W szwie spawalniczym lub w pobliżu szwu, pod wpływem spawania, połączenie atomowe materiału ulega zniszczeniu, a szew utworzony przez utworzenie nowego interfejsu nazywany jest pęknięciem spawalniczym, które charakteryzuje się ostrą szczeliną i duży współczynnik proporcji.
Pęknięcia można podzielić na gorące, zimne, naprężeniowe i blaszkowate w zależności od temperatury i czasu występowania. W produkcji spawalniczej jest wiele miejsc, w których występują pęknięcia. Na powierzchni spoiny pojawiają się pęknięcia, które można zaobserwować gołym okiem; niektóre są ukryte wewnątrz spoiny i można je znaleźć tylko poprzez wykrywanie wad; niektóre występują na spoinie; a niektóre występują w strefie wpływu ciepła. Warto zauważyć, że pęknięcia czasami pojawiają się podczas procesu spawania, a czasami pojawiają się po ułożeniu lub eksploatacji elementu spawanego przez pewien czas po spawaniu. Te ostatnie nazywane są pęknięciami opóźnionymi, które są bardziej szkodliwe. Lokalizacje i rodzaje typowych pęknięć pokazano na poniższym rysunku.
zdjęcie
Lokalizacja i rodzaj typowych pęknięć
2. Zagrożenia pęknięć spawalniczych
Pęknięcie spawalnicze jest najbardziej szkodliwą wadą. Oprócz zmniejszenia nośności złącza spawanego, ostra szczelina na końcu pęknięcia spowoduje poważną koncentrację naprężeń, sprzyja rozszerzeniu pęknięcia i ostatecznie doprowadzi do zniszczenia spawanej konstrukcji, a produkt będzie złomowany. spowodować poważne wypadki. Ogólnie pęknięcia są niedopuszczalną wadą złączy spawanych. Po znalezieniu należy go całkowicie usunąć, naprawić i zespawać.
3. Przyczyny i sposoby zapobiegania pęknięciom spawalniczym
Ze względu na różne przyczyny i mechanizmy powstawania różnych pęknięć, trzy rodzaje pęknięć gorących, pęknięć zimnych i pęknięć przegrzanych zostaną omówione osobno poniżej.
3.1, gorące pęknięcie
Pęknięcia termiczne ogólnie odnoszą się do pęknięć powstających w wysokich temperaturach (od bliskich zakresowi temperatur krzepnięcia do powyżej linii A3 na wykresie bilansu żelazo-węgiel), jak pokazano na poniższym rysunku, znanych również jako pęknięcia wysokotemperaturowe lub pęknięcia krystalizacyjne.
zdjęcie
Pęknięcia na gorąco zwykle występują w spoinie, a czasami mogą również pojawić się w strefie wpływu ciepła, jak pokazano na rysunku.
zdjęcie
powód:
Ze względu na zjawisko segregacji w stopionym jeziorku spawalniczym podczas procesu krystalizacji, eutektyk o niskiej temperaturze topnienia i zanieczyszczenia tworzą segregację w płynnej warstwie pośredniej podczas procesu krystalizacji, a wytrzymałość po zestaleniu jest również niska. Gdy naprężenie spawalnicze jest wystarczająco duże, płynna warstwa pośrednia zostanie uwolniona. Warstwy lub nowo zestalony lity metal rozsuwają się, tworząc pęknięcia.
Ponadto, jeśli na granicach ziaren metalu nieszlachetnego znajdują się niskotopliwe eutektyki i zanieczyszczenia, te niskotopliwe związki topią się, tworząc ciekłą warstwę pośrednią w strefie wpływu ciepła, gdzie temperatura ogrzewania przekracza temperaturę topnienia. Gdy naprężenie rozciągające spawania jest wystarczająco duże, zostanie również rozerwane, tworząc pęknięcia upłynniające w strefie wpływu ciepła.
Krótko mówiąc, występowanie pęknięć termicznych jest wynikiem połączonego oddziaływania czynników metalurgicznych i mechanicznych.
Zapobieganie:
Środki zapobiegające pęknięciom termicznym można rozpocząć od dwóch aspektów czynników metalurgicznych i czynników mechanicznych.
Kontroluj zawartość szkodliwych pierwiastków i zanieczyszczeń w metalu nieszlachetnym i materiałach spawalniczych
Ogranicz zawartość pierwiastków łatwo segregujących i szkodliwych zanieczyszczeń w metalach nieszlachetnych i materiałach spawalniczych (m.in. pręt spawalniczy, drut spawalniczy, topnik i gaz osłonowy). W szczególności należy kontrolować zawartość pierwiastków zanieczyszczających, takich jak siarka i fosfor, oraz zmniejszać zawartość węgla.
Siarka jest praktycznie nierozpuszczalna w stali i tworzy z żelazem siarczek żelaza (FeS), który ma niską temperaturę topnienia. Podczas spawania obecność siarczku żelaza doprowadzi do pękania na gorąco spoiny i pęknięć upłynniających w strefie wpływu ciepła, co pogorszy parametry spawania; ta sama siarka występuje na granicy ziaren w postaci filmu, który zmniejsza plastyczność i wytrzymałość stali. Zasadniczo zawartość siarki w stali używanej do spawania nie powinna przekraczać 0,045 procent . Czasami wymagana jest ściślejsza kontrola.
Fosfor zmniejsza plastyczność i wytrzymałość stali, zwiększa temperaturę przejścia stali w kruchość i powoduje pęknięcia w spoinach i strefach wpływu ciepła. Zawartość fosforu nie powinna przekraczać 0,055 procent . Czasami wymagana jest ściślejsza kontrola.
Właściwości spawalnicze materiałów są ściśle związane z zawartością węgla. Im wyższa zawartość węgla w stali, tym gorsza spawalność. Powszechnie uważa się, że zawartość węgla w spoinie jest kontrolowana poniżej 0,10 procent, a wrażliwość na pękanie termiczne można znacznie zmniejszyć.
Dostosuj skład chemiczny metalu spoiny, popraw strukturę spoiny, udoskonal ziarno spoiny, aby poprawić jej plastyczność, zmniejsz lub rozproszyć stopień segregacji i kontroluj szkodliwe działanie eutektyki o niskiej temperaturze topnienia.
Na przykład podczas spawania austenitycznej stali nierdzewnej zastosowanie spoiny dwufazowej austenitu i ferrytu może poprawić jej odporność na pękanie termiczne. Jednofazowy szew austenityczny jest podatny na pękanie na gorąco.
Użyj podstawowego pręta spawalniczego lub topnika, aby zmniejszyć zawartość zanieczyszczeń w spoinie i poprawić stopień segregacji podczas krystalizacji.
Kontroluj specyfikację spawania, odpowiednio zwiększ współczynnik kształtu spoiny, zastosuj wielowarstwową metodę spawania wieloprzebiegowego, unikaj segregacji linii środkowej i zapobiegaj pęknięciom linii środkowej. Podczas spawania stosunek szerokości spoiny do grubości spoiny na odcinku spoiny jednoprzebiegowej nazywany jest współczynnikiem kształtu lub współczynnikiem kształtu spoiny spoiny. Gdy współczynnik kształtu szwu spawalniczego jest zbyt mały, szew spawalniczy jest wąski i głęboki, a zanieczyszczenia o niskiej temperaturze topnienia gromadzą się w środku szwu spawalniczego, co znacznie zwiększa możliwość pęknięć termicznych. Kiedy współczynnik kształtu szwu spawalniczego jest duży, szew spawalniczy jest szeroki i płytki, niskotopliwe eutektyki i zanieczyszczenia gromadzą się w pobliżu powierzchni spoiny, znacznie zmniejszając skłonność do pękania linii środkowej.
Podejmij działania w celu zmniejszenia naprężeń spawalniczych
Podejmij różne środki technologiczne w celu zmniejszenia naprężeń spawalniczych, takie jak przyjęcie rozsądnej kolejności i metody spawania, użycie mniejszej energii wejściowej spawania, ogólna metoda podgrzewania wstępnego i młotkowania itp.
Wypełnianie krateru łuku podczas zamykania łuku może uniknąć pęknięć krateru łuku.
3.2, zimne pęknięcie
Pęknięcia zimne ogólnie odnoszą się do pęknięć generowanych przez spoinę poniżej temperatury A3 podczas procesu chłodzenia. Temperatura, w której powstają pęknięcia, wynosi zwykle poniżej 300 ~ 200 stopni, co mieści się w zakresie temperatury przemiany martenzytycznej, dlatego nazywa się to pęknięciem na zimno.
Zimne pęknięcia mogą pojawić się natychmiast po spawaniu lub po długim czasie po spawaniu, dlatego nazywane są również pęknięciami opóźnionymi. Ponieważ powstawanie zimnych pęknięć jest związane z wodorem, nazywane jest również pękaniem wywołanym wodorem. Powstawanie spękań zimnych ma charakter opóźniony, co może być przyczyną nieoczekiwanych poważnych awarii. Dlatego jest bardziej niebezpieczny i należy mu poświęcić pełną uwagę.
zdjęcie
Przyczyny zimnych pęknięć
Podstawowymi warunkami powstawania pęknięć zimnych są: tworzenie się stwardniałej struktury w złączach spawanych; istnienie i stężenie wodoru zdolnego do dyfuzji; oraz istnienie dużych naprężeń rozciągających podczas spawania. Te trzy warunki wpływają na siebie nawzajem i promują się nawzajem. W różnych okolicznościach każdy z tych trzech czynników może prowadzić do powstawania pęknięć zimnych, wśród których najbardziej aktywnym czynnikiem indukującym pęknięcia zimne jest dyfuzyjny wodór.
Środki zapobiegające pękaniu na zimno
1) Stosować elektrody zasadowe lub topniki w celu zmniejszenia zawartości wodoru dyfuzyjnego w stopiwie. Elektrody alkaliczne są również nazywane elektrodami o niskiej zawartości wodoru, które mogą zmniejszać zawartość wodoru w stopiwie.
2) Przed użyciem elektrody i topnik należy suszyć ściśle zgodnie z określonymi wymaganiami. Ponadto rowek i drut spawalniczy należy dokładnie oczyścić, aby usunąć olej, wodę i plamy rdzy, aby zmniejszyć źródło wodoru.
3) Wybierz rozsądne specyfikacje spawania i dopływ ciepła, takie jak podgrzewanie przed spawaniem, kontrolowanie temperatury międzywarstwowej, powolne chłodzenie po spawaniu itp., Aby poprawić stan organizacyjny spoiny i strefy wpływu ciepła.
4) Przeprowadzić obróbkę cieplną w czasie po spawaniu. Jednym z nich jest przeprowadzenie obróbki wyżarzania w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych, odpuszczenia hartowanej struktury i poprawy jej wytrzymałości; drugim jest przeprowadzenie obróbki eliminującej wodór, aby całkowicie usunąć wodór ze złącza spawanego.
5) Poprawić jakość stali, zredukować warstwowe wtrącenia w stali i podjąć środki z projektu konstrukcyjnego i procesu spawania, aby zmniejszyć naprężenia rozciągające spawania w kierunku grubości płyty, co może zapobiec warstwowym rozdarciom.
6) Podejmij różne środki technologiczne w celu zmniejszenia naprężeń spawalniczych (szczegóły patrz pęknięcia termiczne, środki zapobiegawcze)
3.3, podgrzej pęknięcie
Pęknięcia przegrzane pochodzą ze strefy gruboziarnistej w strefie wpływu ciepła spawania, która charakteryzuje się pęknięciem na granicy ziaren. Większość pęknięć występuje w miejscach koncentracji naprężeń. Zwykle powstaje, gdy obszar spoiny jest ponownie podgrzewany, dlatego nazywa się pęknięciem przegrzanym.
Przyczyny pęknięć przegrzanych
Powszechnie uważa się, że przyczyną pęknięć przegrzanych jest to, że podczas ponownego nagrzewania przesycone węgliki roztworów stałych (głównie węgliki wanadu i molibdenu) ponownie wytrącają się podczas pierwszego procesu wygrzewania, co powoduje wzmocnienie wewnątrzkrystaliczne i poślizg. Odkształcenie koncentruje się na dawnych granicach ziaren austenitu. Pęknięcia spowodowane przegrzaniem powstają, gdy plastyczna zdolność odkształcenia granic ziaren jest niewystarczająca, aby wytrzymać odkształcenia wywołane relaksacją naprężeń.
Rozgrzać środki zapobiegające pęknięciom
1) Zmniejsz naprężenia szczątkowe i koncentrację naprężeń, takie jak zwiększenie temperatury podgrzewania, powolne chłodzenie po spawaniu i płynne przejście między spoiną a metalem nieszlachetnym.
2) Zakładając spełnienie wymagań projektowych, należy wybrać odpowiedni materiał spawalniczy, tak aby wytrzymałość metalu spoiny na wysokie temperatury była nieco niższa niż metalu rodzimego, umożliwiając rozluźnienie naprężeń w spoinie i unikając pęknięć w spoinie strefa wpływu ciepła.
3) W przypadku zapewnienia wytrzymałości złącza w temperaturze pokojowej należy zwiększyć temperaturę wyżarzania w celu odprężenia, co spowoduje wytrącenie stosunkowo grubych cząstek węglików w celu poprawy plastyczności w wysokich temperaturach.
