Assessment of welding engineering properties of basic type electrode coatings of different electrode manufacturers for welding of pipe parts and assemblies of heat exchange surfaces of boiler units

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 87 TECHNOLOGY и ООО «Судиславский завод сварочных материалов» не информирует согласно требованиям [18] реального потребителя о содержании водорода в наплавленном металле. Режимы прокалки электродов одной марки у разных производителей отличаются в сторону увеличения температуры прокалки. В настоящем исследовании уровень диффундирующего водорода сильно варьируется во всех рассмотренных случаях. На рис. 9, 10 показано содержание диффузионно-подвижного водорода в наплавленном металле при температуре окружающей среды 20 °С. Существенного различия в содержании водорода не зафиксировано, все они попадают в группу от 5 до 10 см3/100 г. Минимальный уровень диффузионного водорода измерен для электродов ТМУ-21У и ЦУ-5 ЗАО «Электродный завод», г. Санкт-Петербург (табл. 4–5). Во время наплавки валика водород, поглощенный наплавленным металлом (зона сварного шва), имеет высокую тенденцию диффундировать в ЗТВ. Параметры, влияющие на диффузию водорода в наплавленном металле, зависят от температуры, остаточного напряжения, растворимости, микроструктуры металла и эффекта улавливания. Важно понимать, что между различными марками трубопроводной стали существуют значительные различия в прочности и микроструктуре, поэтому поведение водорода при проникновении в их сварные швы совершенно различно. Например, сварной шов для низколегированных сталей класса прочности Х52 для труб содержит полигональный феррит и некоторое количество перлита, тогда как сварной шов для сталей класса прочности Х52 состоит из полигонального феррита, некоторых карбидных частиц и игольчатых частиц феррита. Хаотически распределенные частицы карбида уменьшают диффузию водорода, в результате чего сварные швы как низко-, так и высокопрочных сталей имеют более низкую диффузию водорода, чем базовые стали [4, 5]. Как указывалось ранее, атомы водорода из нескольких источников могут попасть в расплавленную сварочную ванну и остаться в зоне сварного шва [8]. Микроструктура сварных швов в основном содержит ферриты, такие как игольчатый феррит и полигональный феррит. Феррит обычно образует кристаллическую плоскость (1 0 0), где энергетический барьер поглощения водорода составляет 0,38 эВ, что значительно ниже энергетического барьера 1,02 эВ на (1 1 0) кристаллическом месте бейнита, содержащегося в высокопрочных базовых сталях [4–8]. Более того, неметаллические включения, такие как Si/Al-O, содержащиеся в сварных швах, являются необратимыми ловушками водорода и эффективно улавливают подвижный водород в кристаллической решетке [4, 5]. Более высокая твердость включений, чем у базовой стали, вызывает искажение решетки, когда концентрация напряжений или деформаций еще больше способствует улавливанию водорода. Накопление водорода приводит к образованию молекул газообразного водорода, что приводит к повышению местного давления (напряжения). Тогда водород может уменьшить силу сцепления между атомами железа. Все они способствуют зарождению микротрещин, их распространению и замедленному хрупкому разрушению в сварных швах. Представляют интерес значения диффузионно-подвижного водорода после вылеживания при отрицательных температурах (рис. 11–14). Принято считать, что границы зерен и границы раздела фаз могут служить эффективными ловушками водорода, собирающими и аккумулирующими атомы водорода. Однако было обнаружено, что коэффициент диффузии водорода вдоль сплошных границ зерен на шесть порядков выше, чем внутри зерен [5, 8]. Из проведенных нами экспериментов видно, что отрицательные температуры замедляют диффузию водорода и способствуют его локализации, повышению местного давления (напряжения), что увеличивает вероятность растрескивания сварного шва. По сравнению с другими мерами контроль содержания диффундирующего водорода более эффективен для снижения склонности к накоплению водорода. Одними из основных источников водорода, попадающего при сварке, являются влага воздуха и водородсодержащие сварочные электроды. Обязательная прокалка электродов позволяет эффективно снизить попадание водорода в сварные швы. Применение влагостойких покрытий и оптимизация параметров дуговой сварки позволяют контролировать содержание водорода. Однако сварочные электроды обычно склонны к впитыванию влаги. Снижение скорости охлаждения сварной детали за счет увеличе-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1