Pukotine od zavarivanja se po svojoj prirodi dijele na vruće pukotine, pukotine od ponovnog zagrijavanja, hladne pukotine, lamelarne pukotine, itd. U nastavku slijedi detaljno objašnjenje uzroka, karakteristika i metoda prevencije raznih pukotina.
01
vruće pukotine
Javlja se na visokim temperaturama tokom zavarivanja, pa se naziva vruća pukotina. Karakterizira ga pucanje duž originalne granice zrna austenita. U zavisnosti od materijala metala koji se zavari (niskolegirani čelik visoke čvrstoće, nerđajući čelik, liveno gvožđe, legure aluminijuma i neki specijalni metali, itd.), oblik, temperaturni opseg i glavni razlozi vrućih pukotina su takođe različiti. Trenutno se termičke pukotine dijele u tri kategorije: kristalne pukotine, pukotine od ukapljivanja i polilateralne pukotine.
slika
(1) Kristalne pukotine
Uglavnom se javlja u zavarenim spojevima od ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika koji sadrži više nečistoća (sa visokim sadržajem S, P, C, Si) i jednofaznog austenitnog čelika, legura na bazi nikla i nekih zavarenih spojeva od aluminijskih legura. Ova vrsta pukotine nastaje tokom procesa kristalizacije zavarivanja, blizu linije solidusa. Zbog skupljanja očvrslog metala, preostali tečni metal je nedovoljan i ne može se napuniti na vrijeme. Intergranularno pucanje nastaje pod dejstvom naprezanja.
Preventivne i kontrolne mjere su: u pogledu metalurških faktora, na odgovarajući način prilagode sastav metala zavarivanja, skrati niz krhka temperaturne zone, kontrolira sadržaj štetnih nečistoća, kao što su sumpor, fosfor i ugljik u zavarivanju; Pročistite primarnu zrna metala zavarivanja, odnosno odgovarajuće dodavanje MO, V, TI, NB i druge elemente; U pogledu tehnologije, može se spriječiti prije zavarivanjem, kontrolnom energijom, smanjenjem suzdržavanja zglobova itd.
(2) Pukotine od tečenja u blizini područja šava
To je vrsta mikrocraka koji pukne duž granice zrna iz austenita. Njegova je veličina vrlo mala i javlja se u Hazu u blizini područja šava ili između slojeva. Njegova formacija je uglavnom zbog činjenice da se metal u nerevnom ili metalu između šavova zavarivanja tijekom zavarivanja uzrokuje niskopisni eutektički sastav na granicama zrna u ovim područjima na visokim temperaturama. Pod djelovanjem zategljenog stresa, niskopisni eutektički sastav Austenite intergranularne pukotine čine pukotine u uma.
Mjere prevencije i kontrole za ovu vrstu pukotina su u osnovi iste kao i za kristalne pukotine. Posebno je u metalurgiji veoma efikasno što je moguće više smanjiti sadržaj eutektičkih elemenata niskog taljenja kao što su sumpor, fosfor, silicijum i bor; u smislu tehnologije, može smanjiti energiju linije i smanjiti konkavnost fuzione linije u rastopljenom bazenu.
(3) poligonalne pukotine
Nastaje zbog niske plastičnosti na visokim temperaturama tokom formiranja poligona. Ova vrsta pukotine nije uobičajena, a njene mjere prevencije i kontrole mogu uključivati dodavanje elemenata kao što su Mo, W, Ti, itd. u zavar kako bi se povećala energija polilateralne pobude.
02
reheat crack
Obično se pojavljuje u određenim vrstama čelika i legure visoke temperature koji sadrže elemente jačanja oborinama (uključujući čelike sa visokim čvrstoćom na niskim legurama, biserni čelici otpornim na toplinu, padavine - ojačane legure visokih temperatura i neke austenitne nehrđajuće čelike). Nakon zavarivanja nisu pronađene pukotine. Umjesto toga, pukotine su se dogodile tokom postupka toplotnog obrade. Pukotine zagrevanja javljaju se u pregrijanim grubim zrnatim dijelovima zavarivačkoj zoni zahvaćene zoni, a njihov je smjer proširiti duž austenitne grube zrnatih graniranih zrna.
U pogledu materijalnog odabira za sprječavanje pukotina zagrevanja mogu se koristiti fino zrnati čelik. U pogledu tehnologije koristite manju linearnu energiju, koristite veću temperaturu zagrijavanja i prateći mjere grijanja i koristite materijale za zavarivanje niskog podudaranja kako biste izbjegli koncentraciju stres.
03
hladna pukotina
Uglavnom se pojavljuje u zoni toplote za zavarivanje visokog i srednjeg ugljičnog čelika, niskog i srednjeg legura čelika, ali ponekad se hladne pukotine događaju i u zavarivima u nekim metalima, poput nekih ultra visokih čelika, titanijum i legure titana. Općenito, tendencija otvrdnjavanja čelika, sadržaj vodika i distribucija zavarenog spoja, i stanje nastrojenosti spoja, tri glavna faktora koji uzrokuju hladne pukotine za vrijeme zavarivanja čelika visoke čvrstoće. Pod djelovanjem hidrogen elementa i zatezanog stresa, martenzitna struktura formirana nakon zavarivanja formira hladne pukotine. Njegova formiracija je uglavnom pregrađena ili intergranularna. Hladne pukotine su uglavnom podijeljene u pukotine za zavarivanje, zavarivanje pukotina i pukotine.
Sprečavanje i kontrola hladnih pukotina može početi od tri aspekta: hemijskog sastava obratka, odabira materijala za zavarivanje i procesnih mjera. Materijale sa nižim ekvivalentima ugljika treba koristiti što je više moguće; Kao materijali za zavarivanje treba koristiti elektrode sa niskim sadržajem vodonika, a za zavarene spojeve male čvrstoće. Austenitni materijali za zavarivanje se takođe mogu koristiti za materijale sa velikom tendencijom hladnog pucanja; linearnu energiju, predgrijavanje i naknadno zagrijavanje treba razumno kontrolirati. Toplotna obrada je procesna mjera za sprječavanje hladnog pucanja.
U proizvodnji zavarivanja, zbog različitih vrsta čeličnih vrsta i korištenih materijala za zavarivanje, vrste i krutosti strukture mogu se pojaviti različitim oblicima hladnih pukotina. Međutim, odloženo pucanje uglavnom se susreće u proizvodnji.
Odloženo pucanje dolazi u tri oblika:
(1) Crack za zavarivanje - Ova vrsta pukotina potječe iz sučelja između osnovnog metala i zavarivanja i ima očigledne lokacije koncentracije stresa. Smjer pukotine često je paralelno sa zavarivanjem perle, a obično započinje iz površine zavarivanja i prostire se na dubinu osnovnog metala.
(2) Pukotine ispod zavarivanja - ovakva vrsta pukotina često se javlja u zoni pogođene zavarivanjem u zavarivanju s velikom tendencijom za otvrdnjavanje i visokim sadržajem vodonika. Općenito, smjer pukotine je paralelno s fuzijskom linijom.
(3) Korijen pukotina - Ova vrsta pukotine je uobičajen oblik odgođenog pukotina, koji se uglavnom događa kada je sadržaj vodika visok, a temperatura predgrijavanja nije dovoljna. Ova vrsta pukotine slična je zavarivanju nožnih prstiju i potječe iz korijena zavarivanja gdje je koncentracija stresa najveća. Korijenske pukotine mogu se pojaviti u grubim zrnatim segmentu zona zahvaćene toplinom ili u metalu zavarivanja.
Tečaća tendencija čelika, sadržaj vodika i distribucija zavarenog spoja i stanje sigurnosnog napona zajedničkog su tri glavna faktora koji uzrokuju hladne pukotine za vrijeme zavarivanja čelika visoke čvrstoće. Ova tri faktora su međusobno povezana i međusobno jačaju pod određenim uvjetima.
Tendencija čeličnih vrsta uglavnom se određuje hemijskim kompozicijom, debljinom ploča, procesom zavarivanja i uvjetima hlađenja. Kada zavarivanje, veća je tendencija otvrdnjavanja čelika, lakše je proizvesti pukotine. Zašto čelik pukotina nakon što se otvrdne? Može se sažeti u sljedeća dva aspekta:
(1) Formiranje krhke i tvrde martenzitne strukture – martenzit je prezasićena čvrsta otopina ugljika u ɑ željezu. Atomi ugljika postoje kao međuprostorni atomi u kristalnoj rešetki, uzrokujući da atomi željeza odstupe od ravnotežnog položaja i kristalna rešetka se mijenja. Velika distorzija uzrokuje da tkivo bude u očvrsnutom stanju. Posebno u uslovima zavarivanja, temperatura zagrevanja u području blizu šava je veoma visoka, što uzrokuje ozbiljan rast zrna austenita. Kada se brzo ohladi, grubi austenit će se transformisati u grubi martenzit. Iz teorije čvrstoće metala može se znati da je martenzit krta i tvrda struktura, koja troši manje energije kada dođe do loma. Stoga, kada martenzit postoji u zavarenom spoju, pukotine se lako formiraju i šire.
(2) Stvrdnjavanje će formirati više defekata rešetke - metal će formirati veliki broj defekta rešetke u uslovima termičke neravnoteže. Ovi defekti rešetke su uglavnom praznine i dislokacije. Kako se termičko naprezanje u zoni zavarivanja pod utjecajem topline povećava, praznine i dislokacije će se pomicati i skupljati u uvjetima naprezanja i termičke neravnoteže. Kada njihova koncentracija dostigne određenu kritičnu vrijednost, formirat će se izvori pukotina. Pod kontinuiranim djelovanjem naprezanja, makroskopske pukotine će nastaviti da se šire i formiraju.
Vodik je jedan od važnih faktora koji uzrokuje hladne pukotine pri zavarivanju čelika visoke čvrstoće, a ima i zakasnele karakteristike. Stoga se odložene pukotine uzrokovane vodonikom u mnogim dokumentima nazivaju "pukotine izazvane vodikom". Eksperimentalne studije su pokazale da što je veći sadržaj vodika u zavarenim spojevima čelika visoke čvrstoće, to je veća osjetljivost na pukotine. Kada sadržaj vodika u lokalnom području dostigne određenu kritičnu vrijednost, počeće se pojavljivati pukotine. Ova vrijednost se naziva kritična vrijednost za stvaranje pukotina. Sadržaj vodonika [H]cr.
[H] CR vrijednost hladnoće u raznim čelicima različita je, a povezana je s kemijskim sastavom, čvrstoćom čelika, temperature predgrijavanja i uvjeti hlađenja čelika.
(1) Tokom zavarivanja, vlaga u materijalu za zavarivanje, rđa, mrlje od ulja na žljebovima zavarenog spoja i vlažnost okoline su svi uzroci zavarenih spojeva bogatih vodonikom. U normalnim okolnostima, količina vodonika u osnovnom metalu i žici za zavarivanje je vrlo mala, ali se vlaga u premazu elektrode i vlaga u zraku ne mogu zanemariti, postajući glavni izvor hidrogenacije.
(2) Rastop i difuzijske mogućnosti vodonika u različitim metalnim konstrukcijama su različite. Rastvorljivost vodonika u Austenitu mnogo je veća od one u feritu. Stoga tokom prelaska iz Austenita do ferita za vrijeme zavarivanja, rastvorljivost vodika iznenada se smanjuje. Istovremeno, brzina difuzije vodika je upravo suprotna, naglo se povećava kada se transformiše iz Austenita na feritu.
Pod dejstvom visoke temperature tokom zavarivanja, velika količina vodonika će se rastvoriti u rastopljenom bazenu. Tokom naknadnog procesa hlađenja i skrućivanja, zbog naglog smanjenja rastvorljivosti, vodonik će pobjeći što je više moguće, ali zbog brzog hlađenja, vodonik neće imati vremena da pobjegne. Ostaje u metalu šava i formira difuzni vodonik.
04
Lamelarna suza
To je unutrašnja niskotemperaturna pukotina. Ograničen je na zonu debelih ploča pod utjecajem topline osnovnog metala ili vara, a najčešće se javlja u spojevima tipa "L", "T" i "+". Definira se kao stepenasta hladna pukotina koja se javlja u osnovnom materijalu jer plastičnost valjane debele čelične ploče u smjeru debljine nije dovoljna da izdrži naprezanje skupljanja zavarivanja u tom smjeru. Općenito, to je zato što se tijekom procesa valjanja debelih čeličnih ploča, neke nemetalne inkluzije u čeliku valjaju u inkluzije u obliku trake paralelne smjeru valjanja. Ove inkluzije uzrokuju anizotropnu provodljivost u mehaničkim svojstvima čelične ploče. Da biste spriječili lamelno kidanje, možete koristiti rafinirani čelik u odabiru materijala, odnosno koristiti čelične ploče s visokim performansama u z-smjeru. Također možete poboljšati dizajn spoja kako biste izbjegli jednostrane zavare ili napravili žljebove na strani koja nosi naprezanje u z-smjeru.
Lamelarni kidanje razlikuje se od hladnoće pucanja. Njegova pojava nema nikakve veze sa nivoom čvrstoće od vrste čelika, već se uglavnom odnosi na iznos inkluzije i oblika distribucije u čeliku. Općenito, lamelarne suze mogu se pojaviti u valjanim debljim čeličnim pločicama, poput niskog ugljičnog čelika, čelika visoke čvrstoće niske legure, pa čak i ploča od aluminija. Lamelarne suze mogu biti grubo podijeljene u tri kategorije prema njihovoj lokaciji:
Prva vrsta je lamelarna kida nazvana hladnim pukotinama u zavarivanju nožnog prsta ili zavarivanja u zoni zahvaćene toplinom za zavarivanje.
Druga vrsta je pucanje u inkluziji duž zone zahvaćenog zavarivanja, koja je najčešća lamelarna suza u inženjerstvu.
Treća vrsta pucanja inkluzije u osnovnom metalu dalje od zone zahvaćene toplotom uglavnom se javlja u debelim pločama sa više MNS-a pahuljica.
slika
Oblik jezenja od lamela usko je povezan sa vrstom, obliku, distribucijom i lokacijom uključenih. Kada su nacrtane MNS-a dominantne duž valjanog smjera, lamelarni kidanje ima jasan korak oblika, kada dominiraju silikatne inkluzije, ona je linearna, a kad dominiraju Al Inconsions, nepravilno je. Zakoračio.
Prilikom zavarivanja debelih pločastih konstrukcija, posebno T-oblika i kutnih spojeva, pod krutim ograničenjima, skupljanje šava će proizvesti veliko vlačno naprezanje i naprezanje u smjeru debljine osnovnog metala. Kada deformacija premaši plastičnost osnovnog metala, kada dođe do sposobnosti deformacije, inkluzije i metalna matrica će se odvojiti i nastati mikro-pukotine. Pod kontinuiranim djelovanjem naprezanja, vrhovi pukotine će se proširiti duž ravnine u kojoj se nalaze inkluzije, formirajući takozvanu "platformu".
Mnogo je faktora koji utječu na suze lamele, uglavnom uključujući sljedeće aspekte:
(1) Vrsta, količina i distributivni oblik nemetalnih inkluzija suštinski su uzrok kidanja lamelara. To je temeljni razlog za anisotropy i mehanička svojstva čelika.
(2) Z-usmjereni naslon za suzbijanje
Zavarene konstrukcije sa debelim zidovima podnose različita ograničavajuća naprezanja u Z-smjeru, zaostala naprezanja nakon zavarivanja i opterećenja tokom procesa zavarivanja, što su mehanički uvjeti koji uzrokuju kidanje lamele.
(3) Uticaj vodonika
Općenito se vjeruje da je vodonik važan utjecajni faktor u lamelarnim suzama inducirani hladnim pucanjem u blizini zona zahvaćene toplinom.
Budući da lamelarna kida ima veliki utjecaj, a opasnosti su vrlo ozbiljne, potrebno je prosuditi osjetljivost čelika do lamelara prije izgradnje.
Najčešće korištene metode evaluacije uključuju z-smjer za zatezanje zatezanje zstranja i PIN Z-smjer kritičnog metode stresa. Kako bi se spriječilo da je sušenje lamelera, skupljanje područja ne bi trebalo biti manje od 15%. Općenito, očekuje se da će biti 15 ~ 20%. Kada se 25% otpornost na lamelara smatra se izvrsnim.
Da bi se spriječilo da se lamelarno kidanje, mjere treba poduzeti uglavnom iz sljedećih aspekata:
(1) rafinirani čelik
Metoda ranog odsumporavanja rastaljenog gvožđa i vakuumskog degaziranja može se široko koristiti za topljenje čelika sa ultra niskim sadržajem sumpora sa sadržajem sumpora od samo 0.003~0,005%, i skupljanjem njegovog presjeka (Z smjeru) može doseći 23~25%.
(2) kontrolirati oblik uključivanja sulfida
Pretvori MNS u sulfide drugih elemenata, što otežava izduživanje tokom vrućeg kotrljanja, na taj način smanjuju anisotropy. Trenutno široko korišteni elementi aditiva su kalcijum i rijetki elementi zemlje. Čelik tretirani kao gore mogu proizvesti čelične ploče otpornih na lamele s zbrkom z-smjerskom površinom od 50 do 70%.
(3) Iz perspektive sprečavanja lamelarnog kidanja, proces projektovanja i izgradnje uglavnom je usmjeren na izbjegavanje naprezanja u Z smjeru i koncentracije naprezanja. Specifične mjere su sljedeće:
1) Jednostrane zavare treba izbjegavati što je više moguće. Korištenje bilateralnih zavara umjesto toga može ublažiti stanje naprezanja u zoni korijena zavara i spriječiti koncentraciju naprezanja.
2) Koristite simetrične zavare za zavarivanje s malom količinom zavarivanja umjesto zavarivanja pune penetracije s velikom količinom zavarivanja kako bi se izbjegao pretjerani stres.
3) Na stranu treba napraviti okvir koji nosi stres sa z-smjer.
4) Za spojeve u obliku t-oblika, sloj materijala za zavarivanje niskog čvrstog može se unaprijed zavariti na vodoravnoj ploči kako bi se spriječilo pukotine za zavarivanje pukotina i također olakšati soj za zavarivanje.
5) Da bi se spriječilo da su kidanje lamele uzrokovane hladnim pucanjem, neke mjere za sprečavanje hladne pukotine trebaju biti što više usvojene, poput smanjenja količine vodika, na odgovarajući način povećanje temperature interpratima itd.
