Глава
6 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА И СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Назад: 6.1 Виды термообработки.
6.2.
Способы нагрева и оборудование для термообработки
Применяются три основных вида нагрева.
Конвективный, когда передача теплоты от источника производится
через теплоноситель (например, воздух, природный газ С2Н2).
Такой нагрев производится в печах различных конструкций и размеров или в
монтажных условиях с помощью специальных газовых горелок [13,14]. Достоинства
такого способа: маневренность, относительная простота устройств и дешевизна
способа. Недостатки: значительный перепад температур по толщине, окисление
поверхности, трудности автоматизации процесса в монтажных условиях (особенно
для сварных соединений).
Электрический, когда передача теплоты, генерируемой в
нагревательном элементе, производится путем его контакта с поверхностью
обрабатываемого изделия. Достоинства способа: малый расход энергии, возможность
установки нагревательных элементов в труднодоступных местах изделий и
дистанционного управления термическим циклом термообработки, использование
группового метода нагрева и т.д. Недостатки: неравномерный нагрев по толщине
изделия, сложности в закреплении нагревательных элементов и обеспечение их
контакта с поверхностью изделия.
Индукционный, когда тепло генерируется в самом изделии за счет
переменного электромагнитного поля, наводимого индуктором. Достоинства:
равномерный прогрев по толщине, простота управления термическим циклом,
автоматизация процесса, возможность групповой обработки. Недостатки: сложность
и трудоемкость изготовления индукторов пространственной различной формы,
громоздкое и энергоемкое оборудование, затрудненность текущего контроля за
температурой.
При всех способах нагрева существенное
влияние на качество обрабатываемых изделий оказывают режимы. Известны методы
расчетов параметров режима ТО [13], но практически в зависимости от
размеров, формы соединений, материала и целей обработки они устанавливаются
нормативно-технической документацией, обобщающей практический опыт предприятий
и целых отраслей машиностроения. Отклонения от рекомендованных режимов снижают
эффективность термообработки и часто вызывают дефекты, устранение которых
требует значительных затрат. Высокая против рекомендованной скорость нагрева в
диапазоне 20...300 0С приводит к появлению значительных
температурных напряжений по толщине и может вызвать, например, в околошовной
зоне сварных соединений, появление трещин. В то же время низкая скорость
нагрева при температурах выше Т = 550 0С также может вызывать
трещины в околошовной зоне низколегированных сталей из-за роста зерна.
Сокращение времени выдержки, например, при отпуске не позволяет максимально
снизить величину остаточных сварочных напряжений, а увеличение – способствует
разупрочнению металла.
Можно привести ряд других последствий
нарушения режимов ТО, но остается непреложным точное соблюдение параметров
режима термообработки как основы качества этого процесса. Из этого следует
необходимость в высокоточной и надежной регистрирующей аппаратуре при
проведении термообработки сварных соединений.
Итак, термическая обработка сварных
соединений влияет на:
изменение фазового состояния, макро- и
микроструктуры отдельных участков и всего сварного соединения;
повышение прочности и вязкости материала,
из которого выполнено сварное соединение;
снижение уровня остаточных напряжений.