23.11.2021.

                                            группа: 412

 Предмет: Техника и технология ручной дуговой сварки (наплавка, резка) покрытыми электродами.

Тема урока: Влияние низких температур на технологические свойства металлов. 

                                      Свойства металлов при низких температурах.

Влияние низких температур на основной металл. При пониже­нии температуры ниже известного предела обычные углеродистые стали и наплавленный из них металл становятся хрупкими и их ударная вязкость резко понижается, хотя предел прочности стали при этом даже несколько возрастает. Если при температуре +20° ударная вязкость малоуглеродистой стали Ст. 3 равна около 13 кгс-м/см2, то при температуре—40° она составит всего только 0,5—1 кгс*м/см2. Поэтому сварные соединения из стали при темпе­ратуре ниже—40е могут давать трещины при ударных нагрузках или в местах концентрации напряжений. Отжиг после сварки устраняет внутренние напряжения и поэтому повышает надежность эксплуатации конструкции в условиях пониженной температуры.

Малоуглеродистые легированные стали, содержащие свыше 3% никеля, например нержавеющие хромоникелевые стали, а также цветные металлы (медь, латунь, алюминий), не уменьшают своей ударной вязкости даже при очень низких температурах (до —270°) и не становятся при этом хрупкими. Поэтому их широко исполь-

зуют в изделиях, работающих при очень низких температурах, например аппаратах и сосудах для получения и хранения жидкого і воздуха, жидкого кислорода, жидкого водорода, жидкого гелия и пр.

Монтаж вертикальных резервуаров должен учитывать тот факт, что понижение температуры влияет на прочность металла. Изучая статистику разрушений резервуаров, можно отметить, что на практике большинство хрупких разрушений РВС возникает от сварочных дефектов или трещин малоцикловой усталости, возникающих вблизи мест концентрации напряжений. Характерными местами разрушений являются технологические отверстия, уторные и монтажные соединения. Хрупкое разрушение РВС происходит под влиянием комплекса неблагоприятных факторов.

В числе преобладающих факторов, определяющих хрупкое разрушение резервуаров, можно назвать температуру. Понижение температуры влияет на прочность металла. Известно, что в металле без трещин и надрезов прочность при понижении температуры не снижается, а в металле с концентраторами напряжений разрушение становится более хрупким с понижением температуры. Однако, как показывает практика эксплуатации резервуаров, низкая температура и соответствующая ей повышенная хрупкость основного металла не являются обязательными условиями внезапного разрушения конструкций. На развитие хрупкого разрушения существенно влияют свойства сталей. Вероятность хрупкого разрушения увеличивается при понижении пластических свойств (охрупчивании) металла. В такой же качественной зависимости находится частота разрушения от ударной вязкости основного металла. В большей степени влияние ударной вязкости сказывается при наличии значительных концентраций напряжений. Многие стали под влиянием ряда факторов могут перейти из вязкого состояния в хрупкое. К таким факторам можно отнести: понижение температуры, наличие объемно-напряженного состояния в сварных швах или околошовной зоне, в которых могут наблюдаться дефекты в виде непроваров и микроскопических трещин, изменение скорости нагружения и уровня взлива н/продуктов в РВС.

Из числа элементов, входящих в состав низкоуглеродистой стали, широко применяемой для изготовления резервуаров, наибольшее влияние на ударную вязкость и критическую температуру хрупкости оказывает содержание углерода. С увеличением количества углерода склонность стали к хрупкому разрушению увеличивается, поэтому содержание углерода не должно превышать 0,2-0,22 %. Марганец при его содержании до 0,65 % положительно влияет на механические свойства и свариваемость стали, одновременно уменьшая склонность металла к хрупкому разрушению. Наличие кремния свыше 0,25 % может привести к ухудшению свариваемости и образованию дефектов в процессе сварки. Весьма существенным для свойств сталей при низких температурах является содержание серы. Её содержание не должно превышать 0,04 %. Сера не должна содержаться в стали в виде скоплений или сульфидных строчек, наличие которых может привести к скоплениям значительных концентраций

Судостроительная сталь. К ней предъявляются весьма жесткие требования: прочность, пластичность, высокая технологичность, свариваемость, стоимость, приспособленность для ремонта и др. Стали, применяемые в отечественном судостроении, отличаются высокой хладостойкостью, хорошей свариваемостью, а также повышенной трещиностойкостью. Для новых марок стали специально разработаны хладостойкие сварочные материалы. В последнее время идет работа над созданием нового класса высокопрочных устойчивых к коррозии сталей, легированных азотом. Благодаря различию взаимодействия атомов углерода и азота с атомами железа, у стали появляются уникальные физико-химические и эксплуатационные свойства (высокая прочность, пластичность, абсолютная коррозионная стойкость, немагнитность). Азотистые стали обладают хорошей свариваемостью и технологичностью, как в металлургическом, так и судостроительном производстве. Каждая поставляемая на судостроительный и судоремонтный заводы партия материала обязательно сопровождается документом — сертификатом, в котором указаны все его качества; в лабораториях заводов материал проходит химические, механические и технологические испытания.

Судостроительная сталь должна: обладать некоторой устойчивостью против коррозии (в воде и на воздухе); выдерживать обработку в горячем и холодном состояниях; хорошо свариваться дуговой сваркой; выдерживать загиб на 180° в холодном состоянии по оправке. Углеродистые стали отличаются малым содержанием углерода (0,14— 0,22%), серы и фосфора (не более 0,05% каждого). Сера придает металлу красноломкость, а фосфор — хладноломкость. При красноломкости металл трескается и ломается в нагретом состоянии; хладноломкость — способность металла снижать вязкость при пониженных температурах. Низколегированные стали (вышеперечисленных марок) отличаются низким содержанием углерода (не более 0,12%); в стали добавляют легирующие элементы: кремний, марганец, хром, никель, медь.

Изучить:  1. Влияние низких температур на основной металл.

                  2. Причины большинства хрупких разрушений.

                  3. Химический состав металлов работающих при низких температурах.

                  4. Судостроительная сталь.