Способ предотвращения хрупкого разрушения сварных конструкций

 

1. СШСОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ , 1ФИ котором из материала с химическим составом, идентичным химическс у составу материала конструкции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому деф рмированию до получения кристаллической структуры с вытянутыми в одном направлении зернами и затем вваривают вставку-гаситель в конструк11ию, ори- . ентируя продольные оси вытянутых зерен кристаллической структуры в направлении , перпендикулярном предполагаетлого движения трещины, отличающий с я тем, что, с целью повышения сопротивляемости вставки хрупкому разрушению, в процес се пластического деформирования вставку-гаситель подвергают многокра тному одноосному растяжению с промежуточным отжигом после каждой операции одноосного растяжения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тет4, что в процессе пласлт тического деформирования площадь по- L/J перечного сечения вставки-гасителя fem уменьшают на 70-80% от пэрвоначаль- См ной, а промежуточный отжиг проводят Г при температуре на 50-100°С ниже тем-S ператУЕ рекристаллизации металла вставки-гасителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

ging В .23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж АВТОРСКОМУ СВЩ ЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3324177/25-.27 (22) 13..02 81 .. (46) .15 ° 05,83. Вюл. Р 18 (72) В.Н.Вастун и Л.M.Øêàðàïóòà (7l) Институт механики АН Украинской

ССР (53) 621 ° 791 ° 011(088 ° 8) (56) 1. Разрушение. Под редакцией

Г.Либовица, т. 5, М ° Машиностроение(, 1977, с. 41. . 2. Вроек Д. Основы механики раз-. рушения. И., ВисФВая школа, 1980,. с.138-139, 3. Патент Великобритании

9 1376731, кл. Е 04 Н 7/30, 1972. 4. Патент США В 3698746, кл. F 16 Й 13/02, 1972.(прототип) . (54) (57) 1. СНГОСОВ ПРЕДОК. БУРЕНИЯ

ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ КОНС1РУК-—

ЦНЙ, при котором из материала с химическим составом, идентичным химичес кому составу материала конструкции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому дефор„.SU„„1017457 A мированию до получения кристаллической структуры с вытянутыми в одном направлении зернами и затем вваривают вставку-гаситель в конструкпию, ориентируя продольные оси вытянутйх зе рен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемого движения трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения .сопротивляемости вставки хрупкому разрушению, в процес се пластического деформирования вставку-гаситель подвергают многократному одноосному растяжению с промежуточным отжигом после каждой операции одноосного растяжения.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - Е шийся тем, что в процессе пластического деформирования площадь поперечного сечения вставки-гасителя уменьшают на 70-80%,от первоначаль- % ной, а промежуточный отжиг проводят при температуре на 50-100 С ниже тем- В пературы рекристаллизации металла вставки-гасителя.

1017457

Изобретение относится к сварке, в частности, к способам создания предохранительных устройств, обеспечивающих защиту конструкций, преиМуществеино крупиогабаритных, от хрупкого разрушения, и может быть

5 использовано при сооружении тонкостенных металлических оболочек, например, магистральных трубопроводов, предназначенных для транспортировки или хранения жидких и газообразных 10 сред. Для предотвращения хрупкого разрушения используют вставки., Вставки цредназначень. для останов-, ки лавинного разрушения и представ-, ляют собой коиструктивные элементы с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению, имеющие форму защищаемой конструкции: в случае панели вставка имеет форму полосы, в случае круговой оболочки или трубопровода . представляет собой,кольцо, и которые вваривают и конструкцию на пути вероят ного движения трещины.

Известны способы изготовления вставок иэ материала повышенной вяэ-, 25 кости (1J и f23.

Материал таких вставок по своему .химическому составу отличается.от материала конструкции тем, что затрудчяет сварку, ухудшает, качество сварного,шва и приводит к снижению прочности конструкции при наличии высоких растягивающих напряжений, действующих перпендикулярно к сварному шву.

Известен способ изготовления вста+З5

BQKi при котором вставку изготавливают иэ материала одного химического состава с материалом конструкции., а повыаение вязкости в направлении расспространения трещины достигают эа 40 счет создания в материале вставки определенной ориентации кристаллической структуры. Укаэанную ориентацию обеспечивают путем обработки вставки, заключающейся в ее нагреве 45 и последующем охлаждении. f3)

Однако, получаемая таким образом структура имеет недостаточно высокую степень ориентации, что не позволяет обеспечить существенное повы- 50 шение сопротивления материала распространению трещины.

Наиболее близким к изобретению является способ предотвращения хрупкого разрушения сварной конструкции, 55 при котором из материала с химическим составом, идентичным химическому составу материала конструк.ции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому де- 60 формированию до получения кристалли- ческой структуры с вытянутйми в одном направлении зернами и затем вваривают ветавку-гаситель в конструкцию, ориентируя продольные оси вы-g5 тянутых зерен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемого движения трещины 1.4), В этом способе пластическое деформирование осуществляют прокаткой, при этом полученная кристаллическая структура получается с недостаточно высокой степенью ориентированности, в результате вставка-гаситель, иэгос товленная прокаткой,из-за полученной в ней рассеянной и неоднородной струкТуры не всегда эффективно тормозит развитие трещины в сварной конструкции.

Целью изобретения является повышение сопротивляемости вставки хрупкому раэрушвнию.

Цель достигается тем, что согласно способу предотвращения хрупкого: разрушения сварных конструкций, при котором из материала с химическим составом, идентичным химическому составу материала конструкции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому деформированию до получения кристаллической структуры с вытянутыми в одном направлении зернами и затем вваривают вставку-гаситель в конструкцию, ориен. тируя продольные оси вытянутых зерен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемого движения трещины, в процессе пластического деформирования вставку-гаситель подвергают многократному растяжению с промежуточным отжигом после каждой операции одноосного растяжения.

В процессе пластического деформирования площадь поперечного сечения вставки-гасителя уменьшают на 7080% от первоначальной, а промежуточный отжиг проводят при температуре на 50100 С ниже температуры рекристаллизации металла.

Пример 1. Из листовой стали

45 вырезают полосу, которую на гидравлической испытательной машине вытягивают на 103 и затем подвергают отжигу при t=550ОС в течение 2 ч.

Указанные операции повторяют до тех пор, пока площадь поперечного сечения полосы не достигает 30% от первоначальной, т.е. уменьшается на 70%.

Затем находившиеся в захватах концы полосы обрезают и оставшейся части полосы придают форму кольца, которое сваривают продольным швом (вдоль образующей). К обеим сторонам кольца приваривают трубки из стали 45, изготовленные путем токарной обработки, в соответствии с диаметром кольца. С одной стороны от кольца-вставки наносят несквозной надрез. Указанный образец доводят до разрушения при нагружении внутренним давлением. Как показывают испытания, зародившаяся

1017457

4

Составитель Л.Назарова

Редактор М.Дылын Техред И.тепер Корректор В.Гирляк.Заказ 3440/14 Тираж 1106 Подписное

BHHHQH Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

113035 Москва, й-35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал QQQ . Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в месте надреза трещина проникает во вставку и останавливается в ней, с противоположной стороны трещина распространяется от надреза дальше.

В аналогичном образце с кольцомвставкой, изготовленной из недеформированного материала, трещина пересекает всю вставку.

Пример 2.Проводят исследования ударной вязкости: С+3 (на образ- to цах типа Шарпи) при ориентации надреза в направлении пластического рас тяжения (осуществляется в направяении прокатки) и в перпендикулярном напрев. ленни от величины пластического обжа-15 тия,: характеризуемого уменьшениеиаР площади поперечного сечения заготовки.

После каждого этапа деформнрования проводят отжиг при 600 С, что на 50 С б ниже температуры начала рекристаллиэации. При АР*=О{состояние, прокатки) материал имеет более высокое сопрртивление разрушению при попереч-. ной по отношению к направлению. прокат ки ориентации надреза. В результате пластического деформирования.величина ударной вязкости в поперечном направления вначале падает, что,связано с перестройкой кристаллической структуры, полученной прокатной, в кристалЗО лическую структуру растяжения, а за.тем по мере .увеличения степени ориен.тированности структуры растет, достигая более высокого значения., примерно на 30%, чем при АР=О, причЕм при прнближенни аР к 70% рост ударной вязкости замедляется Это обусловлено достижением при заданном ЬР высокой степе. ни ориентированности структуры. В про- дольном направлении ударная вязкость снижается, вначале резко, а затем мо . нотоннее. Таким образом, пластическое деФормированне однооснъие растяжением позволяет достичь более высокую степень структуры по сравнению.с прокат кой и обеспечить более высокое сопротивление хрупкому разрушению.Выбор . температуры отжига обусловлен тем,что при температуре, близкой к температуре рекристаллизации Т д,(для стали

Т><а650-700 С)происходит разрушение полученной направленности кристалли ческой структуры, приводящее к сниже"

HsKI сопротивляемости-хрупкому разрушению, а отжиг при температуре ниже тем- . пературы, рекристаллиэации более, чем на 100 С, не обеспечивает снятия наклепа.

Применение данного способа предот- вращения. хрупкого разрушения сварных конструкций позволяет повысить эксплуатационную надежность конструкций, сократить длину поврежденного трещиной участка, способствует снижению эксплуатационных и ремонтных расходов, экономии металла,:снижению потерь транспортируемого или хранимого -про- дукта.