Влияние переменного магнитного поля на магнитные свойства, структуру и напряженное состояние сварных соединений корпусной стали

Abstract

Ранее было установлено, что обработка сварных соединений реакторной корпусной стали 15Х2НМФА переменным магнитным полем промышленной частоты существенно улучшает комплекс механических свойств в условиях одноосного растяжения, что сопровождается снижением уровня термических напряжений в зоне сварного шва. Целью настоящей работы являлось изучение влияния магнитной обработки на магнитные характеристики, структуру, уровень и распределение остаточных напряжений в сварном соединении. Об изменениях напряженно-деформированного состояния различных участков сварного соединения судили по данным рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследований. Показано, что в результате воздействия переменного магнитного поля происходит снижение уровня микронапряжений в переходном слое и выравнивание спектра этих напряжений по всей области термического влияния. Отмечена корреляция изменений начальной магнитной восприимчивости и микронапряжений в переходном слое и формирование выраженной магнитной текстуры в центральной части шва. Рассмотрены механизмы изменений магнитных свойств и структуры при магнитной обработке сварного соединения, связанные с активацией пластических микросдвигов и перераспределения дефектов. Приведенный способ магнитной обработки можно рассматривать как магнитный отпуск, обеспечивающий повышение однородности напряженно-деформированного состояния сварных соединений, что способствует увеличению их устойчивости к зарождению и распространению трещин.

Раніше було встановлено, що обробка зварних з’єднань реакторної корпусної сталі 15Х2НМФА змінним магнітним полем промислової частоти істотно покращує комплекс механічних властивостей в умовах одновісного розтягування, що супроводжується зниженням рівня термічної напруги в зоні зварного шва. Метою роботи було вивчення впливу магнітної обробки на магнітні характеристики, структуру, рівень і розподіл залишкової напруги в зварному з’єднанні. Зміни напружено-деформованого стану різних ділянок зварного з’єднання визначали за даними рентгеноструктурних і електронно-мікроскопічних досліджень. Показано, що в результаті дії змінного магнітного поля відбувається зниження рівня мікронапруг в перехідному шарі та вирівнювання спектру цієї напруги по усій області термічного впливу. Відмічена кореляція змін початкової магнітної сприйнятливості і мікронапруг в перехідному шарі і формування вираженої магнітної текстури в центральній частині шва. Розглянуто механизми змін магнітних властивостей і структури при магнітній обробці зварного з’єднання, пов’заних з активацією пластичних мікросдвигів и перерозподілу дефектів. Приведений спосіб магнітної обробки можливо розглядати як магнітний відпуск, що забезпечує зростання однорідності напружено-деформованого стану зварних з’єднань, що сприяє зростанню їх стійкості до зародження та розповсюдження тріщин.

Earlier investigations showed that treatment of welded joints of reactor vessel steel 15Kh2NMFA with alternating magnetic field of commercial frequency significantly improves a complex of mechanical properties under conditions of uniaxial tension that is accompanied by decrease of a level of thermal stresses in a weld zone. Aim of the present work is study of the effect of magnetic treatment on magnetic characteristics, structure, level and distribution of residual stresses in the welded joint. Changes of stress-strain state in different areas of the welded joint were evaluated on data of X-ray diffraction and electron-microscopic examinations. It is shown that effect of alternating magnetic field results in decrease of a level of microstresses in a transition layer and balancing of spectrum of these stresses in all area of heat affect. Correlation of changes of initial magnetic susceptibility and microstresses in the transition layer and formation of expressed magnetic texture in the weld central part is noted. The mechanisms of changes of magnetic properties and structure at magnetic treatment of welded joint, which are related with activation of plastic microdisplacements and defect redistribution, were considered. Given method of magnetic treatment can be observed as magnetic tempering, providing rise of homogeneity of stress-strain state of welded joints. This promotes increase of their resistance to nucleation and propagation of cracks.