Stale konstrukcyjne i ich spawalność Wydanie III

1. SPAWALNOŚĆ STALI.............................................................................................7 1.1.Cykle cieplne spawania.......................................................................................7 1.1.1. Charakterystyka cyklu cieplnego spawania..............................................7 1.1.2. Określanie czasu stygnięcia t8/5..............................................................7 1.1.3. Przykłady wyznaczania czasu stygnięcia t8/5........................................12 1.1.4. Symulacja cykli cieplnych spawania.......................................................12 1.2.Wpływ czasu stygnięcia t8/5 na strukturę i własności strefy wpływu ciepła złączy spawanych.........................................................................................................15 1.2.1. Metodyka badań przemian strukturalnych austenitu w stalach w warunkach spawalniczych (wykresy CTPc-S)......................................17 1.3.Wpływ temperatury maksymalnej cyklu cieplnego spawania na strukturę i własności strefy wpływu ciepła........................................................................22 1.4.Struktura spoiny................................................................................................24 1.5.Twardość złącza spawanego............................................................................25 1.6.Naprężenia własne i ich wpływ na własności połączeń spawanych........................................................................................................27 1.6.1. Powstawanie naprężeń własnych..........................................................28 1.6.2. Rozkład naprężeń własnych w złączach doczołowych..........................29 1.6.3. Wpływ naprężeń własnych na zachowanie się konstrukcji spawanych..............................................................................................30 1.7.Definicja spawalności........................................................................................30 2. PĘKNIĘCIA W STALOWYCH ZŁĄCZACH SPAWANYCH...................................34 2.1.Wprowadzenie i rodzaje pęknięć.....................................................................34 2.2.Pęknięcia zimne...............................................................................................34 2.2.1. Krucha mikrostruktura...........................................................................34 2.2.2. Wodór dyfundujący...............................................................................35 2.2.3. Naprężenia............................................................................................37

2.2.4. Zapobieganie powstawaniu zimnych pęknięć........................................37 2.2.5. Próby z utwierdzeniem własnym stosowane do oceny skłonności stali do powstawania zimnych pęknięć..........................................................39 2.3.Pęknięcia gorące..............................................................................................41 2.3.1. Pęknięcia krystalizacyjne.......................................................................41 2.3.2. Pęknięcia likwacyjne..............................................................................46 2.3.3. Zapobieganie powstawaniu gorących pęknięć......................................47 2.3.4. Próby stosowane do oceny skłonności złączy spawanych do pękania na gorąco..............................................................................................47 2.4.Pęknięcia wyżarzeniowe……………………………………………………..……..50 2.4.1. Charakterystyka pęknięć........................................................................50 2.4.2. Mechanizm powstawania pęknięć..........................................................50 2.4.3. Pęknięcia pod napoinami.......................................................................52 2.4.4. Ocena skłonności stali do powstawania pęknięć wyżarzeniowych.........52 2.4.5. Badanie skłonności stali do powstawania pęknięć wyżarzeniowych......53 2.5.Pęknięcia lamelarne..........................................................................................54 2.5.1. Charakterystyka pęknięć........................................................................54 2.5.2. Badanie skłonności stali do pękania lamelarnego.................................55 2.5.3. Zapobieganie pęknięciom lamelarnym..................................................57 2.5.4. Wymagana odporność stali na pękanie lamelarne................................59 3. STALE NIESTOPOWE OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA I WĘGLOWO-MANGANOWE…………………………………………………………..61 3.1.Stale niestopowe...............................................................................................61 3.1.1. Stale niestopowe wg PN-EN 10025-2 {12}............................................63 3.2.Spawalność i zasady spawania stali niestopowych...........................................66 3.2.1. Metoda A zapobiegania powstawaniu pęknięć zimnych.........................67 3.2.2. Metoda B zapobiegania powstawaniu pęknięć zimnych.........................72 3.2.3. Kontrola temperatury podgrzewania wstępnego....................................75 3.2.4. Kontrola zawartości wodoru dyfundującego..........................................76 3.2.5. Stale niestopowe - praca łamania.........................................................77 4. STALE DROBNOZIARNISTE.................................................................................80 4.1.Ogólna charakterystyka stali drobnoziarnistych...............................................80 4.2.Mechanizmy umocnienia stali..........................................................................80 4.2.1. Umocnienie przez pierwiastki znajdujące się w roztworach stałych......80 4.2.2. Regulacja wielkości ziarna....................................................................82 4.2.3. Umacnianie przez cząstki fazy wtórnej.................................................83 4.2.4. Umacnianie przez dyslokacje...............................................................84 4.2.5. Umacnianie w wyniku przemian strukturalnych....................................84 4.3.Wpływ wtrąceń niemetalicznych......................................................................85 4.4.Stale drobnoziarniste normalizowane lub walcowane normalizująco..............86 4.4.1. Wyżarzanie normalizujące, a walcowanie normalizujące.....................86 4.4.2. Przegląd stali normalizowanych lub walcowanych normalizująco…....87 4.4.3. Spawalność drobnoziarnistych stali normalizowanych lub walcowanych normalizująco......................................................................................89 4.5.Stale ulepszone cieplnie……………………………….………………………….90 4.5.1. Charakterystyka stali ulepszonych cieplnie........................................90 4.5.2. Spawalność stali ulepszonych cieplnie...............................................98 4.6.Stale trudno rdzewiejące..............................................................................102

4.6.1. Charakterystyka stali trudno rdzewiejących.......................................102 4.6.2. Przegląd stali trudno rdzewiejących....................................................103 4.6.3. Spawalność i spawanie stali trudno rdzewiejących.............................104 5. STALE WALCOWANE TERMOMECHANICZNIE...............................................105 5.1.Charakterystyka stali walcowanych termomechanicznie................................105 5.1.1. Porównanie stali.................................................................................106 5.2.Przegląd stali walcowanych termomechanicznie...........................................109 5.3.Spawalność i spawanie stali walcowanych termomechanicznie....................110 5.3.1. Zmiany twardości w SWC...................................................................110 5.3.2. Skłonność do zimnych pęknięć...........................................................112 5.3.3. Materiały dodatkowe do spawania i własności złączy..........................114 5.4.Korzyści wynikające ze stosowania stali walcowanych termomechanicznie.........................................................................................118 6. STALE DO PRACY W NISKICH TEMPERATURACH.........................................119 6.1.Ogólna charakterystyka stali...........................................................................119 6.1.1. Kruche pękanie stali i konstrukcji spawanych......................................119 6.1.2. Materiały stosowane do budowy urządzeń pracujących w niskich i bardzo niskich temperaturach............................................................120 6.2.Spawanie stali do pracy w niskich temperaturach..........................................122 6.2.1. Stale niskowęglowe..............................................................................122 6.2.2. Stale o podwyższonej wytrzymałości....................................................123 6.2.3. Stale zawierające 3,5 i 5% niklu..........................................................124 6.2.4. Stale o zawartości 9% niklu................................................................126 6.2.5. Stale austenityczne.............................................................................128 6.3.Jakość złączy spawanych...............................................................................129 7. STALE DO PRACY W PODWYŻSZONYCH TEMPERATURACH......................130 7.1.Charakterystyka stali do pracy w podwyższonych temperaturach.................130 7.1.1. Odporność na utlenianie.....................................................................130 7.1.2. Żarowytrzymałość................................................................................131 7.2.Przegląd stali do pracy w podwyższonych temperaturach.............................134 7.2.1. Stale żaroodporne nowej generacji.....................................................137 7.3.Spawanie stali do pracy w podwyższonych temperaturach............................143 7.3.1. Spawalność..........................................................................................143 7.3.3. Wpływ obróbki cieplnej na własności złączy spawanych.....................149 7.3.4. Cykle spawania i obróbki cieplnej stali bainitycznych i martenzytycznych...............................................................................154 7.3.5. Pęknięcia pod wpływem obróbki cieplej (pęknięcia wyżarzeniowe)......................................................................................156 7.4.Spawanie połączeń mieszanych ze stali do pracy w podwyższonych temperaturach................................................................................................158 7.4.1. Dyfuzja reaktywna węgla....................................................................158 8. LITERATURA.......................................................................................................162 9. WYKAZ NORM...................................................................................................167