Что такое околошовная зона ошз

Лекция «Устранение деформации сварной конструкции»

Приветствую тебя на Территории сварки! Тема этой статьи — околошовная зона, её еще называют зоной термического влияния. Насколько важно знать сварщику свойства этой зоны? Сейчас разберемся!

Околошовная зона, это участок сварного соединения, который находится в непосредственной близости к шву. Хоть эта зона и не нагревается до температуры плавления, она все равно испытывает такие температуры, которых достаточно для изменения структуры металла. Изменения в структуре, влекут за собой снижение прочности и сопротивление к нагрузкам. По этому, на зону термического влияния выделяют отдельное внимание.

Ширина околошовной зоны

Ширина околошовной зоны не имеет определенных значений. Она переменна и зависит от нескольких факторов.

Выше перечислены три основных фактора, влияющих непосредственно на ширину околошовной зоны. Если вам интересны приблизительные значения ширины околошовной зоны при той или иной сварке, обратите внимание на таблицу ниже.

Можно ли снимать швы самостоятельно?

На первый взгляд может показаться, что ничего сложного в процедуре снятия швов нет. Но даже незначительная ошибка грозит серьёзными проблемами. Всеми необходимыми навыками и инструментом обладает только медицинский персонал, и самостоятельно заниматься снятием швов не рекомендуется.

В случае, когда обратиться за помощью невозможно, в крайней мере допускается самостоятельное снятие швов, но только на небольших ранах и при уверенности в полном заживлении. Важнейшим правилом является стерильность инструментов. Также стоит учитывать, что категорически запрещается трогать швы:

Если пациент желает провести снятие швов после операции на дому, целесообразней будет пригласить обученного специалиста, чем самостоятельно пытаться это сделать, и провести процедуру без риска для здоровья.

Таблица размеров околошовной зоны

Чем выше область нагрева во время сварки, тем шире околошовная зона. Так у газовой сварки самое высокое значение размера околошовной зоны.

Обратите внимание на статью — ожог глаз от сварки. В ней мы рассказали о причинах, видах и их характерных признаках. А так же о том, как лечить его в домашних условиях, народными средствами или медикаментами.

Структура околошовной зоны

Как мы уже поняли, зона термического влияния или околошовная зона — участок сварного соединения, который находится в непосредственной близости к сварному шву. Простыми словами, это металл, рядом со швом, который подвергается нагреву.

Более того, вы уже узнали о том, что при нагреве, металл околошовной зоны меняет свою структуру, кристаллическую решетку. В связи с чем, меняются и свойства металла, прочностные показатели.

Пришло время узнать, что околошовная зона имеет определенную структуру, которую можно разбить на несколько участков.

Участки околошовной зоны или зоны термического влияния с характеристиками

Участок 1

Данный участок околошовной зоны называется участком частичного расплавления. Здесь переходный участок от металла шва к основному металлу. Температура данного участка достигает более 1500 градусов по цельсию.

Участок 2

Второй участок — самый слабый участок околошовной зоны. Имеет название «участок перегрева«. Данное название обусловлено тем, что температура данной зоны варьируется от 1100 до 1500 градусов цельсии. Но температуры не достаточно для плавления, по этому структура металла становится крупнозернистой. Что и является причиной хрупкости и низкой ударной вязкости. Ширина данного участка составляет от 3-х до 4-х миллиметров.

Участок 3

Участок нормализации. Температура данного участка колеблется от 900 до 1100 градусов цельсии. Ширина зоны от половины до полутора миллиметров. Название данного участка говорит на о том, что после плавного охлаждения, структура металла становится мелкозернистой. Соответственно, свойства металла гораздо благоприятны по сравнению с первыми двумя участками.

Нормализация — процедура специального нагрева металла, до температуры достаточной для смены структуры металла. Данная процедура необходима для повышения механических свойств. Нагрев происходит до 900 градусов по цельсию.

Участок 4

Участок 5

Участок старения или рекристаллизации. Характерная температура данного участка — 400 — 700 градусов цельсии. В случае, если металл до сварки подвергался деформации на холодную, то после сварки этот участок имеет заниженные прочностные свойства ударной вязкости. А если не подвергался деформации, то изменений не происходит.

Участок 6

Температура участка варьируется от 200 до 450 градусов цельсии. Является зоной перехода от околошовной зоны к основному металлу. Особых изменений в структуре не наблюдается. Однако, при сварке низкоуглеродистых сталей, после остывания, металл приобретает повышенные прочностные свойства, но снижается пластичность.

Обработка сварных швов — обзор методов

Сварные швы отвечают за целостность металлической конструкции. В частности, соединение должно быть достаточно прочным, устойчивым к ржавлению, влажности. Обработка сварных швов призвана обеспечить выполнение этих задач.

Методы обработки

Существует три методики, с помощью которых защищаются сварные соединения:

Ниже остановимся на технологиях защиты сварных швов более подробно.

Термическая обработка

Помимо уменьшения остаточных напряжений металла, термообработка позволяет добиться следующих целей:

Термическая обработка сварных соединений предполагает нагрев на определенное время сварного соединения или всего металла до заданной температуры. Далее происходит искусственное охлаждение, которое также производится по определенному сценарию.

Околошовная зона и трещины

Сварщики часто встречаются с проблемой возникновения трещин в околошовной зоне. Такие трещины могут быть как горячими так и холодными. Трещины в зоне термического влияния являются дефектом сварного соединения. Что бы была возможность снизить вероятность образования данного дефекта, необходимо понимать причины и знать определенные меры предотвращения.

Трещины внутренние и наружные в околошовной зоне

Холодные трещины в околошовной зоне

Во-первых, нужно понимать, что холодные трещины — те, которые образуются при низких температурах основного металла. На пример во время остывания. Образуются они по причине недостатка или полного отсутствия структурных зерен в определенной области находящейся в зоне термического влияния.

Для того, что бы избежать образования таких трещин, необходимо постепенно и максимально плавно охлаждать деталь. Как правило, после сварки, деталь подогревают и постепенно снижают ёё температуру до температуру окружающей среды.

Горячие трещины в околошовной зоне

Горячие трещины возникают непосредственно во время сварки. Причиной этого является работа со среднелегированными сталями. Связанно это непосредственно с составом стали.

Что бы предотвратить появление горячих трещин в околошовной зоне, следует прибегнуть к предварительному подогреву металла.

Заключение

В заключении обращу ваше внимание. Околошовная зона или зона термического влияния образуется во всех случаях сварки. Единственное, может отличаться размеры околошовной зоны при работе разными видами сварки.

Дорогие коллеги, кому статья была полезной, не забывайте делиться ею в социальных сетях с помощью кнопок ниже, так вы поможете нам рассказать о Территории сварки другим сварщикам. Спасибо за понимание!

Комментарии с критикой, советами и рекомендациями приветствуются. А так же, всегда рады комментариям с предложениями по улучшению контента и сайта в целом. Спасибо!

Когда необходимо снимать швы

В последнее время используются специальные рассасывающиеся нити, которые со временем самостоятельно выводятся из организма человека. На выбор шовного материала влияет время, в течение которого должен оставаться соединительный эффект. Если невозможно использовать рассасывающиеся нити, то применяются обычные, которые врач удаляет после заживления раны. Как правило, в медицине существуют определённые промежутки времени между наложением и снятием швов:

Точно заранее определить, когда и как проводить процедуру, невозможно, ведь способность тканей к регенерации — процесс индивидуальный, от которого во многом зависят сроки снятия швов. На длительность ношение швов также могут повлиять пожилой возраст, ослабленный организм, сопутствующие заболевания у пациента, нагноение или инфицирование раны.

Закажите снятие швов на дому

В стоимость входит:

Подробнее об услуге
Главный показатель того, что пора снимать швы — заживление раны. Определить это можно по нескольким признакам:

Стоит иметь в виду, что слишком рано проведённая процедура приводит к расхождению швов, а если затянуть со снятием, есть риск нагноения раны и вросших в кожу ниток. В любом случае, проводит ли пациент снятие швов на дому или в больнице, необходима консультация хирурга. Только опытный специалист способен оценить заживление раны, тем самым свести к минимуму вероятные осложнения.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Околошовная зона

Металл околошовной зоны ( ОШЗ) обеднен легирующими элементами вследствие диффузионных процессов и находится в поле остаточных сварочных напряжений и напряжений, вызванных геометрией сварного соединения. Металл центральных участков шва имеет крупнозернистую неравновесную структуру с повышенным содержанием примесей по границам зерен. [16]

Зачистка околошовной зоны должна быть включена в технологический процесс изготовления изделия и не входит в обязанности оператора-дефектоскописта. [17]

Металл околошовной зоны при сварке низкоуглеродистых сталей незначительно упрочняется в зоне перегрева. Необходимо учитывать, что при сварке кипящих и полуспокойных низкоуглеродистых сталей наблюдается снижение ударной вязкости на участке рекристаллизации околошовной зоны. При этом металл околошовной зоны охрупчивается более интенсивно при многослойной сварке, чем при однослойной, за счет интенсификации процессов старения. [18]

Твердость околошовной зоны за пределами приграничного участка определяют по Виккерсу, по Роквеллу и по Бринеллю шариком диаметром 2 5 мм. [20]

Стойкость околошовной зоны к образованию холодных трещин определяется содержанием в ней водорода. Уменьшение содержания водорода в металле шва способствует увеличению стойкости околошовной зоны к образованию трещин. Схематически влияние водорода представляется следующим образом. Водород, образующийся в зоне сварки, интенсивно растворяется в металле сварочной ванны. Различная концентрация водорода и высокая температура сварки способствуют диффузионному перемещению водорода из шва в околошовную зону. [21]

Металл околошовной зоны охрупчивается более интенсивно при сварке многослойными швами, чем при однослойной сварке. Это связано с многократно протекающими процессами старения. [24]

Микротвердость околошовной зоны при сварке через фольгу ЗОН выше ( 514 HV), чем при сварке через фольгу НП-2 ( 346 HV) и близка к микротвердости основного металла ( 449 HV), т.е. микротвердость околошовной зоны с использованием НП-2 ниже микротвердости основного металла в 1 3 раза. [27]

Структура околошовной зоны в области минимальных температур нагрева состоит из сорбита и прожилок феррита. В отдельных участках трооститовая структура имеет прожилки феррита. [28]

Состав околошовной зоны при сварке не изменяется, но меняется ее строение. Реакция основного металла на термический цикл сварки и характеризует, в первую очередь, свариваемость металла. [29]

Металл околошовной зоны в связи с изменением структуры в различных участках имеет различные механические свойства. [30]

Источник

Зона термического влияния сварного соединения. Определение. Структура

Зона термического влияния (околошовная зона) – участок металла, испытывающий воздействие высоких температур сварочной дуги.

В зависимости от температуры нагрева, структурных и физико-механических изменений в зоне термического влияния различают следующие участки:1 – неполного расплавления; 2 – перегрева; 3 – нормализации; 4 – неполной перекристаллизации; 5 – рекристаллизации; 6 – синеломкости.

1)Наплавленный металл в термическом цикле находится в температурном режиме свыше 1500°С.

И имеет структуру металла столбчатой формы с пониженными механическими свойствами.

Наплавленный металл-это основной шов в сварном соединение.

2)Участок неполного расплавления происходит в температурном режиме от свыше 1400°С. Свыше 1500°С имеющий структуру металла крупно-зернистую с повышенной хрупкостью.

Этот участок является переходным от наплавленного металла к основному, и в сварном соединение является линией сплавления, самое слабое звено сварного шва.

3)Участок пергрева находится в границах нагрева металла от 1100°С до свыше 1400°С, где происходит рост зерна что снижает механические свойства сталей. На участке перегрева часто происходит разрушения в виде трещин.

5)Участок неполной перекристализации включает в себя металл, образующийся при нагреве свыше 700°С до 900°С. Этот участка состоит из крупных зерен, не прошедших перекристаллизацию, и скопление мелких зерен, прошедших перекристаллизацию. Механические свойства металла участка в связи со смешанной структурой невысокие. В сварном шве он является промежуточным положением между сварным швом и основным металлом.

6)Участок рекристаллизации образуется при нагреве от температуры свыше 500°С до свыше 700°С. На участке происходит восстановление формы и размера зерен.

7)Участок синеломкости включает в себя металл, образующийся при температуре от 200°С до свыше 500°С. Участок, по структуре металла не отличается от основного металла, однако имеет несколько пониженные пластичность и вязкость, и большую склонность к образованию трещин.

Ширина околошовной зоны зависит от толщины металла, вида и режима сварки. При ручной дуговой сварке она составляет обычно 5-6 мм, при автоматической сварке под слоем флюса ЗТВ составляет 2,5 мм и т.д.

Источник

Особенности структурных превращений в околошовной зоне сталей различных структурных классов

Участки сварного соединения вблизи непосредственного действия источника тепла нагреваются до наиболее высоких температур. По мере удаления от источника нагрева температура металла снижается. При значительных размерах свариваемого изделия на некотором расстоянии от сварного шва нагрева металла не происходит.

В околошовной зоне (ОШЗ) происходят наиболее резкие изменения структуры и свойств основного металла, которые определяют качество сварных соединений – прочность, пластичность и ударную вязкость, а в ряде случаев и другие особые свойства металла, как, например, жаропрочность и коррозионную стойкость. Околошовная зона или зона термического влияния образуется при всех видах электрической сварки плавлением. Ширина ее изменяется в зависимости от способа и режима сварки, состава и толщины основного металла.

После завершения сварки каждый участок металла свариваемого изделия претерпевает изменения температуры во времени, причем характерные участки (рис.1.1) имеют различную максимальную температуру и несколько отличающиеся скорости нагрева и охлаждения. В связи с этим каждый характерный участок металла после окончания процесса сварки испытывает те или иные структурные изменения вследствие превращений, протекающих при охлаждении.

Рис.1.1 – Строение зоны термического влияния при сварке малоуглеродистой стали

Металл первого участка околошовной зоны (зона сплавления), примыкающей непосредственно к металлу шва, находится в твердожидком состоянии. Участок имеет сравнительно небольшую ширину (0,1—0,4 мм) и отличается от соседних участков, что вызвано диффузионными процессами, протекающими в процессе дуговой сварки в зоне сплавления. Направление диффузии элемента определяется коэффициентом распределения в твердой и жидкой фазах, а также содержанием элемента в основном металле и сварочной ванне, В зависимости от соотношения этих величин диффузии элемента может происходить из основного металла в шов или из металла шва в основной металл.

При сварке сталей низкоуглеродистой проволокой элементы перемещаются из основного металла в шов. Участок металла околошовной зоны обедняется этими элементами. Например, при соблюдении указанных условий наблюдается заметная диффузия углерода из основного металла в сварочную ванну. При этом максимальная концентрация углерода в жидкой ванне в месте контакта твердой и жидкой фаз достигает 0,145%, а участок основного металла обедняется до 0,019%. При сварке чугунным электродом низкоуглеродистой стали, диффузия происходит в обратном направлении. Узкий участок основного металла околошовной зоны обогащается углеродом и его ширина достигает 0,01 см. Прилегающие объемы сварочной зоны, наоборот, обедняются углеродом. Эти явления могут приводить к изменению состава и структуры металла в зоне сплавления.

При замедленном охлаждении или изотермической выдержке распределение углерода может изменяться в направлении выравнивания первоначального распределения в соответствии с растворимостью его в основном и направленном металлах или образованием карбидов в участках первоначального скопления углерода.

Свойства зоны сплавления в ряде случаев оказывают резкое влияние на свойства сварного соединения. Ширина зоны сплавления зависит от характера источника нагрева, состава свариваемого и электродного металла и ряда других факторов.

Второй участок околошовной зоны называется участком перегрева или участком крупного зерна. В него входит металл, который нагревался от температуры 1200° С до температуры плавления основного металла. Ширина его изменяется в пределах 1—3 мм. При нагреве металл претерпевает α→γ превращение. По мере перегрева выше температуры Ас3 аустенитное зерно растет, и даже при незначительной продолжительности пребывания при высоких температурах успевает вырасти до значительных размеров.

При охлаждении происходит α→γ превращение. Это превращение происходит при более низких температурах, чем при нагреве, и при более крупном исходном зерне аустенита после полного охлаждения образуется крупнозернистая структура.

Тип структуры участка перегрева зависит от характера термического цикла сварки и состава металла. Так, в некоторых случаях формируется видманштеттова структура, характеризующаяся резко выраженной направленностью ферритных выделений под углом друг к другу около 120º. Появление видманштеттовой структуры менее характерно для дуговой и более характерно для электрошлаковой сварки углеродистых и низколегированных сталей.

В легированных сталях участки металла, нагревающиеся при сварке выше температуры Ас3, в результате быстрого охлаждения образуются структуры закалки. Конечная структура этих участков может быть получена либо мартенситной, либо мартенситно-бейнитной. Однако структура зоны по ширине от участка сплавления до участка, будет неодинаковой. В результате распада крупных аустенитных зерен в участках, прилегающих к границе сплавления и нагревающихся при сварке выше 1200°С, образуется более крупнопластинчатый мартенсит, чем в участках металла, нагревающихся при сварке только несколько выше Ас3, структура зоны сплавления является почти такой же, как и структура участка перегрева. Обычно металл второго участка обладает меньшей пластичностью и стойкостью против перехода в хрупкое состояние, чем основной металл вдали от зоны термического влияния. Поэтому при выборе оптимальной технологии сварки необходимо обеспечение наименьшего снижения свойств на этом участке.

В низкоуглеродистых и низколегированных сталях в участке нормализации образуется мелкозернистая структура, характеризующаяся в целом достаточно высоким комплексом механических свойств (прочностью, пластичностью, вязкостью). В среднелегированных сталях в металле третьего участка образуется мелкопластинчатый мартенсит или смесь мартенсита и продуктов промежуточного превращения. Размер зерна участка нормализации так же, как и участка перегрева, зависит от термического цикла сварки и химического состава стали.

Четвертый участок околошовной зоны включает в себя металл, нагретый от температур Ас1 до температур Ас3. Металл участка подвергается только частичной перекристаллизации и поэтому указанный участок называется участком неполной перекристаллизации. Металл этого участка на низкоуглеродистых и низколегированных сталях характеризуется почти неизменяющимся ферритным зерном и некоторым дроблением и сфероидизацией перлитных участков. В среднелегированных сталях после охлаждения формируется структура частичной закалки.

Структура четвертого участка зоны термического влияния зависит от структуры исходного состояния перед сваркой. Если в исходном состоянии металл был закален или отпущен, то его нагрев между температурами Ас1—Ас3 и последующее охлаждение приводят к конечным структурам частичной закалки. Ферритно-перлитная структура низкоуглеродистых и низколегированных сталей после нагрева и охлаждения по термическим циклам после перекристаллизации остается той же, хотя размер зерна перлита может изменяться. Ферритное зерно останется без изменений. Изменения структуры металла этого участка значительно меньше влияют на качество сварного соединения, чем изменения в рассмотренных первых трех.

Следующий участок — пятый — называется участком рекристаллизации. Он включает металл, который нагревался от 500°С до температур несколько ниже Ас1. Участки зоны, нагревавшиеся ниже Ас1, по своей структуре и свойствам могут быть различными в зависимости от исходного состояния металла перед сваркой. Если металл перед сваркой подвергается холодной пластической деформации, то при нагреве до температур ниже Ас1 происходит рекристаллизация, приводящая к значительному росту зерна. Нижний предел температур рекристаллизационной зоны обычно выше нижнего предела рекристаллизации металла. В сварных соединениях рекристаллизационная структура часто наблюдается, если участок нагревался до температур выше 500—525°С.

Для этого участка характерно некоторое разупрочнение и снижение твердости по сравнению с исходным состоянием. При сварке углеродистых и ряда других сталей происходят снижение пластичности и ударной вязкости и повышение прочности металла, что вызывается процессом старения, протекающим при охлаждении.

Шестой участок – участок синеломкости включает металл, который нагревался в интервале температур 100—500°С. Этот участок в процессе сварки не претерпевает видимых структурных изменений. Однако при сварке низкоуглеродистых сталей с повышенным количеством газов (при нагреве до температур 100—300°С) наблюдается снижение ударной вязкости. В легированных закаленных перед сваркой сталях происходит образование структуры мартенсита отпуска. Для закаленного и отпущенного перед сваркой металла нижняя граница изменения структуры и свойств определяется температурой предварительного отпуска.

Ширина характерных участков околошовной зоны зависит от способа и режима сварки, а также в некоторой степени от толщины свариваемого металла. При многослойной сварке выполнение каждого последующего валика (шва) приводит к дополнительному тепловому воздействию термического цикла как на металле ранее выполненных швов. В результате изменяется структура. Это влияние определяется термическим циклом при выполнении последующих швов, способом сварки, величиной погонной энергии и рядом других факторов.

Высоколегированные аустенитные стали не претерпевают видимых фазовых превращений при воздействии на них сварочного термического цикла. Поэтому околошовная зона этих сталей имеет менее сложное строение. Рост зерна в ОШЗ при сварке хромоникелевых сталей происходит в значительно меньшей степени, чем при сварке углеродистых и низколегированных сталей.

Размер зоны сплавления высоколегированных сталей сравнительно невелик и определяется температурным градиентом и интервалом кристаллизации. Если температурный градиент мал, как, например, при электрошлаковой сварке, а интервал кристаллизации сравнительно велик, то ширина зоны сплавления возрастает, и, наоборот, если температурный градиент велик (электроннолучевая сварка), а интервал кристаллизации мал, то ширина зоны сплавления уменьшается. При сварке однофазных аустенитных сталей, имеющих сравнительно малый интервал кристаллизации, зона сплавления обычно слабо выражена, а в ряде случаев выглядит в виде линии, пересекающей зерна основного металла.

Контрольные вопросы

1. Какие факторы влияют на ширину околошовной зоны?

2. Опишите особенности структурных превращений в околошовной зоне сварных соединений сталей:

· первый участок околошовной зоны (зона сплавления);

Источник