У зварювальному шві або в зоні ближнього шва внаслідок впливу зварювання атомна комбінація матеріалу руйнується, і шов, утворений утворенням нової межі розділу, називається зварювальною тріщиною, яка характеризується різким розривом. і велике співвідношення сторін.
Тріщини можна розділити на гарячі тріщини, холодні тріщини, корозійні тріщини під напругою та пластинчастий розрив відповідно до температури та часу виникнення. У зварювальному виробництві є багато місць, де виникають тріщини. Деякі тріщини з'являються на поверхні зварного шва, і їх можна спостерігати неозброєним оком; деякі приховані всередині зварного шва і можуть бути виявлені лише за допомогою дефектоскопії; деякі виникають на зварному шві; а деякі трапляються в зоні теплового впливу. Варто зазначити, що тріщини іноді виникають під час процесу зварювання, а іноді з’являються після того, як зварювальний матеріал накладено або експлуатується протягом деякого часу після зварювання. Останні називають уповільненими тріщинами, які більш шкідливі. Розташування та типи поширених тріщин показано на малюнку нижче.
картина
Розташування та тип загальних тріщин
2. Небезпека зварювальних тріщин
Зварювальна тріщина - найшкідливіший дефект. На додаток до зменшення несучої здатності зварного з’єднання, гострий зазор на кінці тріщини спричинить серйозну концентрацію напруги, сприятиме розширенню тріщини та зрештою призведе до руйнування зварної конструкції, а виріб буде злом. викликати серйозні аварії. Взагалі тріщини є недопустимим дефектом зварних з'єднань. Коли його знайдуть, його слід повністю видалити, відремонтувати та зварити.
3. Причини та заходи профілактики зварювальних тріщин
Через різні причини та механізми утворення різних тріщин, три типи гарячих тріщин, холодних тріщин і повторних тріщин будуть розглянуті окремо нижче.
3.1, гарячий крек
Термічні тріщини зазвичай відносяться до тріщин, що утворюються при високих температурах (від діапазону температур затвердіння до вище лінії A3 на діаграмі залізо-вуглецевого балансу), як показано на малюнку нижче, також відомі як високотемпературні тріщини або тріщини кристалізації.
картина
Гарячі тріщини зазвичай виникають всередині зварного шва, а іноді також можуть з’являтися в зоні термічного впливу, як показано на малюнку.
картина
причина:
Через явище сегрегації в ванні зварювального розплаву під час процесу кристалізації евтектика з низькою температурою плавлення та домішки утворюють сегрегацію в рідкому прошарку під час процесу кристалізації, а міцність після затвердіння також низька. Коли зварювальна напруга буде достатньо великою, рідкий прошарок буде вивільнений. Шари або щойно затверділий твердий метал розриваються, утворюючи тріщини.
Крім того, якщо на границях зерен основного металу є легкоплавкі евтектики та домішки, ці легкоплавкі сполуки розплавляться, утворюючи рідкий прошарок у зоні термічного впливу, де температура нагріву перевищує температуру плавлення. Коли напруга розтягування під час зварювання є достатньо великою, вона також буде розтягнута, щоб утворити тріщини розрідження в зоні термічного впливу.
Одним словом, виникнення термічних тріщин є результатом спільної дії металургійних і механічних факторів.
Профілактика:
Заходи щодо запобігання термічним тріщинам можуть починатися з двох аспектів металургійних факторів і механічних факторів.
Контролювати вміст шкідливих елементів і домішок в основному металі та зварювальних матеріалах
Обмеження вмісту легкороздільних елементів і шкідливих домішок в основному металі і зварювальних матеріалах (включаючи зварювальний пруток, зварювальний дріт, флюс і захисний газ). Зокрема, слід контролювати вміст домішок, таких як сірка і фосфор, і зменшити вміст вуглецю.
Сірка практично нерозчинна в сталі і утворює із залізом сульфід заліза (FeS), який має низьку температуру плавлення. Під час зварювання присутність сірчистого заліза призведе до гарячого розтріскування шва та тріщин розрідження в зоні термічного впливу, що погіршить якість зварювання; така ж сірка існує на межі зерен у вигляді плівки, що зменшить пластичність і в'язкість сталі. Як правило, вміст сірки в сталі, що використовується для зварювання, не повинен перевищувати 0.045 відсотків. Іноді потрібен жорсткіший контроль.
Фосфор знижує пластичність і в'язкість сталі, підвищує температуру переходу крихкості сталі, викликає тріщини в зварних швах і в зонах термічного впливу. Вміст фосфору не повинен перевищувати 0.055 відсотків. Іноді потрібен жорсткіший контроль.
Ефективність зварювання матеріалів тісно пов’язана з вмістом вуглецю. Чим вищий вміст вуглецю в сталі, тим гірша зварюваність. Загальноприйнято вважати, що вміст вуглецю в зварному шві контролюється нижче 0,10 відсотків, і чутливість до термічної тріщини може бути значно знижена.
Регулюйте хімічний склад металу зварного шва, покращуйте структуру зварного шва, покращуйте зернистість зварного шва для покращення його пластичності, зменшуйте або розсіюйте ступінь сегрегації та контролюйте шкідливий вплив евтектики з низькою температурою плавлення.
Наприклад, під час зварювання аустенітної нержавіючої сталі використання аустеніту та фериту з двофазною структурою може покращити її стійкість до термічного розтріскування. Однофазний аустенітний зварний шов схильний до гарячих тріщин.
Використовуйте основний зварювальний стрижень або флюс, щоб зменшити вміст домішок у зварному шві та покращити ступінь сегрегації під час кристалізації.
Контролюйте специфікації зварювання, відповідним чином збільшуйте коефіцієнт форми зварного шва, використовуйте багатошаровий багатопрохідний метод зварювання, уникайте сегрегації по центральній лінії та запобігайте тріщинам по центральній лінії. Під час зварювання відношення ширини зварного шва до товщини зварного шва на ділянці однопрохідного шва називається фактором форми або фактором форми зварного шва. Коли коефіцієнт форми зварного шва занадто малий, зварний шов вузький і глибокий, і домішки з низькою температурою плавлення збираються в центрі зварного шва, що значно збільшує можливість термічних тріщин. Коли коефіцієнт форми зварного шва великий, зварний шов широкий і неглибокий, легкоплавка евтектика та домішки збираються в приповерхневій області зварного шва, значно зменшуючи схильність до розтріскування по центральній лінії.
Вжити заходів для зменшення напруги під час зварювання
Вживайте різноманітних технологічних заходів для зменшення напруги під час зварювання, таких як прийняття розумної послідовності та методу зварювання, використання меншої споживаної енергії зварювання, загальний попередній нагрів та метод удару молотком тощо.
Заповнення дугового кратера під час замикання дуги може уникнути тріщин дугового кратера.
3.2, холодний крек
Холодні тріщини, як правило, відносяться до тріщин, утворених зварюванням нижче температури A3 під час процесу охолодження. Температура, при якій утворюються тріщини, зазвичай нижче 300 ~ 200 градусів, що знаходиться в межах температури мартенситного перетворення, тому це називається холодною тріщиною.
Холодні тріщини можуть з'явитися відразу після зварювання або через тривалий час після зварювання, тому їх ще називають уповільненими. Оскільки утворення холодних тріщин пов’язане з воднем, їх також називають тріщинами, викликаними воднем. Утворення холодних тріщин має сповільнений характер, що може спричинити несподівані серйозні аварії. Тому це більш небезпечно, і йому потрібно приділити повну увагу.
картина
Причини появи холодних тріщин
Основними умовами утворення холодних тріщин є: утворення зміцненої структури в зварних з'єднаннях; існування та концентрація дифузійного водню; і наявність великої напруги розтягування при зварюванні. Ці три умови впливають одна на одну і сприяють одна одній. За різних обставин будь-який із трьох факторів може призвести до утворення холодних тріщин, серед яких дифузійний водень є найактивнішим фактором, що викликає холодні тріщини.
Заходи профілактики холодних тріщин
1) Використовуйте основні електроди або флюси для зменшення вмісту дифузійного водню в металі шва. Лужні електроди також називають електродами з низьким вмістом водню, які можуть зменшити вміст водню в металі шва.
2) Перед використанням електроди та флюс слід висушити в суворій відповідності до зазначених вимог. Крім того, канавку та зварювальний дріт слід ретельно очистити, щоб видалити плями масла, води та іржі, щоб зменшити джерело водню.
3) Виберіть розумні специфікації зварювання та підведення тепла, такі як попередній нагрів перед зварюванням, контроль температури проміжного шару, повільне охолодження після зварювання тощо, щоб покращити організаційний стан зварного шва та зони термічного впливу.
4) Термічну обробку проводити вчасно після зварювання. Один полягає в проведенні обробки відпалом для усунення внутрішньої напруги, загартування загартованої структури та підвищення її міцності; інший - провести обробку для видалення водню, щоб повністю вивести водень із зварного з'єднання.
5) Поліпшити якість сталі, зменшити кількість шаруватих включень у сталі та вжити заходів щодо конструктивного проектування та процесу зварювання, щоб зменшити напругу розтягування зварювання в напрямку товщини пластини, що може запобігти шаруватому розриву.
6) Вжити різноманітних технологічних заходів для зменшення напруги під час зварювання (детальніше див. термічні тріщини, заходи профілактики)
3.3, перегріти кряк
Тріщини перегріву походять із крупнозернистої зони в зоні термічного впливу зварювання, яка характеризується зернограничним руйнуванням. Більшість тріщин виникає в місцях концентрації напружень. Як правило, вона утворюється, коли область зварювання знову нагрівається, тому її називають тріщиною повторного нагріву.
Причини перегріву тріщин
Причиною тріщин при повторному нагріванні, як правило, вважають те, що під час повторного нагрівання перенасичені карбіди твердого розчину (головним чином карбіди ванадію та молібдену) знову випадають в осад під час першого процесу нагрівання, що призводить до внутрішньозеренного зміцнення та ковзання. Деформація концентрується на колишніх границях зерен аустеніту. Тріщини повторного нагріву утворюються, коли пластична деформаційна здатність меж зерен недостатня для того, щоб протистояти деформаціям, викликаним під час релаксації напруги.
Заходи запобігання розтріскування при повторному нагріванні
1) Зменшити залишкову напругу та концентрацію напруги, наприклад підвищення температури попереднього нагрівання, повільне охолодження після зварювання та плавний перехід між зварним швом та основним металом.
2) Виходячи з передумови відповідності вимогам конструкції, виберіть відповідний зварювальний матеріал таким чином, щоб високотемпературна міцність металу зварного шва була трохи нижчою, ніж міцність основного металу, дозволяючи послабити напругу в зварному шві та уникаючи тріщин у зона теплового впливу.
3) У разі забезпечення міцності з’єднання при кімнатній температурі збільште температуру відпалу для зняття напруги, що призведе до випадання відносно грубих частинок карбіду для покращення високотемпературної пластичності.
