижению сопротивляемости хрупкому разрушению, а отжиг при температуре ниже температуры, рекристаллизации более, чем на 100°с, не обеспечивает снятия наклепа.

Применение данного способа предот вращения--хрупкого разрушения сварных iконструкций позволяет повысить эксплуатационную надежность конс:|ф укций, сократить длину поврежденного трещиной участка, способствует снижению эксплуатационных и ремонтных расходов, экономии металла, ч:нижению потерь транспортируемого или хранимого продукта.

1. СШСОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, 1ФИ котором из материала с химическим составом, идентичным химическс у составу материала конструкции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому деф рмированию до получения кристалличес- кой структуры с вытянутыми в одном направлении зернами и затем вваривают вставку-гаситель в конструк11ию, ори- . ентируя продольные оси вытянутых зерен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярном предполагаетлого движения трещины, отличающий с я тем, что, с целью повышения сопротивляемости вставки хрупкому разрушению, в процес се пластического деформирования вставку-гаситель подвергают многокра тному одноосному растяжению с промежуточным отжигом после каждой операции одноосного растяжения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тет4, что в процессе плас- лт тического деформирования площадь по- L/J перечного сечения вставки-гасителя fem уменьшают на 70-80% от пэрвоначаль- См ной, а промежуточный отжиг проводят Г при температуре на 50-100°С ниже тем-S ператУЕ рекристаллизации металла вставки-гасителя.