Разнородными металлами

Стали типа 15Х5М относятся к числу термически стабильных. Однако при длительном воздействии высокой температуры в сварных разнородных соединениях могут образовываться переходные прослойки, обусловленные диффузионным перераспределением в них диффузионноподвижных элементов.

Стали типа 15Х5М относятся к числу термически стабильных. Однако при длительном воздействии высокой температуры в сварных разнородных соединениях могут образовываться переходные прослойки, обусловленные диффузионном перераспределением в них диффузионно-подвижных элементов. Исследования, проведенные Н.М. Королевым во ВНИИнефтемаше, показали, что интенсификацию диффузионных процессов вызывают циклические термические напряжения, обусловленные различием температурных коэффициентов линейного расширения аустенитного шва и основного металла. Помимо термических напряжений действуют также напряжения, возникающие вследствие наличия закаленных участков в околошовных зонах. Мартенситная пересыщенная структура закалки всегда обладает более высокой свободной энергией, чем равновесные фазы с таким же номинальным составом, т.е. околошовные зоны термического влияния закаливающейся стали характеризуются более структурно-напряженным состоянием. Как известно, напряженное состояние металла значительно влияет на скорость диффузионных процессов и их коррозионную стойкость.

При необходимости сварки между собой аустенитных сталей различного легирования выбор сварочных материалов определяется прежде всего условиями получения металла шва, свободного от трещин. При сочетании разных сталей первой группы могут использоваться аустенитно-ферритные электроды, применяемые для каждой из свариваемых сталей. В случае сварки различных сталей второй группы между собой, как правило, электроды, рекомендуемые для применения в однородных сварных соединениях этих сталей, могут использоваться и в разнородных соединениях. Так, например, для сварки стали марки ЭИ612 со сталью ЭИ695Р могут использоваться как электроды марки АЖ-13-18 (для сварки стали ЭИ695Р), так и КТИ-7 (для сварки ЭИ612).

Нагрев изделия в процессе отпуска до 650—750° в зависимости от марки стали приводит к снятию сварочных напряжений за счет прохождения процесса релаксации. Однако в процессе охлаждения после отпуска в разнородных соединениях, в отличие от однородных, вновь возникают остаточные напряжения, но уже вызванные не неравномерностью нагрева при сварке, а разностью коэффициентов линейного расширения контактируемых материалов. Так, при охлаждении аустенитная составляющая стремится получить большее укорочение, чем перлитная, за счет того, что коэффициенты линейного расширения аустенита на 20—40% больше, чем перлита. Наличие в сварном соединении жесткой связи между ними препятствует свободной дефор-

Другим средством снижения до минимума остаточных напряжений в разнородных соединениях является использование аустенитной стали

Методика определения остаточных напряжений в сварных однородных и разнородных соединениях. Для определения остаточных напряжений в плоских плитах сварных однородных и разнородных соединений использовался метод механической обработки столбиков, который позволяет достаточно надежно находить уровень остаточных напряжений в поверхностных слоях различных мест сварного соединения [20, 38, 63].

Вероятно, что уменьшение остаточных напряжений в разнородных соединениях, полученное экспериментально, объясняется большей возможностью протекания процесса релаксации при небольших скоростях охлаждения.

При сварке сталей разного класса электроды выбирались с таким расчетом, чтобы по возможности уменьшить в зонах сплавления диффузионные прослойки, возникающие в сварных разнородных соединениях.

Металлографические исследования и замеры микротвердости показали, что в разнородных соединениях диффузионные прослойки выражены слабо. Поэтому, не исключая влияние структурной неоднородности, можно считать, что основное влияние на снижение усталостной прочности разнородных сварных соединений оказывают неблагоприятные остаточные напряжения.

Характерными примерами трещин технологического происхождения являются «горячие» трещины в сварных разнородных соединениях приварки трубопроводов системы аварийного охлаждения зоны к патрубкам корпуса реактора, располагающиеся в наплавке кромки, выполненной аустенитными электродами ЭА-395, а также на границе наплавок, выполненных электродами ЭА-395 и ЭА-400. ЮТ. Длина подповерхностных трещин в ряде случаев достигала 7 мм.

Характерными примерами трещин технологического происхождения являются «горячие» трещины в сварных разнородных соединениях приварки трубопроводов системы аварийного охлаждения зоны к патрубкам корпуса реактора, располагающиеся в наплавке кромки, выполненной аустенитными электродами ЭА-395, а также на границе наплавок, выполненных электродами ЭА-395 и ЭА-400.10Т. Длина подповерхностных трещин в ряде случаев достигала 7 мм.

Чем меньше протяженность диффузионных прослоек, тем ниже температура перехода от хрупкого излома к пластичному. Так, после отпуска сварного соединения стали 35ХНЗМ со швом типа ЭА-2 при 700° С длительностью 10 ч пластичные разрушения наблюдаются уже при температуре 200° С и выше, в то время как при более развитых прослойках после отпуска длительностью 20 ч они наступают лишь при 500° С. Если в качестве перлитной составляющей используется стабилизированная перлитная сталь, не склонная в разнородных соединениях к образованию диффузионных прослоек, например сталь 25ХЗВМФ, то пластичные разрушения сохраняются во всем интервале температур 20— 600° С. В то же время при сварке этой стали электродами типа ЭА-1 и в этих сварных соединениях при комнатной и особенно низких температурах могут возникать хрупкие разрушения, но уже за счет появления в зоне сплавления кристаллизационных прослоек, имеющих мартенситную структуру.

В месте соударения метаемой пластины с основанием образуется угол Y' который перемещается вдоль соединяемых поверхностей. При соударении из вершины угла выдуваются тонкие поверхностные слои, оксидные пленки и другие загрязнения. Соударение пластин вызывает течение металла в их поверхностных слоях. Поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил взаимодействия, и происходит схватывание по всей площади соединения. Продолжительность сварки взрывом не превышает нескольких микросекунд. Этого времени недостаточно для протекания диффузионных процессов, сварные соединения не образуют промежуточных соединений между разнородными металлами и сплавами.

В соединениях с разнородными металлами (например, алюминиевые заклепки в деталях из магниевых и медных сплавов) необходимо антикоррозионное покрытие заклепок (кадмием или цинком).

Вал поисков в этом направлении рос, и наконец профессор анатомии и медицины университета в Болонье Луиджи Гальвани объявил в сенсационном трактате в 1791 г., что, наблюдая сокращения мышц лапок лягушки при контакте их с разнородными металлами, он обнаружил новый источник и новый вид электричества. После проверки оказалось, что Гальвани сразу открыл: электрический ток, возникавший в цепи из металлов и лягушачьих препаратов, новый источник тока—контактную разность потенциалов металлов и «животное электричество» (когда проводил опыты без металлов). Второе открытие было доказано ревностным последователем Гальвани, его соотечественником Алессандо Вольта (1745—1827), а третье в 1825 г. — Нобили,

грева на солнце между разнородными металлами, например между трубопроводом и измерительным - электродом (стержнем). При наличии влаги результат измерения может быть искажен напряжением параллельно действующего коррозионного элемента, если нет чистого низко-омного контакта. Поэтому сопротивления временных измерительных контактов необходимо тщательно контролировать перед измерением. В настоящее время принято прокладывать постоянные измерительные подсоединения при помощи кабеля, подключаемого к полюсным клеммам на щитке, установленном на вбитой в землю опорной свае. Благодаря этому можно быстро получить надежный контакт (см. раздел 11.2). В случае трубопроводов или арматуры, расположенных на поверхности, хорошие контакты можно получить при помощи измерительных металлических щупов (если трубопроводы имеют небольшой диаметр, то с применением аккумуляторных зажимов или струбцин). На открытых трубопроводах можно получить надежный контакт при помощи магнитный устройств (рис. 3.14 [24]). Закаленное стальное острие прижимается усилием пружины 5 Н к очищенной светлой поверхности трубы. Измерения тока на станции катодной защиты обычно проводят с применением низкоомных мостов (1—60 мОм); указания по измерению тока в рельсах имеются в нормали VDE OlSOrf [25].

Наиболее типичными коррозионными системами с плоской поверхностью являются так называемые плоские гальванические неоднородности (рис. 1.7), образованные двумя разнородными металлами (один из которых образует "включение" на основной бесконечно протяженной плоской поверхности другого металла). Плоские гальванические неоднородности различаются по виду включения; простейшими из них являются дисковая (рис. 1.8) и полосовая (рис. 1.9) неоднородности.

Методика расчета суммарных токов позволяет приближенно определить: силу тока в цепи коррозионных пар, т.е. систем, образованных двумя любыми разнородными металлами (электродами), погруженными в среды с ионной проводимостью и имеющими контакт по металлу; си-

лу и направление токов в контурах многоэлектродных систем (систем, образованных тремя и более разнородными металлами, погруженными в среды с ионной проводимостью и имеющими контакт по металлу).

Другой недостаток алюминия заключается в значительном усилении коррозии при соединении с разнородными металлами, особенно с медью и ее сплавами. При контакте алюминия со сталью коррозия может возрасти, если большие участки свободной стали соединяются с малыми площадями алюминия. Нейтрализовать опасность коррозии алюминия можно за счет

В конструкции особенно уязвимыми участками являются места сочленений, где, как правило, имеются контакт с разнородными металлами и зазоры, в к-рых скапливается влага. Все сопрягаемые с магниевыми сплавами металлы (алюминиевые сплавы, сталь, оцинкованные, кадмиро-

для газопламенного напыления стальных, и бронзовых деталей морских судов, что устраняет коррозию, вызываемую кавитацией и электролитич. действием между, разнородными металлами. Газопламенное, напыление Т. применяется для защиты трубопроводов морской воды, а также опор и тарелок конденсаторов низкого, давления.

Влияние потенциала на КР представляет интерес в нескольких аспектах. В реальных условиях службы алюминиевые сплавы могут контактировать с разнородными металлами, являясь анодом, либо катодом в гальванической ячейке. Наложение анодного потенциала часто применяется в испытании образцов на КР в ускоренных лабораторных испытаниях. Кроме того, эффект действия электродного потенциала часто используется для того, чтобы понять и изучить механизм процесса КР высокопрочных алюминиевых сплавов. И, наконец, катодная защита иногда используется для предотвращения возникновения и роста коррозионных трещин. На рис. 56 показано влияние электродного потенциала на скорость роста коррозионной трещины тройного сплава на чистой основе. (Влияние коэффициента интенсивности напряжений и концентрации на скорость роста коррозионной трещины этого сплава было уже представлено на рис. 39, 51 и 52.) Данные рис. 56 относятся только к области плато — области независимости скорости v от напряжений. Сначала рассматривается зависимость скорости роста трещины от потенциала в нейтральном растворе 5 М KI. При разомкнутой цепи потенциал этого сплава около —1100 мВ по отношению к н. к. э. при соответствующей скорости роста коррозионной трещины, равной 2-10~4 см/с. Если наложить более электроотрицательный потенциал, то скорость