Способ предотвращения хрупкого разрушения сварных конструкций

(50 В 23 К АРСТВЕННЫйАМ ИЭОБРЕТЕ ОМИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТ ОПИСА ТЕ Е ИЗОБ СВИЩТЕЛ ЬС ТОРСНОМ У(71) Институт механики АН УкраинскойССР(54)(57) 1 СПОСОБ ПРЕДО.ВРАЩЕНИЯХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ КОНС 1 РУК ЦИЙ, при котором из материала с химическим составом, идентичным химичес.кому составу материала конструкции,изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому деормированию до получения кристаллической структуры с вытянутыми в одном направлении зернами и затем вваривают вставку-гаситель в конструкпию, ори- . ентируя продольные оси вытянутйх зерен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемого движения трещины, о т л и ч а ю щ и й с я 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 щ и й с я тем, что в процессе пластического деформирования площадь поперечного сечения вставки-гасителя уменьшают на 70-80,от первоначаль- %е ной, а промежуточный отжиг проводят при температуре на 50-100 С ниже тем-В пературы рекристаллизации металла вставки-гасителя.Изобретение относится к сварке, в частности, к способам создания предохранительных устройств, обеспечивающих защиту конструкций, преиМуществеино крупиогабаритных, от хрупкого разрушения, и может быть5 использовано при сооружении тонкостенных металлических оболочек, например, магистральных трубопроводов, предназначенных для транспортировки илн хранения жидких и газообразных 1 О сред. Для предотвращения хрупкого )разрушения используют вставки., Вставки предназиачень 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 трубопроводапредставляет собой,крыльцо, и которые вваривают и конструкцию на пути вероят ного движения трещины.Известны способы изготовления вставок иэ материала повышенной вяэ-, 25 кости 11 и 23Материал 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 свар" ному шву.5Известен способ изготовления вста+З 5 вок, при котором вставку изготавливают иэ материала одного химического состава с материалом конструкции., а повьаяние 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 1,3Однако, получаемая таким образом структура имеет недостаточно высокую степень ориентации, что не позволяет обеспечить существенное повы шение сопротивления материала распространению трещины.Наиболее близким к изобретению является способ предотвращения хрупкого разрушения сварной конструкции, 55 при котором из материала с хими" ческим составом, идентичным химическому составу материала конструк.ции, изготавливают вставку-гаситель, которую подвергают пластическому де формированию до получения кристалли-ческой структуры с вытянутйми в одном направлении зернами и затем вваривают ветавку-гаситель в конструкцию, ориентируя продольные оси вы-у тянутых зерен кристаллической структуры в направлении, перпендикулярномнаправлению предполагаемого движениятрещины 14,В этом способе пластическое деформированиеосуществляют прокаткой,при этом полученная кристаллическаяструктура получается с недостаточновысокой степенью ориентированности,в результате вставка-гаситель, иэгостовленная прокаткой,из-за полученнойв ней рассеянной и неоднородной струкТуры не всегда эффективно тормозитразвитие трещины в сварной конструкции.Целью изобретения является повышение сопротивляемости вставки хрупкому раэрушвнию.Цель достигается тем, что согласно способу предотвращения хрупкого:разрушения сварных конструкций, прикотором из материала с химическимсоставом, идентичным химическомусоставу 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 многократномурастяжению с промежуточным отжигом после каждой операции одноосного растяжения.В процессе пластического деформирования площадь поперечного сечения вставки-гасителя уменьшают на 70- 80 от первоначальной, а промежуточный отжиг проводят при температуре на 50100 С ниже температуры рекристаллизации металла.П р и м е р 1. Из листовой стали Д вырезают полосу, которую на гидравлической испытательной машине вытягивают на 10 и затем подвергают отжигу при 1=550 ОС 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 частиполосы придают форму кольца, которое сваривают продольным швом (вдоль обра. зующей). 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 об"разец доводят до разрушения при нагружении внутренним давлением. Как показывают испытания, зародившаяся,Заказ 3440/14 Тираж 1106 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий 113035 Москва, й. Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП .фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 в месте надреза трещина проникаетво вставку и останавливается в ней,с противоположной стороны трещинараспространяется от надреза дальше.В аналогичном образце с кольцомвставкой, изготовленной из недеформированного материала, трещина пересекает всю вставку. П р и м е р 2.Проводят исследо вания ударной вязкости: С+3 (на образцах типа Шарпи при ориентации надреза в направлении пластического растяжения (осуществляется в направлениипрокатки) и в перпендикулярном напревленни от величины пластического обжа тия,: характеризуемого уменьшениеиаР : площади поперечного сечения заготовки.После каждого этапа деформнрованияпроводят отжиг при 600 С, что на 50 СЫниже температуры начала рекристаллиэации. При АР 0(состояние, прокатки) материал имеет более высокое сопрртивление разрушению при попереч-.ной по отношению к направлению. прокатки ориентации надреза. В результате 2пластического деФормирования.величина ударной вязкости в поперечном направления вначале падает, что,связанос перестройкой кристаллической структуры, полученной прокатной, в кристалЗОлическую структуру растяжения, а за.тем по мере .увеличения степени ориентированности структуры растет, достигая более высокого значения., примернона 30, чем при АР=О, причЕм при прнближенни ЬГ к 70 рост ударной вязкости замедляетсяЭто обусловлено достижениемпри заданном ЬР высокой степени ориентированности структуры. В про-дольном направлении ударная вязкостьснижается, вначале резко,а затем мо".нотоннее. Таким образом, пластическоедеормированне однооснъае растяжениемпозволяет достичь более высокую степень структуры по сравнению.с прокаткой и обеспечить более высокое сопротивление хрупкому разрушению.Выбортемпературы отжига обусловлен тем,чтопри температуре, близкой к температуре рекристаллизации Тдля сталиТзе 650-700 С)происходит разрушениеполученной направленности кристаллической структуры, приводящее к синае"нию сопротивляемости хрупкому разрушению, а отжиг при температуре ниже тем-пературы, рекристаллиэации более, чемна 1000 С, не обеспечивает снятия наклепа,Применение данного способа предот-вращения. хрупкого разрушения сварныхконструкций позволяет повысить эксплуатационную надежность конструкций,сократить длину поврежденного трещиной участка, способствует снижениюэксплуатационных и ремонтных расходов, экономии металла, снижениюпотерьтранспортируемого или хранимого .про-дукта.