174Tehnologii specifice realizrii reelelor de transport gaze naturale

175Capitolul 16 Tratamente termice ulterioare sudrii

16. TRATAMENTE TERMICE ULTERIOARE SUDRII16.1. Noiuni generale

La studierea structurilor existente ntr-o mbinare sudat trebuie s se ia n consideraie att structura sudurii propriu-zise provenit din solidificarea bii de metal topit, ct i cea a metalului de baz influenat termic.

Fig. 16.1. Microstructura unei mbinri sudate:

1 - structur dendritic a sudurii (structur de turnare);

2 - structur cu gruni mari, de supranclzire;

3 - structur cu gruni fini (de normalizare);

4 - structur a materialului de baz, neinfluenat termicCa urmare a nclzirii i rcirii n procesul sudrii se const apariia unor structuri tipice, difereniate, funcie de distana punctelor respective fal de axa sudurii (fig. 16.1). n vecintatea sudurii, acolo unde temperatura a atins valori mari i s-a produs supranclzirea austenitei, este posibil formarea unei structuri Widmansttten. Se succed apoi zone cu gruni fini, specifice structurilor de normalizare, apoi zone cu structuri confu-ze specifice temperaturilor atinse.

n funcie de compoziia chimic a oelului i de viteza de rcire este posibil, ca pe parcursul procesului de sudare, s se produc i constitueni de clire.

Rezult c n ansamblu, mbinarea sudat prin existena n ea a unor structuri foarte diferite - dintre care unele extrem de periculoase reprezint o mbinare susceptibil la o rupere fragil, att n zona sudurii ct i n cea nvecinat.

Pentru a se preveni distrugerea pieselor sudate este necesar s se aplice acestora tratamente termice corespunztoare. Astfel, pentru corectarea structurilor i ameliorarea proprietilor mecanice ale custurilor sudate (n special tenacitatea) se aplic recoacerea de normalizare. n cazurile n care prin normalizare ar aprea pericolul deformrii ansamblului sudat sub aciunea tensiunilor produse la rcirea n aer i de mrire a duritii custurii sudate, se aplic recoacerea complet. n alte cazuri, pieselor sudate li se aplic doar o recoacere de detensionare.

De regul, tratamentele termice ale structurilor sudate se evit datorit costului lor ridicat. Se prefer luarea n timpul sudrii a tuturor msurilor care conduc la scderea energiei liniare introdus n sudarea fiecrui strat, la scderea volumului bii de metal topit i a contraciilor.

n ultim instan, tratamentelor termice aplicate sudurilor li se prefer prenclzirea componentelor supuse sudrii.

O atenie deosebit se acord acestor aspecte, mai ales n cazul oelurilor cu coninut mediu i ridicat de carbon, ca i oelurilor aliate, ce au sudabilitate sczut.

Pentru micorarea pericolului de fisurare, piesele cu coninut mediu de carbon se prenclzesc la 200 ... 300C, iar cele cu coninut ridicat de carbon, la 300...350C. Sudarea se face (cu electrozi bazici de mare rezisten) n straturi subiri, pentru a se introduce n materialul de baz o energie liniar ct mai mic, n cicluri repetate.

n ambele cazuri, nainte de rcirea pieselor se face o recoacere la temperatura de 675 ...700C, cu rcirea n cuptor pn la 100 ... 150C, iar apoi n aer. Unele caliti de oeluri aliate sunt sudabile, dup o prenclzire conform indicaiilor date de standardele materialelor respective, sau conform unui calcul n baza unei metodici elaborat de I.I.S. n afar de tratamentul termic corespunztor, la sudarea acestor oeluri se iau msuri de alegere a electrozilor avnd compoziie chimic i proprieti mecanice similare cu cele ale metalului de baz. Msurile de precauie enumerate anterior se iau cu atenie mrit, cu att mai mult cu ct elementele de aliere sunt n cantitate mai mare.

16.2. Tratamentul termic de detensionareDatorit proceselor de nclzire - rcire, n orice construcie sudat rmn tensiuni reziduale (T.R). Reducerea nivelului acestora se poate asigura printr-un tratament termic de detensionare (T.D.) care coboar nivelul limitei de curgere Rp 0,2, ((c), (fig. 16.2).

Tratamentul termic de detensionare produce urmtoarele efecte:

reduce nivelul tensiunilor rezi-duale;

mrete stabili-tatea dimensional a structurii;

reduce posibilitatea ruperii fragile.

Decizia privind aplicarea unui tratament termic de detensionare trebuie s aib n vedere urmtoarele:

tratamentul termic de detensionare mrete durata de fabricaie i costul structurii sudate;

dac tratamentul termic de detensionare se aplic local sau ntregii structuri (de preferin se aplic un tratament de detensionare total);

dac tratamentul termic de detensionare nu mrete tendina de fragilizare a materialului metalic respectiv (n cazul construciilor sudate de mare importan i a unor materiale mai puin cunoscute, se va cerceta aceast tendin - vezi bibliografia).

n general, la oelurile cu puin carbon sau slab aliate, tratamentul termic de detensionare se efectueaz prin nclzirea la 560 ... 650(C (preferabil la 600 ... 625(C), pentru reducerea tensiunilor reziduale). Urmeaz apoi succesiv: o meninere de 2,5 min / 1mm grosime maxim a piesei (dar minimum 30 minute), rcirea n cuptor pn la 300(C, iar apoi rcirea n aer linitit.

Optimizarea tratamentului termic de detensionare se poate face prin alegerea parametrului Holomman - Jaffe, notat cu H, [33]:

H = T (20 + log tD) ( 10-3 (16.1)n care:

T - este temperatura de detensionare, [C];

tD - timpul de meninere, [h].

Pentru identificarea rapid a valorii H se utilizeaz frecvent nomograma din figura 16.3.

Cercetrile efectuate au demonstrat c:

a) perioadele de nclzire i rcire nu influeneaz parametrul H dac vitezele de nclzire sau rcire sunt mai mari dect 100(C/h;

b) efectele tratamentului termic de detensionare asupra caracteristicilor mecanice ale metalului sunt urmtoarele:

tensiunile rezi-duale scad semnificativ n intervalul H = 16,5...19, de 5 pn la 9 ori, (fig. 16.4);

limita de cur-gere Rpo,2 ((C) i rezistena la rupere Rm ((r) scad semnificativ ntre H = 17,5...18,5, putnd atinge 16% pentru H = 18,5;

temperatura de tranziie (ductil-fragil) crete semnificativ pentru H = 17,5...18,5, cu pn la +20 (C.

n concluzie, pentru a reduce ct mai mult intensitatea tensiunilor reziduale, cu o degradare ct mai mic a caracteristicilor mecanice, se poate alege valoarea H = 17,5 (de exemplu, la batiurile sudate ale mainilor-unelte unde temperatura de tranziie are o mai mic importan).

Conform normativelor internaionale, introducerea i scoaterea pieselor din cuptor se poate face la 300(C (temperatura cuptorului).

Se recomand ca durata de meninere s fie de 2,5 min. pentru fiecare mm. grosime maxim a piesei, la temperaturi de detensionare de 600-625(C (la alte temperaturi, conform nomogramei).

n aceste condiii, tratamentul termic de detensionare pentru o structur cu smax = 50 mm, se poate reduce la 8 10 ore (comparativ cu 24 ore, ciclul clasic), (fig. 16.5).

16.3. Tratamentul termic de normalizareTratamentul termic de normalizare, (T.N.), urmrete mbuntirea structurii metalografice n zona influenat termic (ZIT) i n custur (Cus).

Normalizarea se utilizeaz cu precdere la piese groase sudate n straturi multiple (la care rezult o structur grosolan, de turnare).

nclzirea se face cu o vitez de 20 ... 60(C/or, urmat de o meninere de min 20 minute i rcire lent, n aer linitit. Temperatura de meninere este AC3 + 50(C

n tabelul 16.1 este prezentat minim, n funcie de coninutul de carbon al oelului.

n cazul unor piese complexe, la rcirea n aer pot s apar tensiuni reziduale, n acest caz, recomandndu-se efectuarea ulterioar i a unui tratament termic de detensionare.

Fig. 16.4 Variaia tensiunii reziduale n

funcie de parametrul Holomman - Jaffe

Fig. 16.3 Nomograma corespunztoare calculului

parametrului Holomman - Jaff, H, [33]

Fig 16.2 Reducerea tensiunilor

reziduale prin tratamente

termice de detensionare

Fig. 16.5 Ciclul unui regim de tratament termic

de detensionare aplicat ulterior procesului de sudare

Tabelul 16.1

Determinarea temperaturii de normalizare,

t(CN dup sudare, n funcie de coninutul

n carbon al oelului

%Ct(CN, [C]0,08

0,12

0,25

0,35

0,45

0,70

0,80900

875

850

820

800

780

780

_1002992771.unknown