13.6. Трещины повторного нагрева
Трещины повторного нагрева образуются в процессе высокого отпуска сварных соединений с целью снятия сварочных напряжений. Они характерны для низколегированных и легированных сталей, в особенности для перлитных жаропрочных Сг — Мо — V сталей. Трещины представляют собой межкристаллитное разрушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интервал температур растрескивания 770...970 К.
Склонность к трещинам повторного нагрева зависит от состава стали, микроструктуры ЗТВ и значений остаточных сварочных напряжений. Наличие в составе стали Сг, Мо, V, а также Си, Nb, Ti и примесей (Р, As, Sb и др.) способствует появлению склонности к растрескиванию. Ориентировочно потенциальную склонность к образованию трещин можно оценить по выражению
согласно которому при ∆G > 0 стали потенциально склонны к образованию трещин повторного нагрева. Повышение содержания С увеличивает склонность к появлению трещин, а легирование Мn и Ni понижает ее.
Образование трещин связывают с локальной пластической деформацией ползучести, обусловливающей релаксацию (снятие) сварочных напряжений. Нагрев и выдержка в критическом интервале температур приводят к выделению мелкодисперсных частиц карбидов в теле зерен. Упрочнение последних способствует развитию пластической деформации преимущественно в приграничных областях зерен. В результате относительного смещения зерен на их стыках появляются пики микронапряжений, которые служат причиной зарождения очагов микротрещин. Образование микротрещин облегчается сегрегацией примесей на границах зерен, снижающих их когезионную прочность (прочность сцепления).
Качественную оценку склонности сталей к образованию трещин повторного нагрева получают путем испытаний жестких сварных проб, которые после сварки подвергают высокому отпуску в течение 5... 15 ч. По результатам испытаний стали разделяют на склонные и несклонные к растрескиванию. Сравнительную количественную оценку получают путем механических испытаний сварных образцов по методу ЛТП2 или «имплант», которые выполняют в условиях длительного нагружения при температуре высокого отпуска. Минимальные напряжения от внешней нагрузки, при которых начинается растрескивание, принимают за показатель сопротивляемости образованию трещин повторного нагрева.
Меры предотвращения трещин повторного нагрева предусматривают выбор рационального легирования стали, особенно уменьшение до возможного минимума содержания Мо и V, снижение уровня остаточных напряжений в сварных узлах и повышение температуры отпуска свыше 970 К.