U zavarenom šavu ili području blizu šava, zbog utjecaja zavarivanja dolazi do uništenja atomske kombinacije materijala, a šav nastao stvaranjem novog međusklopa naziva se zavarenom pukotinom, koju karakterizira oštar razmak. i veliki omjer širine i visine.
Pukotine se prema temperaturi i vremenu nastanka mogu podijeliti na vruće pukotine, hladne pukotine, naponske korozione pukotine i lamelno kidanje. U proizvodnji zavarivanja postoji mnogo mjesta na kojima nastaju pukotine. Neke pukotine se pojavljuju na površini vara i mogu se uočiti golim okom; neke su skrivene unutar zavara i mogu se pronaći samo detekcijom grešaka; neke se javljaju na zavaru; a neki se javljaju u zoni zahvaćenom toplotom. Vrijedi napomenuti da se pukotine ponekad javljaju tokom procesa zavarivanja, a ponekad se pojavljuju nakon postavljanja ili rada zavarenog spoja neko vrijeme nakon zavarivanja. Potonje se zove odložene pukotine, koje su štetnije. Lokacije i vrste uobičajenih pukotina prikazane su na donjoj slici.
slika
Lokacija i vrsta uobičajenih pukotina
2. Opasnosti od pukotina pri zavarivanju
Pukotina od zavarivanja je najštetniji nedostatak. Osim smanjenja nosivosti zavarenog spoja, oštar razmak na kraju pukotine će uzrokovati ozbiljnu koncentraciju naprezanja, potaknuti širenje pukotine i na kraju dovesti do uništenja zavarene konstrukcije, a proizvod će biti otpisan. izazvati ozbiljne nesreće. Općenito, pukotine su nedozvoljeni nedostatak u zavarenim spojevima. Kada se nađe, treba ga potpuno ukloniti i popraviti i zavariti.
3. Uzroci i mjere prevencije pukotina od zavarivanja
Zbog različitih uzroka i mehanizama nastanka različitih pukotina, tri vrste vrućih pukotina, hladnih pukotina i ponovno zagrijanih pukotina bit će razmotrene zasebno u nastavku.
3.1, vruća pukotina
Termičke pukotine općenito se odnose na pukotine nastale pri visokim temperaturama (od blizu raspona temperature skrućivanja do iznad linije A3 na dijagramu balansa željezo-ugljik), kao što je prikazano na donjoj slici, također poznate kao visokotemperaturne pukotine ili kristalizacijske pukotine.
slika
Vruće pukotine se obično javljaju unutar šava, a ponekad se mogu pojaviti i u zoni toplotnog uticaja, kao što je prikazano na slici.
slika
razlog:
Zbog fenomena segregacije u rastopljenom bazenu za zavarivanje tokom procesa kristalizacije, eutektika niske tačke topljenja i nečistoće formiraju segregaciju u tečnom međusloju tokom procesa kristalizacije, a čvrstoća nakon skrućivanja je takođe niska. Kada je napon zavarivanja dovoljno velik, tekući međusloj će se osloboditi. Slojevi ili tek očvrsnuti čvrsti metal se rastavljaju i stvaraju pukotine.
Osim toga, ako na granicama zrna osnovnog metala ima eutektika i nečistoća niskog topljenja, ovi spojevi niskog taljenja će se rastopiti da bi formirali tekući međusloj u zoni utjecaja topline gdje temperatura zagrijavanja prelazi tačku topljenja. Kada je vlačna napetost zavarivanja dovoljno velika, također će se razdvojiti kako bi se formirale pukotine od ukapljivanja u zoni utjecaja topline.
Ukratko, pojava termičkih pukotina je rezultat kombinovanog dejstva metalurških i mehaničkih faktora.
Prevencija:
Mjere za sprječavanje termičkih pukotina mogu početi od dva aspekta metalurških faktora i mehaničkih faktora.
Kontrolišite sadržaj štetnih elemenata i nečistoća u osnovnom metalu i potrošnom materijalu za zavarivanje
Ograničite sadržaj lako segregiranih elemenata i štetnih nečistoća u osnovnom metalu i materijalima za zavarivanje (uključujući šipku za zavarivanje, žicu za zavarivanje, fluks i zaštitni plin). Konkretno, treba kontrolisati sadržaj nečistoća kao što su sumpor i fosfor i smanjiti sadržaj ugljika.
Sumpor je praktično nerastvorljiv u čeliku, a sa željezom stvara željezni sulfid (FeS), koji ima nisku tačku topljenja. Tokom zavarivanja, prisustvo željeznog sulfida će dovesti do vrućeg pucanja šava i pukotina u tečnosti u zoni uticaja toplote, što će pogoršati performanse zavarivanja; isti sumpor postoji u granici zrna u obliku filma, što će smanjiti plastičnost i žilavost čelika. Općenito, sadržaj sumpora u čeliku koji se koristi za zavarivanje ne bi trebao biti veći od 0.045 posto. Ponekad je potrebna stroža kontrola.
Fosfor će smanjiti plastičnost i žilavost čelika, povećati temperaturu lomljivog prijelaza čelika i uzrokovati pukotine u zavarenim spojevima i zonama pod utjecajem topline. Sadržaj fosfora ne smije prelaziti 0.055 posto. Ponekad je potrebna stroža kontrola.
Učinak zavarivanja materijala usko je povezan sa sadržajem ugljika. Što je veći sadržaj ugljika u čeliku, to je lošija zavarljivost. Općenito se vjeruje da je sadržaj ugljika u zavaru kontroliran ispod 0.10 posto, a osjetljivost na termičke pukotine može biti znatno smanjena.
Podesite hemijski sastav metala šava, poboljšajte strukturu šava, poboljšajte zrno šava kako biste poboljšali njegovu plastičnost, smanjili ili raspršili stepen segregacije i kontrolisali štetne efekte eutektike niske tačke topljenja.
Na primjer, kod zavarivanja austenitnog nehrđajućeg čelika, upotreba dvofaznog zavarivanja austenita i ferita može poboljšati njegovu otpornost na termičko pucanje. Jednofazni austenitni zavareni šav je sklon vrućim pukotinama.
Koristite osnovnu šipku za zavarivanje ili fluks da smanjite sadržaj nečistoća u zavaru i poboljšate stepen segregacije tokom kristalizacije.
Kontrolišite specifikaciju zavarivanja, na odgovarajući način povećajte faktor oblika zavara, usvojite višeslojnu metodu zavarivanja sa više prolaza, izbegavajte segregaciju središnje linije i sprečite pukotine na središnjoj liniji. Prilikom zavarivanja, omjer širine šava i debljine šava na dijelu zavara s jednim prolazom naziva se faktor oblika ili faktor oblika zavara zavara. Kada je faktor oblika zavarenog šava premali, zavareni šav je uzak i dubok, a nečistoće sa niskom tačkom topljenja će se skupiti u centru šava, što uvelike povećava mogućnost termičkih pukotina. Kada je faktor oblika zavarenog šava velik, šav je širok i plitak, eutektika niskog taljenja i nečistoće se skupljaju u području blizu površine vara, uvelike smanjujući sklonost pucanju središnje linije.
Poduzeti mjere za smanjenje naprezanja zavarivanja
Poduzmite različite tehnološke mjere za smanjenje naprezanja zavarivanja, kao što je usvajanje razumnog redoslijeda i metode zavarivanja, korištenje manje ulazne energije zavarivanja, cjelokupno predgrijavanje i metoda udaranja, itd.
Punjenje kratera luka tokom zatvaranja luka može izbjeći pukotine kratera luka.
3.2, hladna pukotina
Hladne pukotine se općenito odnose na pukotine nastale zavarom ispod temperature A3 tokom procesa hlađenja. Temperatura na kojoj nastaju pukotine je obično ispod 300~200 stepeni, što je u opsegu temperature martenzitne transformacije, pa se naziva hladna pukotina.
Hladne pukotine se mogu pojaviti odmah nakon zavarivanja, ili nakon dužeg vremena nakon zavarivanja, pa se nazivaju i odložene pukotine. Budući da je stvaranje hladnih pukotina povezano s vodonikom, ono se naziva i vodoničnim pukotinama. Generiranje hladnih pukotina ima odloženu prirodu, što može uzrokovati neočekivane ozbiljne nezgode. Stoga je opasniji i mora mu se posvetiti puna pažnja.
slika
Uzroci hladnih pukotina
Osnovni uslovi za nastanak hladnih pukotina su: formiranje očvrsle strukture u zavarenim spojevima; postojanje i koncentracija difuzibilnog vodonika; i postojanje velikog vlačnog napona zavarivanja. Ova tri uslova utiču jedni na druge i promovišu jedni druge. Pod različitim okolnostima, bilo koji od tri faktora može dovesti do stvaranja hladnih pukotina, među kojima je difuzijski vodonik najaktivniji faktor koji izaziva hladne pukotine.
Mjere za prevenciju hladnih pukotina
1) Koristite osnovne elektrode ili fluksove da smanjite sadržaj difuzionog vodonika u metalu šava. Alkalne elektrode nazivaju se i elektrodama s malo vodonika, koje mogu smanjiti sadržaj vodika u metalu šava.
2) Elektrode i fluks treba osušiti u strogom skladu sa navedenim zahtjevima prije upotrebe. Osim toga, žljeb i žica za zavarivanje treba pažljivo očistiti kako bi se uklonile mrlje od ulja, vode i rđe kako bi se smanjio izvor vodika.
3) Odaberite razumne specifikacije zavarivanja i unos topline, kao što je predgrijavanje prije zavarivanja, kontrola temperature međusloja, sporo hlađenje nakon zavarivanja, itd., kako biste poboljšali organizacijsko stanje zavara i zone pod utjecajem topline.
4) Termičku obradu izvršiti na vrijeme nakon zavarivanja. Jedan je da se izvrši tretman žarenjem kako bi se eliminisala unutrašnja naprezanja, ublažila kaljena struktura i poboljšala njena žilavost; drugi je da se izvrši tretman eliminacije vodonika kako bi se u potpunosti izbacio vodonik iz zavarenog spoja.
5) Poboljšati kvalitet čelika, smanjiti slojevite inkluzije u čeliku i poduzeti mjere iz konstrukcijskog dizajna i procesa zavarivanja kako bi se smanjio vlačni napon zavarivanja u smjeru debljine ploče, što može spriječiti slojevito kidanje.
6) Poduzmite različite tehnološke mjere za smanjenje naprezanja zavarivanja (pogledajte termalne pukotine, preventivne mjere za detalje)
3.3, pukotina od ponovnog zagrijavanja
Pukotine od ponovnog zagrijavanja nastaju iz krupnozrne zone u zoni zavarivanja zahvaćenom toplinom, koju karakterizira lomljenje granice zrna. Većina pukotina nastaje u dijelovima koncentracije naprezanja. Općenito, nastaje kada se područje zavara ponovo zagrije, pa se naziva pukotina od ponovnog zagrijavanja.
Uzroci pukotina od ponovnog zagrijavanja
Općenito se vjeruje da je razlog za ponovno zagrijavanje pukotina to što se tokom ponovnog zagrijavanja, prezasićeni karbidi čvrstog rastvora (uglavnom karbidi vanadijuma i molibdena) ponovo talože tokom prvog procesa zagrijavanja, što rezultira intragranularnim jačanjem i klizanjem. Deformacija se koncentriše na bivše granice zrna austenita. Pukotine od ponovnog zagrijavanja nastaju kada je kapacitet plastične deformacije granica zrna nedovoljan da izdrži naprezanja izazvana tijekom relaksacije naprezanja.
Mjere za prevenciju pukotina ponovnim zagrijavanjem
1) Smanjite zaostalo naprezanje i koncentraciju naprezanja, kao što je povećanje temperature predgrijavanja, sporo hlađenje nakon zavarivanja i glatki prijelaz između šava i osnovnog metala.
2) Pod pretpostavkom da ispunite zahtjeve dizajna, odaberite odgovarajući materijal za zavarivanje tako da čvrstoća metala šava na visokoj temperaturi bude nešto niža od čvrstoće osnovnog metala, omogućavajući da se naprezanje opusti u zavaru i izbjegavajući pukotine u šavu. zona zahvaćena toplotom.
3) U slučaju osiguravanja čvrstoće spoja na sobnoj temperaturi, povećajte temperaturu žarenja radi ublažavanja naprezanja, što rezultira taloženjem relativno grubih čestica karbida kako bi se poboljšala duktilnost pri visokim temperaturama.
