Охрупчивание стали при повышенных температурах это
Высокотемпературное охрупчивание (HTE) происходит вследствие металлургических превращений при температурах свыше 0,7 Tпл (температура плавления). Поскольку эта температура существенно выше рекомендуемых температур эксплуатации ферритных нержавеющих сталей, то такое явление имеет место при термомеханической обработке или сварке. Выдержка при указанных температурах может также привести к резкой потере сопротивления к коррозии. На склонность к этому типу охрупчивания влияет прежде всего химический состав, особенно содержание хрома и элементов, образующих растворы внедрения, а также размер зерна, что рассмотрено далее. Низкохромистые и стабилизированные марки сталей не склонны к этому типу охрупчивания.
По поводу влияния химического состава следует заметить, что уровень содержания элементов, образующих твердые растворы внедрения, особенно углерода, азота и кислорода, имеет сильное влияние на высокотемпературное охрупчивание ферритных нержавеющих сталей. При указанных повышенных температурах элементы находятся в твердом растворе ферритной или феррито—аустенитной матрицы. При охлаждении эти элементы образуют мелкодисперсные выделения, обычно карбиды, обогащенные хромом, нитриды или карбонитриды. Выделения могут происходить как по границам зерен, так и внутри них с последующим провоцированием межкристаллитной коррозии и потерей пластических свойств и ударной вязкости. Влияние высокотемпературной выдержки на ударную вязкость среднехромистых сталей, имеющих различное содержание углерода и азота, показано на рис. 5.6. Отметим, что при содержании азота свыше 0,02 % происходит резкое снижение ударной вязкости. Было показано, что увеличенная концентрация азота при постоянном уровне содержания углерода оказывает тот же эффект. Таким образом, критическим является суммарное содержание углерода и азота. Аналогичное явление наблюдалось и в высокохромистых сталях. Авторы работы отмечают сдвиг температуры перехода с вязкого к хрупкому разрушению на образцах Шарпи с V-образным надрезом при температуре свыше 200 °C (390 °F) и увеличении суммарного содержания углерода и азота от 0,02 до 0,06 % в сталях 18Сr—2Мо и 25Сr.
Существует общепринятое мнение, что выделения карбидов, богатых хромом, и нитридов при охлаждении с высоких температур (свыше 0,7 Tпл) существенно способствуют высокотемпературному охрупчиванию. В результате высокотемпературное охрупчивание усиливается высоким содержанием хрома, углерода и азота. Низкохромистые стали относительно нечувствительны к возникновению высокотемпературного охрупчивания. Скорость охлаждения с повышенных температур также влияет на образование высокотемпературного охрупчивания, но при этом сказывается и влияние химического состава. В сталях с низким суммарным содержанием углерода и азота при высокой скорости охлаждения с температур свыше 1000 °C (1830 °F) наблюдается тенденция к снижению хрупкости, благодаря как удержанию углерода и азота в твердом растворе, так и образованию внутризеренных выделений. При низких скоростях охлаждения карбиды и/или нитриды выделяются преимущественно по границам зерен, что в свою очередь приводит к потере пластичности и ударной вязкости.
В высокохромистых сталях с высоким суммарным содержанием углерода и азота порядка 1000*10в-6 (1000 ppm) более высокая скорость охлаждения способствует охрупчиванию и увеличению температуры перехода из вязкого разрушения в хрупкое. При таких уровнях суммарного содержания углерода и азота невозможно подавить выделения при высокой скорости охлаждения, особенно в высокохромистых сталях, поскольку растворимость углерода и азота в стали снижается с ростом концентрации хрома. Легирование такими элементами, как молибден, титан, алюминий и ниобий, также влияет на образование высокотемпературного охрупчивания, хотя слабее по сравнению с влиянием хрома. Титан и ниобий имеют высокое сродство к углероду, они образуют достаточно устойчивые карбиды и таким образом могут снизить влияние охрупчивания на выделения карбидов, богатых хромом, и карбонитридов. Образование нитридов, богатых алюминием, и оксидов также снижает склонность к высокотемпературному охрупчиванию. Наличие таких выделений в микроструктуре сдерживает рост зерна при выдержках при повышенных температурах.
Размер зерна также оказывает влияние. Так как высокотемпературное охрупчивание происходит при выдержках в условиях высоких температур, рост зерна тоже является влияющим на механические свойства фактором, хотя в одиночку он не контролирует охрупчивание. В полностью ферритных сталях (не содержащих аустенита) при температуре выше 1100 °C (2010 °F) рост зерна может быть весьма существенным, особенно в сталях, прошедших холодную обработку. Например, размер зерна 2—3 по стандарту ASTM может наблюдаться в ЗТВ швов при сварке плавлением.В работе показано совместное влияние размера зерна и содержания примесей внедрения в сталях 25Сr и 18Сr — 2Мо на высокотемпературное охрупчивание. Зависимость ударной вязкости от совместного влияния размера зерна и суммарного содержания углерода и азота показана на рис. 5.7, Следует отметить, что при низком содержании углерода и азота (350*10в-6 (350 ppm)) небольшое увеличение размера зерна дает значительный сдвиг температуры перехода из вязкого в хрупкое состояние, — примерно 26 °C на каждую единицу размера зерна (по стандарту ASTM). По мере увеличения суммарного содержания углерода и азота размер зерна оказывает меньшее влияние (примерно 6 °C на каждую единицу размера зерна по ASTM), поскольку доминирует охрупчивание вследствие образования мелкодисперсных выделений. Таким образом, стали высокой чистоты, по-видимому, должны показывать большее снижение ударной вязкости и пластических свойств в зависимости от роста зерна.
Ниже приводятся основные аспекты высокотемпературного охрупчивания. Охрупчивание в условиях выдержки при повышенных температурах зависит от ряда факторов, таких как микроструктура и химический состав, включая:
1) концентрацию хрома и примесей внедрения;
2) размер зерна;
3) природу и распределение выделений.
Влияние этих факторов на склонность к высокотемпературному охрупчиванию представлено в табл. 5.4. В целом высокий уровень содержания элементов внедрения (углерода, азота и кислорода) наиболее вреден, поэтому большинство коммерческих сталей имеют крайне низкий уровень содержания этих элементов — менее 200*10в-6 (менее 200 ppm), особенно высокохромистые стали. Однако при таких низких концентрациях становится значимым влияние размера зерна, и недолговременная выдержка при повышенных температурах, как например, в процессе сварки, может привести к резкому высокотемпературному охрупчиванию.
Действительный механизм высокотемпературного охрупчивания — предмет дискуссий, связанных с обсуждением мест расположения выделений в микроструктуре. По одной из теорий авторов работ, опасными являются выделения в теле зерна, так как при этом ограничивается движение дислокаций. Подругой теории, охрупчивание происходит по границам зерен, где и имеют место выделения. Поскольку разрушения в данном классе материалов, склонных к высокотемпературному охрупчиванию, распространяются по телу зерна, то создается впечатление, что на образование высокотемпературных разрушений наиболее сильное влияние оказывают внутризеренные выделения. Авторы работы сделали предположение, что выделения по границам зерен могут существенно влиять на зарождение трещин, снижая, таким образом, энергию, необходимую для зарождения межзеренных трещин скалывания. Авторы работ также связывают образование высокотемпературной хрупкости с выделениями по границам зерен. Действительный механизм, возможно, является комбинацией обоих выше отмеченных факторов при более сильном влиянии внутризеренных выделений по мере роста скорости охлаждения. Оба механизма можно использовать для объяснения резкой потери коррозионной стойкости в ферритных нержавеющих сталях при выдержке в условиях повышенных температур.
Устранение высокотемпературного охрупчивания в сталях с высоким содержанием элементов внедрения можно достигнуть нагревом в интервале температур 730—790 °C (1350—1450 °F). Вероятно, такая термическая обработка устраняет излишек выделений и тем самым снижает их вредное влияние на пластические свойства и ударную вязкость. Следует соблюдать осторожность при выполнении такой обработки, так как может образоваться сигма-фаза при длительной выдержке в указанном интервале температур. Стали с низким содержанием элементов внедрения охрупчиваются прежде всего вследствие роста зерна при высокой температуре, и в этом случае термическая обработка обеспечивает незначительный эффект.
- Охрупчивание ферритных нержавеющих сталей за счет образования сигма- и хи-фазы
- Охрупчивание ферритных нержавеющих сталей при температуре 475 °C
- Явление охрупчивания ферритных нержавеющих сталей
- Влияние мартенсита на ферритные нержавеющие стали
- Влияние легирующих элементов на микроструктуру ферритных нержавеющих сталей
- Металловедение и механические свойства ферритных нержавеющих сталей
- Стандартные марки ферритных нержавеющих сталей и присадочных материалов
- Ферритные нержавеющие стали
- Примеры расчета температуры начала мартенситного превращения
- Супермартенситные нержавеющие стали
Источник
Различают два вида охрупчивания стали: внутризеренное охрупчивание, вызванное наклепом внутренних объемов зерен ферритной матрицы, и межзеренное, обусловленное ослаблением границ зерен и снижением их когезивной (зернограничной) прочности. В общем случае суммарную степень охрупчивания ТКможно представить в виде
где и – степень охрупчивания вследствие наклепа зерен и ослабления их когезивной прочности соответственно.
Различают технологические и эксплуатационные факторы охрупчивания сталей. Первые возникают в процессе изготовления, транспортировки и монтажа конструкции, вторые — в процессе ее эксплуатации.
К технологическим факторам охрупчивания относятся все виды воздействий на стадиях изготовления, транспортировки и монтажа оборудования, связанных с пластическим деформированием стали (например, вальцовка оболочек, холодная штамповка днищ, подгиб кромок обечаек, усадка металла в околошовной зоне при сварке и т.д.), а также ускоренное охлаждение сварных швов, приводящее к образованию крупнозернистых структур, наводороживание сварных швов при попадании влаги в сварочную ванну или использование непросушенных материалов и т.д.
Многочисленными исследованиями (ЦНИИПСК им.Мельникова) установлено, что при пластической деформации стали, например СтЗсп, на 3…5 % плотность дислокаций в феррите возрастает на полтора-два порядка, т. е. увеличивается плотность дефектов кристаллической решетки. Наличие в металле многочисленных дислокаций, имеющих зоны растяжения, вызывает приток в эти зоны атомов внедрения типа углерода и азота. Закрепление дислокаций атомами внедрения приводит к снижению их подвижности и, соответственно, к повышению предела текучести. Этот эффект проявляется также в элементах конструкции, испытывающих перегрузки и работающих в условиях малоцикловой усталости.
Явление повышения предела текучести и сопутствующее ему охрупчивание стали получило название деформационного старения.
В ряде случаев неучет этого явления приводит к большим экономическим потерям. Так, по данным В.М. Горицкого (ЦНИИПСК им. Мельникова), вследствие недостаточной хладостойкости стали и хрупкого трещинообразования в зоне кольцевых швов в 2002 г. на Ангарском нефтехимическом комбинате были списаны четыре сварных вертикальных резервуара для хранения нефти объемом 30 000 м3 каждый. Для стенок резервуаров использовали листовую сталь 09Г2С 12-й категории толщиной 12…18 мм. Многие партии горячекатаного проката имели минимальный запас хладостойкости. Пластическая деформация стали, возникающая при рулонной технологии сборки, вызвала охрупчивание металла. В результате только 50 % обследованных листов после технологической операции руло-нирования удовлетворяли требованиям ГОСТ 19281-89 к стали 09Г2С 12-й категории.
В связи с этим в нормативных документах, разработанных в последние годы, эффект деформационного старения учитывается. Так, в «Правилах устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов» (§2.4.3 ПБ 03-605-03) для резервуаров с рулонной технологией сборки, по сравнению с полистовой, расчетная температура металла при толщинах свыше 10 мм понижается на 5 °С.
К эксплуатационным факторам относят все виды механических, тепловых, коррозийных и химических воздействий на металл в период эксплуатации конструкции. К их числу относят:
• длительное воздействие повышенных температур (250…500 °С), приводящих к укрупнению зерна феррита и развитию обратной отпускной хрупкости;
• появление закалочных крупнозернистых структур в зоне сварных швов при нарушении технологии сварки в процессе ремонта (попадание влаги в сварочную ванну) или при ускоренном охлаждении сварного соединения (например, при сварке в зимний период без предварительного подогрева свариваемого металла);
• наводороживание металла сварных швов (при попадании влаги в сварочную ванну или при использовании непросушенных электродов и сварочных материалов);
• коррозийное растрескивание под напряжением, обусловленное воздействием механических нагрузок и электрохимических процессов коррозии;
• сезонную подвижку фундаментов опор машины и примыкающих трубопроводов, кратковременные перегрузки в период пуска или испытаний под нагрузкой и др.
Наиболее сложно обеспечить требуемое качество сварных швов при ремонте наводороженных в период эксплуатации металлоконструкций. При сварке такого металла сварочная ванна «кипит», а наплавленный металл при затвердевании обладает большой пористостью, приводящей к растрескиванию. Для получения удовлетворительного качества сварного соединения необходимо предварительно удалять водород путем нагрева наводороженной конструкции до температуры 500…550 °С и выдержки в течение 3…4 ч.
Второй вид охрупчивания, обусловленный снижением прочности границ зерен, является наиболее опасным. При зернограничном охрупчивании смещение температуры вязко-хрупкого перехода может достигать сотен градусов (рис. 11.1) [12].
Зернограничное охрупчивание может происходить под воздействием азотирования и науглероживания поверхностных слоев стали, обусловленных наличием (при повышенных температурах эксплуатации) в среде соответственно азота или углерода, или из-за сегрегации вредных примесей типа фосфора, сурьмы, мышьяка и т.д. и выделения карбидов по границам зерен при длительном (более 100 ч) воздействии повышенных (250…500 °С) температур. Наиболее частой причиной зернограничного охрупчивания материалов оборудования газонефтедобывающей и перерабатывающей промышленности является наводороживание металла из-за наличия в технологическом продукте сопутствующего сероводорода или других водородсодержащих газовых или жидкостных сред.
Рис. 11.1. Схема изменения температурной зависимости трещиностойкости Кс стали вследствие зернограничного охрупучивания
Сероводород сопутствует добыче нефти и природного газа, и для разных месторождений его содержание составляет 9…25 %. В присутствии воды происходит каталитическая реакция с выделением водорода и сернистого железа
Атомарный водород, имеющий малый диаметр, проникая в металл по границам раздела фаз и несплошностям, скапливается в порах ферритной матрицы. Дальнейшее накопление водорода приводит к его молизации, сопровождающейся возникновением повышенного давления в порах. На процесс диффузии водорода влияют поле напряжении, градиент температуры и дефектность строения металла. При неблагоприятном сочетании этих факторов в металле происходит сероводородное растрескивание и расслоение, которое может возникать внутри конструкции вдалеке от ее поверхности. Склонность к сероводородному растрескиванию под напряжением (СРН) определяется особенностями структуры металла; наличием структурных неоднородностей, количеством и распределением неметаллических включений, химическим составом. СРН более характерно для высокопрочных сталей аустенитного и аустенитно-мартенситного классов и возникает чаще всего в зонах термического влияния сварных швов. Сероводородному расслоению подвергаются, как правило, сосуды, аппараты и трубопроводы из углеродистых и низколегированных сталей; в отдельных случаях может происходить СРН сварных соединений.
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Источник
КАТЕГОРИИ:
Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)
Основные виды дефектов в металлах
При оперативном обследовании потенциально опасных объектов и выяснении причин аварий необходимо обнаружить дефекты в конструкционных материалах и выяснить причины их появления. Обнаружить дефекты различной физико-химической природы непосредственно в эксплуатационных условиях позволяют многочисленные методы неразрушающего контроля, основанные на различных физических принципах.
По происхождению дефекты в металлах подразделяют на производственно-технологические, возникающие при отливке, прокате, ковке, термической и других видах обработки, сварке, пайке, клепке, неправильной сборке, и эксплуатационные, возникающие вследствие появления дополнительных нагрузок, ударов, вибрации, перепада температур, а также коррозии, изнашивания, старения. Анализ дефектов сталей дан в ГОСТ 10243-82 и ГОСТ 8233-56. Рассмотрим основные из них.
При определении технического состояния сосудов, выполненных из материалов, у которых под действием эксплуатационных факторов может происходить изменение исходных свойств, приводящее к их охрупчиванию, проводится оценка вида и величины (степени) охрупчивания материала под воздействием технологических и эксплуатационных факторов.
К технологическим факторам охрупчивания относятся все виды воздействий на стадиях изготовления (вальцовка, подгиб кромок, сварка, термообработка и т.д.), транспортировки и монтажа сосуда.
К эксплуатационным факторам охрупчивания относятся все виды тепловых, механических, коррозионно-механических и коррозионных воздействий: в период эксплуатации сосуда, включая технологические и внеплановые остановы.
К числу основных видов охрупчивания, возникающих при эксплуатации конструкций относятся:
а) тепловая хрупкость, обусловленная сегрегацией вредных примесей типа фосфора и его химических аналогов и выделением карбидов по границам зерен при длительном воздействии повышенных температур (150-500°С);
б) водородная хрупкость, вызванная воздействием водорода и водородосодержащих газовых и жидкостных сред;
в) деформационное старение в зонах конструкции, испытывающих малоцикловую усталость и статическую или циклическую перегрузку в результате накопления при пластической деформации дефектов кристаллической решетки типа дислокаций и последующего закрепления их атомами внедрения типа углерода и азота;
г) сульфидное растрескивание, обусловленное влиянием сульфидсодержащих составляющих в жидкой и газовой средах;
д) коррозионное растрескивание под напряжением, вызванное одновременным воздействием механических нагрузок и электрохимических процессов коррозии;
е) хлоридное растрескивание, связанное с присутствием в жидкой фазе ионов хлора.
В зависимости от конструктивных особенностей сосуда, наличия зон с различными условиями эксплуатации (температура, давление, среда и т.д.), режимов сварки и материального исполнения элементов конструкции степень охрупчивания металла может существенно различаться,что следует учитывать при выборе места отбора проб.
В зависимости от потенциальной опасности, возникающей при разрушении конструкции, возможных механизмов повреждаемости металла, сроков ее эксплуатации и иных важных обстоятельств организация, проводящая обследование, совместно с владельцем сосуда согласовывает методику отбора проб металла, предусматривающую вырезку заготовок (макропроб), или спил, срез, сруб малых проб (микропроб), не нарушающих целостность конструкции.
Места вырезки заготовки для изготовления стандартных образцов, ориентация оси концентраторов (надрезов) в этих образцах определяется в зависимости от конструктивных особенностей сосуда, ожидаемых мест максимальной повреждаемости материала и условий возможного ремонта конструкции.
Технология вырезки заготовки для изготовления стандартных образцов определяется ГОСТ 7268 [43] с учетом конструктивных особенностей сосуда условия максимального облегчения последующих ремонтных работ по восстановлению работоспособности конструкции.
Каждая заготовка должнаиметь маркировку с указанием мест отбора проб и направления ориентировки характерного элемента заготовки по отношению к элементу конструкции.
При использовании методики малых проб с толщиной микропроб, не превышающих глубину коррозионных язв, питтинга или толщиной 2.5- 5% от толщины стенки сосуда, отбор проб проводят механическим (спил, срез, сруб) или физическим (электроискровым и т.д.) способами без применения огневого воздействия на металл. Технология проведения работ должна обеспечить минимальную деформацию металла при отборе проб.
Рекомендуемый размер микропроб от элементов сосуда должен быть не менее 1,2 х 1,5 х 15 мм, а минимальная площадь сечения в ее срединной части – не менее 3 мм2.
Каждая микропроба должна иметь сопровождающую записку, указывающую место ее отбора и направление ориентировки длинной стороны микропробы относительно элемента конструкции.
После проведения отбора микропроб металла, места отбора подвергаются механической зачистке (с помощью шлиф-машинки или другими способами) для устранения концентраторов напряжений.
На каждую конструкцию составляется карта отбора микропроб с указанием места отбора по отношению к сварному соединению: основной металл, металл сварного шва и околошовной зоны и зонам сосуда, при этом для двухфазной среды выделяются зоны с исключительно газовой и жидкостной средой и зоной переменного смачивания.
С целью выявления межзеренной хрупкости, которая свойственна видам хрупкости указанных в п. 3.8.14. а, б, г, д, е и др., электронно-фрактографический анализ проводится на хрупких кристаллических зонах изломов стандартных образцов (ГОСТ 9454 [24]) или микропроб, а также элементах конструкции в случае их разрушения.
При фрактографическом анализе излома стандартных образцов исследованию подлежит поверхность разрушения в пределах «хрупкого квадрата» (кристаллического строения поверхности разрушения центральной части образца).
При определении доли межкристаллитного разрушения на микропробах форма их и размеры – произвольны в той степени, чтобы хрупкий излом надежно характеризовал состояние материала в исследуемых зонах (элементах) конструкции.
С целью ограничения влияния на строение изломов предварительной пластической деформации, возникающей при разрушении, рекомендуется использовать образцы и микропробы с острым V- образным надрезом (ГОСТ 1454).
Температура испытания Тисп. стандартных образцов, предназначенных для электронно-фрактографического анализа, устанавливается по положению кривой температурной зависимости ударной вязкости КС=f(Тисп) и доли волокна в изломе В=f(Тнсп) для исследуемого материала, так что Тнсп должна быть ниже Т50 и Тк (КСV=20дж/см2) на 700С и 200С соответственно, где Т50-критическая температура, устанавливаемая по наличию в изломе 50% волокнистой составляющей, Тк (КСV=20дж/см2) критическая температура определяемая по величине ударной вязкости на образцах с V-образным надрезом, равной 20 Дж/см2.
Температура испытания микропроб от сосудов, которые изготовлены из известных сталей, определяется аналогичным образом. Для случаев, когда сериальные кривые КС=f (ТИСП) и В=f (Тисп) для обследуемой конструкции неизвестны, то температуру первого испытания целесообразно выбрать в диапазоне температур от минус 60° до минус 120°С. По результатам первого испытания микропробы произвести коррекцию температуры последующих испытаний.
При наличии информации о хрупком разрушении конструкции из углеродистых и низколегированных сталей при комнатной и более высоких температурах с целью удобства и экономии хладагента первые испытания ударных образцов и микропроб рекомендуется проводить при комнатной температуре.
С целью предотвращения коррозионных повреждений поверхности разрушения отогрев изломов производить в ванне с предохраняющей от коррозии жидкостью (ацетон, толуол, гексан и т.п.), а сушку – с помощью фена или вакуумирования.
При измерении доли структурных составляющих хрупкого излома осматривают не менее 50-100 полей зрения при увеличении x1000-хЗ000 раз в растровом электронном микроскопе и 500-600 полей зрения с 3-5 реплик (с числом полей зрения в каждой реплике не менее 70) при увеличении х4000-х6000 раз в просвечивающем электронном микроскопе.
Рабочее увеличение, используемое при электронно-фрактографическом анализе, определяется из условия,чтобы размер поля (кадра) не превышал или был равен наиболее вероятному размеру наименьшего структурного элемента, например, фасетки транскристаллитного скола.
В каждом из полей зрения (кадра) отмечают превалирующий ( 85%) характер разрушения – хрупкий транскристаллитный скол (X), ямочный (Я), межкристаллитный (М) и смешанные: (М+Я), (М+Х), (Х+Я). Доля межкристаллитной составляющей fм рассчитывается как:
f
где N – общее число полей зрения: – суммарное число полей, занятых данным видом структурной составляющей излома. Аналогичным образом устанавливается доля полей fх, занятая фасетками хрупкого транскристаллитного скола.
Приведенная доля межкристаллитной составляющей Fм, отражающая увеличение длины свободного пробега элементарной хрупкой микротрещины за счет ослабленных границ зерен, определяется по отношению величины fм площади хрупкой зоны излома, занятой фасетками транскристаллитного скола фасетками межкристаллитного разрушения, так что:
Смешение критической температуры, связанной с величиной межкристаллитного охрупчивания стали, устанавливается по соотношению:
где и критическая температура хрупкости металла после эксплуатации и в исходном состоянии (до эксплуатации) соответственно, приведенная доля межкристаллитного разрушения в металле после эксплуатации и в исходном состоянии соответственно, Тк° – постоянная материала, зависящая от типа структуры, а именно Тк° = 10°С для стали со структурой феррита и феррит + перлит, Тк° =20°С для стали со структурой мартенсита и бейнита, в том числе мартенсита и бейнита отпуска и смешанной структурой, в которой присутствуют продукты сдвигового (бездиффузионного) превращения, К – коэффициент пропорциональности, зависящий от вида межкристаллитного разрушения, а именно К=3,0°С/% для межзеренного разрушения по границам бывших зерен аустенита в сталях, структура которых образовалась по сдвиговому механизму превращения К=1,04°С/% для межсубзеренного разрушения в сталях, структура которых образовалась по сдвиговому механизму превращения, и межзеренного разрушения в сталях, испытавших диффузионное превращение.
Установление вида межкристаллитного разрушения в сталях, показывающих в структуре продукты сдвигового превращения, проводят по характеристикам структуры хрупкого излома путем измерения фасеток хрупкого межкристаллитного и транскристаллитного скола разрушения: если средний размер фасетки межкристаллитного разрушения меньше среднего размера фасетки транскристаллитного скола, то имеет место межсубзеренное разрушение, а в иных случаях – межзеренное.
Для сосуда, выполненного из разнородных материалов, степень межзеренного охрупчивания определяется для каждой стали.
Для сварных конструкций рекомендуется оценку степени охрупчивания стали производить для основного металла, металла сварного шва, для околошовной зоны.
Для сосудов с антикоррозионным защитным покрытием, эксплуатируемых при повышенных (>150°С) температурах допускается проводить отбор проб металла с наружной стороны конструкции. Степень охрупчивания металла со стороны защитного покрытия рассчитывается специализированной организацией с учетом перепала температур по толщине стенки.
При прогнозировании характеристик трещиностойкости и остаточного ресурса сосуда, выполненного из материалов склонных к хрупкому разрушению и эксплуатируемого в диапазоне температур вязко-хрупкого перехода, скорость охрупчивания стали Voxp. определяется как , где – продолжительность эксплуатации сосуда.
Дата добавления: 2015-04-30; Просмотров: 1876; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Рекомендуемые страницы:
Читайте также:
Источник