01 Definizioni
Acciai e superleghe ad alta resistenza contenenti elementi di rinforzo per precipitazione (Al, Ti, Nb) inclusi acciai ad alta resistenza a bassa lega, acciai perlatici resistenti al calore,Superleghe rinforzate per precipitazione, e alcuni acciai inossidabili austenitici possono sviluppare crepe durante il trattamento termico post-saldatura, anche se inizialmente non erano presenti.Alcune strutture saldate possono sviluppare crepe durante un servizio prolungato ad alta temperatura (eNella pratica ingegneristica, queste crepe ¥ che si verificano sia durante il trattamento di riduzione delle sollecitazioni che durante l'operazione di servizio ¥ sono denominate collettivamente crepe di riscaldamento.
02 Principali caratteristiche delle crepe riscaldate
(1) Il riscaldamento si verifica solo nelle saldature metalliche contenenti elementi di rinforzo per precipitazione,e acciaio al carbonio e materiali metallici di rinforzo in soluzione solida di solito non producono una riscaldamento.
(2) Esiste un intervallo di temperatura sensibile, che è correlato alla temperatura e al tempo di riscaldamento.e quella dell'acciaio inossidabile austenitico e dell'acciaio legato ad alta temperatura è di 700°C-900°C.
(3) Il limite di grana della grana grossa di austenite nella zona colpita dal calore si estende lungo la linea di fusione sul lato del materiale di base e si osserva la crepazione intergranulare.
(4) Nella zona di saldatura devono essere presenti forti sollecitazioni residue e concentrazioni di sollecitazioni.
03 Fattori che influenzano il riscaldamento delle crepe
(1) Il tenore di elementi formativi di carburo (Cr, Mo, V, Ti, Nb) ha un effetto significativo.il contenuto di V nell'acciaio perlite resistente al calore aumenterà notevolmente la sensibilità della crepa SR.
(2) La velocità e il tempo di riscaldamento influenzano l'intervallo di temperatura sensibile dei diversi acciai.
(3) La dimensione del granello ha un effetto significativo sulla tendenza alla riscaldamento delle crepe, più grande è la dimensione del granello, maggiore è la tendenza.
(4) Differenze nei metodi di saldatura: la grande saldatura con ingresso di calore tende a causare un grossoramento del grano,e la tendenza di riscaldamento della saldatura ad arco immersa è superiore a quella della saldatura ad arco ad elettrodi nelle acciai sensibili alla crescita dei grani, mentre la tendenza di indurimento è maggiore nelle acciaie con una tendenza di indurimento elevata.
04 Misure preventive contro le crepe riscaldate
(1) Selezionare materiali di saldatura di bassa resistenza;
(2) Controllare la velocità di raffreddamento mediante riscaldamento o riscaldamento successivo;
(3) Evitare intervalli di temperatura sensibili o abbreviare il tempo di permanenza;
4) Ridurre lo stress residuo ed evitare la concentrazione dello stress;
(5) Alcune leghe (ad esempio, Incoloy 800HT progettato per temperature ≥ 538°C) richiedono un trattamento termico di stabilizzazione post-saldatura;
(6) I materiali con tendenza a riscaldare le crepe dopo il trattamento termico devono essere sottoposti a prove non distruttive.
05 Riscaldamento di materiali sensibili alle crepe
15MnVR, 15MnNbR, 18MnMoNbR, 13MnMoNbR, 07MnCrMoVR, 07MnNiMoVDR, 17Cr1Mo1V e acciaio giapponese CF-62.
Nota: le crepe di riscaldamento, che sono nascoste e possono facilmente causare incidenti improvvisi, possono verificarsi durante il trattamento termico o il servizio.e gli ispettori devono valutare in anticipo i rischi di riscaldamento delle crepe e elaborare piani di prevenzione e controllo.
Le crepe di riscaldamento sono causate da un trattamento termico post-saldatura (ad esempio trattamento termico per il sollievo da sollecitazione) e gli elementi Cr, Mo, V, Nb, Ti nell'acciaio aggravano la tendenza alla crepa di riscaldamento.
06 Meccanismo di riscaldamento del crack
La fessura di riscaldamento è causata dalla nucleazione di microfessure causate dallo spostamento preferenziale dei confini del grano,e il confine del grano è indebolito e il grano è rafforzato nel trattamento termico post-saldatura.
(1) La teoria del legame chimico debole ai confini dei grani
Gli elementi di impurità (ad es. P, S) sono fragili a causa della segregazione ai confini del grano, mentre il carbonio/nitruro di Cr, Mo, V,Nb e altri elementi sono rinforzati dalla precipitazione nel grano durante il riscaldamento secondarioLa deformazione da rilassamento da sforzo si concentra ai confini del grano e la crepa è causata da una plasticità insufficiente.
(2) Teoria del rinforzo intra-cristallino (teoria della fessurazione di modalità)
La precipitazione in situ della fase di rinforzo (carburo di cromo, vanadio, titanio, niobio, ecc.) nella regione di dislocazione ostacola la deformazione in cristallo,il rilassamento della tensione è sostenuto dal limite del grano, e la concentrazione di stress porta alla crepa.
(3) Teoria della frattura da trascinamento
La crescita delle crepe lungo i confini del grano è accelerata dall'accumulo di danni creep durante il processo di rilassamento dello stress.
07 Formula di identificazione della sensibilità alle crepe per riscaldamento
The main factors affecting the reheat crack are the chemical composition of the steel (which directly affects the plasticity of the coarse grain zone) and the residual stress in the welded zone (especially the stress concentration area).
△G=Cr+3,3Mo+8,1V+10C-2
Quando△G<1.5, la fessura di riscaldamento non è sensibile;
Quando 1,5<△G<2, è generalmente;
Quando △G> 2, la crepa di riscaldamento è sensibile.
08 ANALISI D'ESPERTO
1: Durante il trattamento termico post-saldatura o il servizio ad alta temperatura, le giunture saldate con vincoli possono sviluppare "fessure di riscaldamento" (chiamate anche "fessure di rilassamento dello stress") nelle loro zone colpite dal calore.StoricamenteInfatti, le crepe sono state individuate per la prima volta negli acciai inossidabili austenitici da ingegneri di centrali elettriche.questi precipitati rinforzano l' interno del grano, costringendo lo sforzo richiesto per il rilassamento dello sforzo a spostarsi verso i confini del grano, riducendo così la duttilità di striscio e causando il fallimento del confine.Questo meccanismo di rottura rimane incompletamente compreso, in particolare per quanto riguarda i fattori microstrutturali e compositivi che influenzano la sua formazione.
2Il rafforzamento delle precipitazioni al confine del grano spiega solo in parte la causa.che porterà al deterioramento della duttilità a scorrere e all'accumulo di precipitazioni al confine del granoInoltre, il restringimento della saldatura, il grano grossolano ostacoleranno lo scivolamento del confine del grano, l'aumento dello spessore del materiale e il processo di saldatura selvaggio aggraveranno la tendenza alla crepa.
Due tipi di crepe riscaldate:
1) La saldatura non si è inizialmente spaccata, ma durante il trattamento termico post-saldatura sono apparse crepe.
2) Le crepe non si verificano dopo la saldatura, ma si producono dopo un lungo servizio a una certa temperatura.
Caratteristiche del riscaldamento delle crepe:
1) Si trova esclusivamente nelle saldature metalliche contenenti elementi che aumentano la precipitazione (Ti, Al).
2) Si verifica solo in un certo intervallo di temperatura, e la crepa di riscaldamento è correlata alla temperatura e al tempo di riscaldamento, c'è un intervallo di temperatura sensibile per la crepa di riscaldamento.Per acciai di bassa lega, l'intervallo di temperatura è di circa 500~700°C; per l'acciaio inossidabile austenitico e alcuni acciai legati ad alta temperatura, l'intervallo di temperatura è di 700~900°C.
3) La crepa si estende lungo il confine dei grani di austenite sul lato della saldatura e la direzione della crepa è intergranulare.
4) devono esserci sollecitazioni residue e concentrazioni di sollecitazioni nella zona di saldatura.
Il meccanismo di formazione della crepa di riscaldamento è l'effetto di indebolimento della precipitazione di impurità al confine del grano e l'effetto di rafforzamento della precipitazione interna del grano.
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