Методика модернизации сварочных технологий: от теории к практике - страница 6

Распределение H_>Д по объёму сварного соединения и его концентрацию в любой заданной точке определяют расчетно-экспериментальным способом. Экспериментальная часть способа состоит в определении исходной концентрации диффузионного водорода в металле шва H_>Ш0, в установлении зависимости коэффициента диффузии водорода D_>H от температуры для шва, зоны термического влияния и основного металла, а также в определении параметров перехода остаточного (металлургического) водорода H_>0 в основном металле в H_>д и обратно при сварочном нагреве и охлаждении. Расчётная часть способа заключается в решении тепловой задачи (для заданных типа сварного соединения и параметров режима сварки) и диффузионной задачи. Последняя для сварки однородных материалов представляет численное решение дифференциального уравнения второго закона Фика, описывающего неизотермическую диффузию водорода с учётом термодиффузионных потоков в двумерной системе координат.

Основные закономерности насыщения сварных соединений водородом следующие:

1) насыщение различных зон сварного соединения водородом можно охарактеризовать двумя параметрами – значением максимальной концентрации H_>Дmax и временем достижения этой или заданной концентрации t_>max;

2) для заданных составов шва и основного металла, толщины металла и типа разделки параметры вида H_>Дmax в основном определяются значениями H_>ш0, а параметры вида t_>max – тепловым режимом сварки.

Действие диффузионного водорода при образовании холодных трещин более всего соответствует одному из механизмов обратимой водородной хрупкости. Его особенность заключается в том, что в условиях медленного нагружения источники водородной хрупкости образуются вследствие диффузионного перераспределения водорода и исчезают через некоторое время после снятия нагрузки. При этом важная роль отводится взаимодействию водорода с дислокациями и облегчённому перемещению их комплексов. В металле сварных соединений H_>д концентрируется на границах крупных бывших аустенитных зёрен, которые характеризуются повышенной плотностью дефектов кристаллической решётки.

Влияния водородного охрупчивания на процесс разрушения описывают различными механизмами: адсорбционным (действие водорода как поверхностно-активного элемента), молекулярного давления (в результате перехода атомарного водорода в микропоры и его молизация) и др.

На практике структурное состояние оценивают значением твёрдости. Как правило, в технических условиях на сварку изделий указывают допустимое значение твёрдости в диапазоне 200…350 HV. [134]

1.3.1. Методы снижения образования

холодных трещин в сварных соединениях

низколегированных сталей

Предотвращение холодных трещин в сварных соединениях направлено на уменьшение или устранение негативного воздействия основных факторов, способствующих их образованию. Это достигается за счёт:

• регулирования структуры металла сварных соединений;

• снижения концентрации диффузионного водорода в сварочном шве;

• уменьшения уровня сварочных напряжений.

В зависимости от подхода, методы предотвращения холодных трещин можно разделить на три категории: