Целью настоящей работы является изучение воздействия тер-мического цикла сварки (ТЦС) и повторного нагрева на кине-тику охрупчивания металла зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений стали 15Х2НМФА-ВРВ. Решалась задача повышения технологической прочности сварных соединений оборудования АЭС. Для это было проведено комплексное ис-следование, в ходе которого применялись различные виды ана-лиза: флуктуационный, металлографический, электронно-микроскопический, рентгеноструктурный и химический. Кроме того, были использованы моделирование металла ЗТВ, а также неразрушающий и разрушающий контроль качества сварных соединений. Установлено влияние основных параметров тер-мического цикла сварки и термической обработки на кинетику охрупчивания металла ЗТВ. Показано, что высокая погонная энергия при электрошлаковой сварке является главной причи-ной прямого разупрочнения границ наиболее крупных (0–1 балл) зерен за счет выделения сульфидов пленочной формы. Дальнейшее развитие процесса дисперсионного твердения при повторном нагреве (отпуске) способствует относительному разупрочнению и разрушению границ.
свариваемость, низколегированная сталь, зона термического влияния, погонная энергия сварки, термический цикл сварки, металлографическое исследование, крупнозернистая структура ЗТВ, выпадение фаз по границам зерен, термическая обработка, дисперсионное твердение, трещины при термической обработке
Для изготовления оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок используют термически упрочняемые стали перлитного класса различных систем легирования:
— Ni-Mn-Mo (533 cl1, 20MnMoNi55, 10ГН2МФА),
— Cr-Mo-V (15Х2МФА),
— Cr-Ni-Mo (508 cl2),
— Cr-Ni-Mo-V (15Х2НМФА) [1, 2].
С целью повышения эксплуатационной надежности сварных соединений рекомендуют использовать чистые стали, выплавленные вакуумно-индукционным методом [1], а также на чистой шихте и дополнительно подвергнутые электрошлаковому переплаву (ЭШП) [2, 3] или внепечному рафинированию и вакуумированию (ВРВ) [4, 5].
1. Бакалдин, В. И. Основные проблемы и пути их решения при разработке проекта корпуса реактора ВВЭР-1500 / В. И. Бакалдин, В. В. Петров, В. Г. Федосов // Тяжелое машиностроение. - 2006. - № 2. - С. 2-5.
2. Касаткин, Б. С. Стали и сварочные материалы для изготовления корпусов ядерных реакторов / Б. С. Касаткин, А. К. Царюк // Автоматическая сварка. - 1976. - № 7. - С. 50-54.
3. Крутасова, Е. И. Надежность металла энергетического оборудования / Е. И. Крутасова. - Москва : Энергоиздат, 1981. - 240 с.
4. Хромченко, Ф. А. Диагностика и ресурс сварных соединений паропроводов ТЭС / Ф. А. Хромченко, В. А. Лаппа, Р. Н. Калугин // Сварочное производство. - 2001. - № 7. - С. 21-25.
5. Покатаев, С. В. Влияние продолжительности затвердевания отливок из Мn-Ni-Mo-cтали с различным со-держанием серы на формообразование и размеры сульфидов / С. В. Покатаев, Г. В. Валова, Н. М. Новикова // НИИ-ЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ. - 1982. - № 5. - С. 6-10.
6. Протоковилов, И. В. Управление формированием сварных соединений при ЭШС / И. В. Протоковилов, В. Б. Порохонько // Автоматическая сварка. - 2012. - № 10. - С. 54-59.
7. Земзин, В. Н. Термическая обработка и свойства сварных соединений / В. Н. Земзин, Р. З. Шрон. - Ленин-град : Машиностроение, 1978. - 367 с.
8. Brandi, S.-D. Electroslag and electroslag welding / S.-D. Brandi, S. Liu, R.-D. Thomas // AWS Welding handbook. - 2012. - Vol. 6A. - P. 365-379.
9. Vinckier, A. Reheat cracking in welded structures during stress relief heat treatments/ A. Vinckier, A.-J. Dhooge // Heat Treating. - 1979. - Vol. 1. - P. 72.
10. Nakamura, H. Stress-Relief Cracking in Heat-Affected Zone / H. Nakamura, T. Naiki, H. Okabayashi // Doc. of International Institute of Welding : Annual Assembly. - Kyoto, 1969. - № IIW-IX-648-69 / IIW-X-531-69. - 30 p.
11. Ito, Y. Study on stress relief cracking in welded low alloy steels. Report 2 / Y. Ito, M. Nakanishi // Journal of the Japan welding society. - 1972. - Vol. 41, № 1. - P. 59-64.
12. Полетаев, Ю. В. Влияние надреза на склонность сварных соединений к межзеренному разрушению / Ю. В. Полетаев, В. Ю. Полетаев, Д.В. Рогозин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2015. - Т. 15, № 3 (82). - С. 28-34.
13. Полетаев, В. Ю. Влияние химической активности флюса для электрошлаковой сварки на стойкость метал-ла шва против трещин при термической обработке / В. Ю. Полетаев, Ю. В. Полетаев, А. Н. Грицина // Инновационные технологии в машиностроении и металлургии : сб. статей VII науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2015. - С. 258-271.
14. Hobeev, A. E. Influence of weld joints Damaging at the Stage of Manufacturing on Operating Reliability / A. E. Hobeev, Yu. V. Poletaev // Material issues in design, manufacturing and operation of nuclear power plants equipment : proceedings of the 7th international conference. - Saint Petersburg, 2002. - Vol. 1. - P. 438-447.
15. Мураль, В. В. Диффузия серы в гамма-железе / В. В. Мураль, А. П. Фокин // Металловедение и термиче-ская обработка металлов. - 1978. - № 6. - С. 18-21.
16. Полетаев, Ю. В. Длительная малоцикловая прочность сварных соединений и выбор аустенитно-стабильных сталей / Ю. В. Полетаев. - Новочеркасск : ЛИК, 2010. - 281 с.
17. Шоршоров, М. Х. Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке. Атлас / М. Х. Шоршоров, В. В. Белов. - Москва : Наука, 1972. - 219 с.
