4. Свойства сварных соединений

При оценке свойств сварных соединений разнородных сталей наибольшего внимания заслуживает напряженное состояние в участках, примыкающих к зоне сплавления материалов с разными свойствами. Появление диффузионных прослоек в зоне сплавления приводит к по­вышению в последней объемного напряжения и увеличению хрупкости пограничных участков шва, что способствует развитию в условиях ис­пытания при комнатной температуре малопластичных изломов.

Наличие диффузионных прослоек в зоне сплавления разнородных сталей может оказывать отрицательное влияние и на поведение сварных соединений при воздействии коррозии под напряжением в растворах щелочей и нитратов. Чем более развиты диффузионные прослойки, тем меньше время до разрушения образцов, работающих в коррозионных средах. Разрушение при этом обычно происходит по обезуглероженной прослойке со стороны менее легированной стали. Длительная прочность сварных соединений разнородных сталей при отсутствии диффузион­ных прослоек в зоне сплавления определяется соответствующими зна­чениями ее для однородных соединений менее прочной стали. При на­личии диффузионных прослоек длительная прочность рассматриваемых соединений может снижаться с развитием хрупких разрушений.

5. Остаточные сварочные напряжения

Распределение остаточных напряжений в сварных соединениях разнородных сталей непосредственно после сварки не отличается от обычно наблюдаемого в однородных сварных соединениях (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Эпюры остаточных напряжений в сварных дисках (исходное со­стояние после сварки): а - однородный аустенитный диск; б - разнородный диск с аустенитным ободом; в - разнородный диск с перлитным ободом

Основным источником возникновения сварочных напряжений яв­ляется в обоих случаях неравномерность разогрева изделия и жесткость соединяемых изделий.

Отпуск сварных конструкций из разнородных сталей одного структурного класса, также как и из сталей одного легирования, приво­дит к снятию остаточных сварочных напряжений, и влияние последних в отпущенных изделиях может не учитываться. Если свариваются стали разного структурного класса, то после отпуска в изделии неизбежно по­явление нового поля остаточных напряжений, обусловленных разно­стью термического расширения свариваемых элементов.

Анализ имеющихся расчетных и экспериментальных данных по­казывает, что уровень остаточных напряжений «отпуска» в первую оче­редь зависит от разности коэффициентов линейного расширения и свойств материалов, жесткости конструкции и температуры ее работы.

Для конструкций из разнородных сталей, работающих при более высоких температурах, в дополнение к основному расчету прочности от действия внешних нагрузок должен производиться также расчет от суммарного воздействия рабочих, остаточных и температурных напря­жений. Основное внимание при этом должно уделяться возможности развития в изделии знакопеременных пластических деформаций во вре­мя циклических изменений температуры.

2. Сварка разнородных сталей одного структурного класса