Исследование качества металла сварных соединений нержавеющих баков

В данной работе нами проведено исследование качества металла сварных швов с определением причин их систематического разрушения.
Образцы баков предоставлены Заказчиком (рис.1,2). Бак No1 – трещина в начальной стадии по верхнему кольцевому сварному соединению, бак No2 – раскрытая трещина по верхнему кольцевому сварному соединению.
В результате визуального осмотра объектов исследования не обнаружено следов пластической деформации и коррозионных повреждений. Трещина в металле бака No1 идет по линии сплавления сварного соединения, трещина в металле бака No2 идет по зоне термического влияния (ЗТВ) шва.  На корпусе бака No1 присутствуют два кольцевых ребра жесткости.
Исследование, которое было проведено в испытательной лаборатории «МЕТАЛЛ-ЭКСПЕРТИЗА ТЕСТ», включало: проведение химического анализа металла корпуса и верхней крышки баков, измерение твердости и металлографический анализ темплетов вырезанных из верхнего кольцевого сварного шва.
Металл элементов баков No1 и No2 по химическому составу удовлетворяет требованиям, предъявляемым ASTM A240 к стали марки AISI 430, (аналог 12Х17 по ГОСТ 5632-14).
Для определения характера структуры было произведено металлографическое исследование темплетов, вырезанных из верхнего кольцевого шва баков No1 и No2.
В результате металлографического анализа установлено, что металл элементов баков имеет ферритную структуру со средним размером зерна 7-8 мкм. Металл шва баков No1 и No2 образован крупными продолговатыми кристаллами феррита, зона термического влияния характеризуется округлыми ферритными зернами размером порядка 25-30 мкм. Увеличение размера зерна в ЗТВ относительно основного металла элементов баков произошло в результате рекристаллизации под сварочным нагревом.
В сварном шве бака No1 присутствует непровар с внутренней стороны длиной 0,2 мм.
Разрушение металла сварного шва бака No2 произошло по границе ЗТВ-основной металл (ОМ). Трещина имеет межкристаллитный характер, это обусловлено резким изменением размера зерна в переходной области ЗТВ-ОМ (от 25 до 8 мкм), что привело к повышению объемных напряжений. На корпусе бака No2 обнаружено покрытие толщиной 60 мкм по структуре идентичное основному металлу.
Для определения уровня прочностных характеристик по сечению верхних кольцевых швов баков No1 и No2 было проведено дюрометрическое исследование.
По уровню твердости сварные соединения баков No1 и No2 сопоставимы друг другу. Твердость основно металла находится в пределах 125-154 HV, ЗТВ: 17-189 HV, сварной шов: 249-267 HV.
По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о том, что трещинообразование в сварных соединениях баков вызвано совокупность факторов:
 - несоответствие величины сечения шва растягивающим кольцевым напряжениям, появляющимся в баках в момент их эксплуатации;
 - наличие дефектов сварного шва – непровар для бака No1 и перегрев по ЗТВ для бака No2.
Для решения проблемы трещинообразования сварных швов нержавеющих баков следует использовать комплексные меры, направленные на увеличение качества сварочного процесса, с технологическим решением вопроса снижения кольцевых напряжений, посредством нанесения на корпус дополнительных ребер жесткости.

<<<предыдущая статья  следующая статья>>>