Целью работы является исследование воздействия поверхностного надреза на склонность зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений жаропрочных высоколегированных сталей к хрупкому межзеренному разрушению. Представлено теоретическое обоснование и описаны экспери- менты, демонстрирующие механизм указанного воздействия. Исследовано влияние остроты надрезов типа Шарпи и Менаже на долговечность сварных соединений стали 12Х18Н12Т, 07Х18Н9 и 03Х16Н9М2 при высокотемпературном (Т = 823 К) низкочастотном малоцикловом нагружении, имитирующем условия нестационарного режима эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок с реакторами на быстрых нейтронах. Установлено, что сварные соединения исследованных сталей проявляют различную чувствительность к надрезу, зависящую от пластических свойств и склонности к дисперсионному твердению металла ЗТВ. В результате проведенной работы экспериментально доказана значимость высокой пластичности зерен аустенита, свободных от выделений вторичных дисперсных фаз, упрочняющих матрицу. Именно этим фактором обусловлена высокая стойкость металла зоны термического влияния низкоуглеродистой стали 03Х16Н9М2 против межзеренного разрушения. Результаты исследования позволяют сделать следующий вывод: при работе со сварными соединениями жаропрочных сталей, эксплуатирующихся в условиях высокотемпературного низкочастотного малоциклового нагружения, недопустимы «мелкие» поверхностные надрезы — технологические дефекты типа подрез, несплавление, надрыв.
сварные соединения, зона термического влияния, надрез, механизм межзеренного разрушения, факторы разрушения.
Введение. В реальных условиях эксплуатации даже пластичные конструкционные материалы разрушаются хрупко.
Это происходит, в первую очередь, из-за наличия различных концентраторов напряжений — механических надрезовповерхностных и внутренних технологических дефектов, резких переходов от толстого к более тонкому сечению и
др. [1, 2]. Поэтому в описываемом случае конструкционная прочность может оказаться ниже, чем определенная мето-
дом обычных испытаний «гладких» образцов. Более того, влияние надреза на поведение материала неоднозначно. Так,
квазистатическая и статическая прочность при наличии надреза в общем случае возрастает, а длительная статическая
прочность и усталостная прочность (предел выносливости) надрезанных образцов в той или иной степени понижают-
ся [3]. В этой связи необходимо проведение экспериментального исследования для оценки чувствительности сварных
соединений к надрезу в условиях сложного низкочастотного малоциклового нагружения (НМН).
Цель работы: получить новые экспериментальные данные по влиянию остроты поверхностных надрезов на склон-
ность к межзеренному локальному разрушению (ЛР) металла зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений в
условиях НМН, имитирующих нестационарный режим работы энергетического оборудования и трубопроводов при
температуре выше 773 К.
1. Игнатов, В. А. Оценка влияния технологических дефектов на прочность элементов сварных конструкций при малоцикловом нагружении / В. А. Игнатов, Г. П. Карзов // Сварочноепроизводство. - 1974. - № 10. - С. 20-23.
2. Лукьянов, В. Ф. Анализ причин разрушения металлических конструкций опорного узла стрелового крана / В. Ф. Лукьянов, С. С. Ассауленко // Вестник Дон. гос техн. ун-та. - 2014. - Т. 14. - № 4 (79). - С. 186-193.
3. Поведение стали при циклических нагрузках / под ред. В. Даля ; пер. с нем. под общ. ред. В. Н. Геминова. - Москва : Металлургия, 1982. - 568 с.
4. Полетаев, Ю. В. Влияние химической микронеоднородности на склонность к локальному разрушению металла ЗТВ сварных соединений / Ю. В. Полетаев //Сварочное производство. - 2012. - № 3. - С. 10-13.
5. Петерсон, Р. Коэффициенты концентрации напряжений / Р. Петерсон. -Москва : Мир, 1977. - 302 с.
6. Елизаров, Д. П. Паропроводы тепловых электростанций переходные режимы и некоторые вопросы эксплуатации) / Д. П. Елизаров. - Москва : Энергия, 1980. - 264 с.
7. Полетаев, Ю. В. Длительная малоцикловая прочность сварных соединений и выбор аустенитно-стабильных сталей / Ю. В. Полетаев. - Новочеркасск : ЛИК, 2010. - 281 с.
8. Писаренко, Г. С., Можаровский, Н. С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести / Г. С. Писаренко, Н. С. Можаровский. - Киев : Наукова думка, 1981. - 496 с.
9. Poletaev, Yu. V. Evolution of welded joint crack resistance in the conditions of low-cyclic / Yu. V. Poletaev // Welding International. - 1987. - № 3. - Р. 211-213.
10. Nissley, N.-E. Development of the strain-to-fracture test for evaluating ductility-dip cracking in austenitic alloys / N.-E. Nissley, J.-C. Lippold // Welding Journal. - 2003. - № 82 (12). - Р. 355-364.
11. Brooks, J.-A. Weld solidification and cracking behavior of free-machining stainless steel / J.-A. Brooks, C.- V. Robino, T.-J. Headley, J.R. Michael // Welding Journal. - 2003. - № 2 (3). - P. 51-64.
