OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 81 TECHNOLOGY ры физические механизмы, такие как объемная диффузия, дислокации скольжения и переползания, являются реакцией на явления ползучести в кристаллическом материале. Сварка плавлением (ручная дуговая, в защитных газах, под слоем флюса) – это обычно используемый процесс сварки стали 15Х5М и ее модификаций 15Х5МФ и 12Х8ВФ, который включает в себя интенсивное тепловложение и его рассеивание за счет теплопроводности в основной металл [6–9]. Предварительный нагрев при сварке теплоустойчивых сталей, склонных к закалке, помогает обеспечить качество сварного шва и снижает вероятность образования трещин. Перед сваркой труб или пластин из стали толщиной до 20 мм и более в цехах или на местах, как правило, используется предварительный нагрев до 300…450 °С [11–18]. За процессом сварки обычно следует индукционная термообработка с целью замены грубой микроструктуры, связанной с подводом большого количества тепла во время операции соединения, более мелкими зернами предварительного аустенита и мелкими ферритными фазами. Это связано с тем, что микроструктура, прилегающая к зоне сплавления, при быстром охлаждении трансформируется в такие твердые фазы, как мартенсит и бейнит. Эти твердые фазы приводят к низкой ударной вязкости и высоким показателям твердости материала из-за содержания значительного количества остаточных напряжений. Таким образом, для сварных швов труб необходим дополнительный цикл послесварочной термообработки, чтобы восстановить механические свойства и снизить вероятность хрупкого разрушения в зоне соединения. Наиболее широко используемым режимом послесварочной обработки является цикл нормализации. Нормализующая обработка позволяет значительно улучшить характеристики выравнивания сварного шва, однако параметры процесса включают в себя максимальную температуру нагрева, скорость нагрева, время выдержки и начальную температуру водяного охлаждения. Помимо нормализующей обработки для повышения ударной вязкости трубопровода проводят вторичную нормализацию, закалку и отпуск, закалку и другие термомеханические обработки [4, 12–19]. Хотя сварка сталей с высоким содержанием хрома стала хорошо известным методом, который широко используется в традиционной энергетике, характеристики сварных швов сталей с высоким содержанием Cr и Cr-Mo по-прежнему часто считаются фактором, ограничивающим срок службы при высоких температурах. Фактически высокий процент отказов в энергетике, как сообщается, связан со сваркой [4–9]. Более того, несмотря на обширный опыт сварки сталей с высоким содержанием хрома, многие сертифицированные процедуры сварки были разработаны для конкретных применений, а условия окружающей среды новых применений могут сильно повлиять на сварной шов. В работе [19] проведен анализ на основе мирового опыта отказов по причине неправильного способа термообработки теплоустойчивых сталей после сварки. Делается вывод, что повреждение ползучести и наблюдаемые механизмы растрескивания возникли в результате высокой степени механического напряжения, испытываемого разрушенной трубой в зоне термического влияния (ЗТВ), непосредственно прилегающей к сварному шву трубы [20]. Одним из решений этой проблемы является разработка нового материала, микроструктура в ЗТВ которого аналогична микроструктуре основного металла. Это было достигнуто, например, за счет добавления бора [5–7]. Для достижения хорошего качества сварных соединений используются несколько эффектов: оптимизация процедуры и параметров сварки, разработка подходящего присадочного металла и применение послесварочной термообработки. В настоящее время проводятся исследования по разработке новых процессов сварки (лазерной, электронно-лучевой, сварки трением) для улучшения характеристик стали 15Х5М и ее модификаций 15Х5МФ и 12Х8ВФ; это является перспективным направлением [6–9, 12–33]. Например [22], стыковая сварка магнитноимпульсной дугой (MIAB) – метод соединения, который заменяет традиционные методы сварки, такие как контактная сварка, сварка трением, оплавление и стыковая сварка. Это твердотельный процесс, при котором вращающаяся дуга нагревает торцы трубок, после чего следует процесс ковки, завершающий соединение заготовок. Плотность магнитного потока и ток взаимодействуют, создавая силу Лоренца, которая заставляет дугу двигаться вдоль прилегающих
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1