<<
>>

Методы оценки склонности к хрупкому разрушению с использованием микропроб

Интерес к использованию микропроб для оценки склонности стали к хрупкому разрушению и определению степени ее охрупчивания под действием эксплуатационных факторов возрос в связи с возможностью избежать вырезки из металлоконструкции массивных макропроб (заготовок), что неизбежно требует проведения ремонтных работ.

Поскольку в ряде случаев материал при эксплуатации подвергается значительному охрупчиванию, то использование при его ремонте сварки нередко приводит к вторичному трещинообразованию в зонах ремонта.

Согласно РД 03-380-00, микропробы размерами (1,2+ 1,5) х (5 + 10) х (15-25) мм с сечением рабочей части ^ 3 мм2 отбирают механическим (скол, срез, спил), электроэрозионным или иным способом, обеспечивающим получение микропробы требуемых размеров без деформации металла. Каждая микропроба должна иметь сопроводительную записку, указывающую место ее отбора и направление ориентации длинной стороны микропробы относительно характерного элемента конструкции. Для металла сварного шва каждая микропроба должна иметь указание об ее ориентации по отношению к направлению сварного шва. На каждую конструкцию составляется карта отбора микропроб с указанием места их отбора по отношению к сварному соединению: основной металл, металл сварного шва и околошовной зоны. После отбора микропроб металла место отбора подвергается механической зачистке (шлифмашинкой или другими способами) для устранения концентраторов напряжений.

При выборе технологии и места отбора микропроб следует учитывать конструктивные особенности конструкции, специфические условия эксплуатации и повреждения ее элементов. Так, для изотермических резервуаров рекомендуется [3, 4] отбирать микропробы на трех уровнях: в жидкой, газовой фазах и в зоне переменного смачивания. На каждом уровне резервуара микропробы отбираются от основного металла и металла шва и (или) околошовной зоны вертикального шва.

Последнее отражает факт более высокого уровня механических напряжений и, соответственно, повреждения металла в зоне вертикальных сварных швов.

Применение микропроб особенно эффективно при определении степени охрупчивания стали, связанного с ослаблением когезивной прочности границ кристаллитов (зерен, субзерен, пластин, реек и других элементов структуры). Достоинство этого по сути неразрушающего способа отбора микропроб заключается в его высокой локальности, когда микропробы могут быть взяты в зонах трещинообразования, язвенной и щелевой коррозии. При выяснении причин трещинообразования возможно применение комбинированного пробоотбора. В некоторых зонах конструкции, где ремонт не вызывает затруднений, отбирают макропробы, а в других зонах в силу ряда конструктивных и технологических факторов допустимо использование микропроб.

Долю межкристаллитного разрушения определяют на хрупких кристаллических зонах изломов микропроб и/или стандартных образцов, а также элементов конструкции в случае их разрушения.

При определении доли межкристаллитного разрушения на стандартных ударных образцах (ГОСТ 9454-78) исследованию подлежит поверхность разрушения в пределах «хрупкого квадрата» (кристаллического строения поверхности разрушения) в центральной части образца. При определении доли межкристаллитного разрушения на микропробах форма и размеры их произвольны, чтобы хрупкий излом надежно характеризовал состояние материала в исследуемых зонах (элементах) конструкции. С целью ограничения влияния предварительной пластической деформации на строение изломов рекомендуется использовать образцы и микропробы с острым V-образным надрезом.

Температура испытания стандартных образцов и микропроб для электронно-фрактографического изучения устанавливается по положению кривой температурной зависимости ударной вязкости КС = f^c) и доли волокна в изломе В = f(THCn) в исходном состоянии, так что Тнсп должна быть ниже Ть0 и Тк{кси-гэдж/см2) на 70 и 20-30 °С соответственно. Если сериальная кривая КС = f(THcn) или В = f(THcn) фер- ритной и ферритно-перлитной стали, использованной в обследуемой конструкции, не известна, то температуру первого испытания целесообразно выбрать в диапазоне -60...-100 °С и по результату первого испытания микропробы скорректировать (при необходимости) температуру последующих испытаний.

С целью предотвращения коррозионных повреждений поверхности разрушения отогревать изломы следует в ванне с предохраняющей от коррозии жидкостью (ацетоном, толуолом и т.п.), а сушить феном или вакуумированием.

Оборудование для электронно-фрактографического анализа изломов выбирают в соответствии с методическими рекомендациями МР 5- 81 [231]. При измерении доли структурных составляющих хрупкого излома просматривают не менее 50-100 полей при х 1000-3000 в растровом электронном микроскопе и 500-600 полей с 3-5 реплик (с числом полей зрения в каждой реплике не менее 70) при х 4000-6000 в просвечивающем электронном микроскопе.

Рабочее увеличение, используемое при электронно-фрактогра- фическом исследовании, определяется из условия, чтобы размер поля (кадра) не превышал или был равен наиболее вероятному размеру наименьшего структурного элемента, например, размеру фасетки транскристаллитного скола.

В каждом из полей зрения (кадра) отмечают превалирующий (gt; 85%) характер разрушения: хрупкий транскристаллитный скол (X), ямочный (Я), межкристаллитный (М) и смешанные: (М + Я), (М + X), (X + Я). Доля межкристаллитной (неприведенной) составляющей, %:


где N — общее число полей зрения; 2 - суммарное количество полей, занятых данным видом структурной составляющей излома. Аналогичным образом определяется доля полей /х, занятая фасетками хрупкого транскристаллитного скола.

Приведенная доля межкристаллитной составляющей FK определяется отношением величины /м к площади хрупкой зоны излома, занятой фасетками хрупкого транскристаллитного скола и межкристаллитного разрушения, %:

alt="" />

Степень межкристаллитного охрупчивания ДТКГ определяется по выражению (3.7).

При отсутствии сведений о строении изломов в исходном состоянии следует принять F” = 0. В качестве степени межкристаллитного охрупчивания принимается наибольшее значение ДТКГ одного из его элементов отдельно для основного металла и металла сварного шва.

Для конструкций из разнородных материалов степень межкристаллитного охрупчивания определяют для каждой стали отдельно.

При выявлении в материале конструкции межкристаллитного охрупчивания склонность к хрупкому разрушению оценивают по соотношению              „

Ти -L. ДТГ 4- ATU lt;TV

1 К(П) ^              ^              ^ Ак(р-н)

Если испытания на ударную вязкость проведены и есть сведения о Т*(ф), но отсутствуют сведения о фактических свойствах металла в пределах зон, из которых вырезка заготовок для определения АТ* невозможна, то следует использовать соотношение


В реальных условиях эксплуатации иногда возникает ситуация, когда в отдельных зонах конструкции охрупчивание происходит как за счет наклепа феррита, так и ослабления когезивной прочности границ кристаллитов, обусловливающих развитие межкристаллитной хрупкости. В этом случае оценка склонности материала к хрупкому разрушению проводится по соотношению


или


<< | >>
Источник: Горицкий В.М. Диагностика металлов. 2004

Еще по теме Методы оценки склонности к хрупкому разрушению с использованием микропроб:

  1. Методика оценки склонности к хрупкому разрушению
  2. Методы оценки склонности к хрупкому разрушению с использованием микропроб