Úvod do niekoľkých druhov trhlín pri zváraní

Zváracie trhliny na svojej povahe do bodov, možno rozdeliť na horúce trhliny, prehriatie trhliny, studené trhliny, laminované trhanie a tak ďalej. Nasledujúce sú len o príčinách rôznych trhlín, charakteristikách a metódach prevencie pre špecifické spracovanie.
1. Tepelné trhliny
Vyrába sa pri vysokých teplotách pri zváraní, tzv. tepelnému praskaniu, ktoré je charakteristické praskaním pozdĺž pôvodných hraníc austenitových zŕn. Podľa materiálu zvarového kovu (nízkolegovaná vysokopevná oceľ, nehrdzavejúca oceľ, liatina, zliatiny hliníka a niektoré špeciálne kovy atď.) je rôzna aj forma tepelného praskania, teplotný rozsah a hlavný dôvod. V súčasnosti sú tepelné trhliny rozdelené do troch hlavných kategórií, ako sú kryštalizačné trhliny, skvapalňovacie trhliny a mnohostranné trhliny.
(1) kryštalizačné trhliny sa vyrábajú najmä v uhlíkovej oceli obsahujúcej viac nečistôt, zvar z nízkolegovanej ocele (obsah S, P, C, Si je vysoký) a jednofázová austenitická oceľ, zliatiny na báze niklu a niektoré zvary z hliníkovej zliatiny. Táto trhlina je v procese zvárania kryštalizácie, v blízkosti čiary pevnej fázy, v dôsledku tuhnutia kontrakcie kovu je zvyškový tekutý kov nedostatočný, nemôže byť pridaný včas, pôsobením napätia dochádza pozdĺž praskania kryštálov.
Preventívne opatrenia sú: v metalurgických faktoroch vhodná úprava zloženia zvarového kovu, skrátenie rozsahu krehkej teplotnej zóny na kontrolu zvaru v síre, fosfore, uhlíku a iných škodlivých nečistotách; zjemniť zrno zvarového kovu, to znamená vhodné pridanie prvkov ako Mo, V, Ti, Nb atď.; pokiaľ ide o technológiu, môže sa pred zváraním predhriať, kontrolovať vedenie energie, znižovať obmedzenia spojov a ďalšie aspekty, ktoré treba predchádzať a kontrolovať.
(2) Skvapalňovacia trhlina v zóne blízkeho švu je druh mikrotrhliny, ktorá praská pozdĺž hranice zŕn austenitu, ktorá má veľmi malú veľkosť a vyskytuje sa v zóne blízkeho švu HAZ alebo medzivrstvy. Jeho príčina je vo všeobecnosti spôsobená zváraním kovu v blízkosti oblasti švu alebo zváraním medzivrstvového kovu pri vysokých teplotách, takže tieto oblasti hraníc austenitových zŕn na eutektických zložkách s nízkou teplotou topenia sa znova roztavia pôsobením ťahového napätia pozdĺž austenitového intergranulátu. praskanie a vznik skvapalňovacích trhlín.
Tento druh opatrení na prevenciu a kontrolu trhlín a kryštalizačných trhlín sú v podstate rovnaké. Najmä v metalurgii je veľmi účinné, pokiaľ je to možné, znížiť obsah síry, fosforu, kremíka, bóru a iných eutektických zložiek s nízkou teplotou topenia; v tomto procese môžete znížiť energiu linky, znížiť konkávnosť linky tavenia bazéna taveniny.
(3) Polygonizačné trhliny sú spôsobené veľmi nízkou plasticitou pri vysokých teplotách pri vzniku polygonizácie. Táto trhlina nie je bežná a do zvaru je možné pridať jej preventívne a kontrolné opatrenia na zlepšenie polygonizačnej excitačnej energie prvkov ako Mo, W, Ti atď.
2. Opätovné zahrievanie trhlín
Zvyčajne sa vyskytuje v niektorých obsahujúcich precipitačné spevňujúce prvky ocele a vysokoteplotných zliatin (vrátane nízkolegovanej vysokopevnej ocele, perlitickej žiaruvzdornej ocele, precipitátne spevňovaných vysokoteplotných zliatin, ako aj niektorých austenitickej nehrdzavejúcej ocele), nenašli trhliny po zváraní, ale v procese tepelného spracovania trhliny. V tepelne ovplyvnenej zóne zvaru prehriatych častí hrubého kryštálu vznikajú trhliny pri prehrievaní, ktorých smer je pozdĺž línie fúzie rozšírenia hranice zŕn hrubého kryštálu austenitu.
Prevencia a kontrola praskania pri zahrievaní z výberu materiálov, môžete si vybrať jemnozrnnú oceľ. Pokiaľ ide o proces, zvoľte menšiu energiu vedenia, zvoľte vyššiu teplotu predohrevu a pri neskorších tepelných opatreniach zvoľte zvárací materiál s nízkou úrovňou zváracieho materiálu, aby ste sa vyhli koncentrácii napätia.
3. Studená trhlina
Vyskytuje sa hlavne vo vysoko, stredne uhlíkovej oceli, nízko, stredne legovanej oceli pri zváraní tepelne ovplyvnenou zónou, ale v niektorých kovoch, ako sú niektoré ultravysokopevné ocele, titán a titánové zliatiny atď. Niekedy dochádza aj k praskaniu za studena vo zvare. Vo všeobecnosti sú tendencia tvrdnutia ocele, obsah vodíka a rozloženie zvarových spojov, ako aj spoje vystavené stavu obmedzujúceho napätia, tromi hlavnými faktormi zvárania ocele s vysokou pevnosťou na vytváranie studených trhlín. Martenzitická organizácia vytvorená po zváraní pôsobením elementárneho vodíka spolu s ťahovým napätím vznikajú studené trhliny. Jeho tvorba je vo všeobecnosti cez kryštál alebo pozdĺž kryštálu. Studené trhliny sa vo všeobecnosti kategorizujú ako trhliny na nohách, trhliny pod zvarom a trhliny v koreni.
Prevencia a kontrola trhlín za studena môže spočívať v chemickom zložení obrobku, výbere zváracích materiálov a procesných opatreniach v troch aspektoch. Mali by ste sa pokúsiť vybrať materiály s nižším uhlíkovým ekvivalentom; prídavné materiály na zváranie by sa mali zvoliť s elektródami s nízkym obsahom vodíka, zvary by mali byť prispôsobené nízkej pevnosti, pre vysokú tendenciu materiálu k praskaniu za studena možno zvoliť aj prídavné materiály na austenitické zváranie; primeraná kontrola energie linky, predohrevu a následného tepelného spracovania má zabrániť a kontrolovať praskanie za studena v procesných opatreniach.
Pri výrobe zvárania v dôsledku použitia ocele, zváracích materiálov, rôznych typov konštrukcií, ocele, ako aj pri konštrukcii rôznych špecifických podmienok, môžu existovať rôzne formy studených trhlín. To hlavné, s čím sa však pri výrobe často stretávame, je oneskorené praskanie.

Existujú tri formy oneskoreného praskania:
(1) Trhliny zvarovej špičky – Tento typ trhlín vzniká na spojení základného kovu a zvaru a je tu zjavná oblasť koncentrácie napätia. Smer trhliny je často rovnobežný so zvarovým kanálom, vo všeobecnosti začína od povrchu zvarovej špičky až po hĺbku základného materiálu.
(2) Trhliny pod zvarovým kanálom - táto trhlina sa často vyskytuje pri tendencii tvrdnutia, vyššom obsahu vodíka v tepelne ovplyvnenej oblasti zvaru. Vo všeobecnosti je smer trhliny rovnobežný s líniou fúzie.
(3) koreňová trhlina - táto trhlina je bežnejšou formou oneskoreného praskania, vyskytuje sa hlavne v prípade vyššieho obsahu vodíka a nedostatočnej teploty predohrevu. Tento typ trhlín je podobný prasklinám po zvare a vzniká v časti zvaru, kde je najväčšia koncentrácia napätia v koreni zvaru. Koreňové trhliny sa môžu vyskytnúť v hrubozrnnej časti tepelne ovplyvnenej zóny alebo vo zvarovom kove.
Tendencia tvrdnutia akosti ocele, obsah vodíka vo zvarovom spoji a jeho rozloženie, ako aj stav spoja vystaveného obmedzujúcim tlakom sú tri hlavné faktory, ktoré pri zváraní vysokopevnostnej ocele vytvárajú trhliny za studena. Tieto tri faktory spolu súvisia a za určitých podmienok sa navzájom posilňujú.
Tendencia tvrdnutia ocele je určená hlavne chemickým zložením, hrúbkou plechu, procesom zvárania a podmienkami chladenia. Pri zváraní, čím väčšia je tendencia tvrdnutia ocele, tým väčšia je pravdepodobnosť vzniku trhlín. Prečo kalenie ocele spôsobuje praskanie? Dá sa to zhrnúť do nasledujúcich dvoch aspektov.
a: vznik krehkej organizácie tvrdého martenzitu - martenzit je uhlík v ɑ železom presýtenom pevnom roztoku, v mriežke existujú atómy uhlíka s intersticiálnymi atómami, takže atómy železa sa vychyľujú z rovnovážnej polohy, v mriežke dochádza k veľkej aberácii, čo má za následok organizácia v stvrdnutom stave. Najmä v podmienkach zvárania je teplota ohrevu v blízkosti oblasti švu veľmi vysoká, takže rast austenitových zŕn nastáva vážne, keď sa pri rýchlom ochladzovaní hrubý austenit premení na hrubý martenzit. Z teórie pevnosti kovov môže byť známe, že martenzit je krehká a tvrdá organizácia, výskyt lomu spotrebuje menej energie, preto sa zvarové spoje s prítomnosťou martenzitu, trhliny ľahko tvoria a rozširujú.
b: Kalením sa vytvorí viac mriežkových defektov - Veľký počet mriežkových defektov sa vytvorí, keď je kov vystavený tepelne nevyváženým podmienkam. Tieto mriežkové defekty sú najmä vačky a dislokácie. So zvyšovaním tepelného napätia vo zváranej tepelne ovplyvnenej zóne sa v podmienkach napätia a tepelnej nerovnováhy budú vakancie aj dislokácie presúvať a zhromažďovať, a keď ich koncentrácia dosiahne určitú kritickú hodnotu, vytvorí sa zdroj trhlín. Pri pokračujúcom pôsobení napätia bude expanzia prebiehať nepretržite a vytvárať makroskopické trhliny.
Vodík je jedným z dôležitých faktorov spôsobujúcich praskanie za studena pri zváraní vysokopevnej ocele a má vlastnosť oneskorenia, preto sa v mnohých literatúrach oneskorené praskanie spôsobené vodíkom nazýva "vodíkové praskanie". Experimentálne štúdie preukázali, že čím vyšší je obsah vodíka vo vysokopevnostných oceľových zvarových spojoch, tým väčšia je náchylnosť na praskanie, keď lokálny obsah vodíka dosiahne určitú kritickú hodnotu, začnú sa objavovať trhliny a táto hodnota sa nazýva kritický vodík. obsah trhlín [H]cr.
Rôzne hodnoty praskania ocele za studena [H]cr sú rôzne, súvisia s chemickým zložením ocele, ocele, teplotou predhrievania a podmienkami chladenia.
1: Pri zváraní sú príčinou obohatenia zvaru vodíkom vlhkosť zváracieho materiálu, hrdza a olej na skosení zvaru a okolitá vlhkosť. Vo všeobecnosti je množstvo vodíka v základnom materiáli a drôte veľmi malé, pričom vlhkosť v povrchovej vrstve elektródy a vlhkosť vo vzduchu nemožno ignorovať a stávajú sa hlavným zdrojom obohacovania vodíkom.
2: Vodík v rôznych organizáciách kovov v rozpustnosti a difúznej kapacite je odlišný, rozpustnosť vodíka v austenite je oveľa väčšia ako rozpustnosť feritu. Preto pri zváraní z prechodu austenitu na ferit dochádza k náhlemu poklesu rozpustnosti vodíka. Zároveň je rýchlosť difúzie vodíka opačná, prechod z austenitu na ferit sa náhle zvýšil.
Pri zváraní pri vysokých teplotách bude v roztavenom kúpeli rozpustené veľké množstvo vodíka, v následnom procese ochladzovania a tuhnutia sa v dôsledku prudkého poklesu rozpustnosti snaží vodík unikať, no kvôli ochladzovaniu je veľmi rýchly, takže vodík príliš neskoro uniká a zadržiava sa vo zvarovom kove pri tvorbe difúzneho vodíka.

4. Laminárne trhanie
Ide o vnútorné nízkoteplotné praskanie. Obmedzené na základný kov hrubého plechu alebo zvaru tepelne ovplyvnenej zóny, väčšinou sa vyskytuje v spojoch typu „L“, „T“, „+“. Definovaná ako valcovaná hrubá oceľová doska pozdĺž hrúbky smeru plasticity nestačí na to, aby odolala smeru namáhania pri zváraní a vyskytla sa v základnom kove stupňovitá studená trhlina. Všeobecne v dôsledku hrubého oceľového plechu v procese valcovania, niektoré nekovové inklúzie vo vnútri ocele valcované rovnobežne so smerom valcovania pásových inklúzií, tieto inklúzie spôsobené oceľovou doskou v mechanických vlastnostiach vodivosti každého z nich. Prevenciu a kontrolu laminárneho trhania pri výbere materiálov je možné zvoliť z ušľachtilej ocele, to znamená od výberu z až po vysoký výkon oceľového plechu, môžete tiež vylepšiť tvar spoja, aby ste sa vyhli jednostrannému zvaru alebo niesť z na stranu napätia mimo skosenia.
Laminárne trhanie a praskanie za studena je odlišné, produkuje a úroveň pevnosti ocele nemá nič spoločné, hlavne s množstvom inklúzií v oceli a rozložením morfológie. Všeobecne valcovaná hrubá oceľová doska, ako je nízkouhlíková oceľ, nízkolegovaná vysokopevná oceľ a dokonca aj platňa z hliníkovej zliatiny, sa objaví v laminárnom roztrhnutí. Podľa miesta laminárneho trhania možno zhruba rozdeliť do troch kategórií:
Prvou kategóriou je tvorba laminárneho trhania vyvolaného studenými trhlinami v špičke zvaru alebo koreni zvaru v tepelne ovplyvnenej oblasti zvárania.
Druhou kategóriou je tepelne ovplyvnená zóna zvárania pozdĺž praskajúcich inklúzií, čo je najbežnejšie inžinierske laminárne trhanie.
Tretia kategória je vzdialená od tepelne ovplyvnenej zóny v základnom materiáli pozdĺž praskania inklúzií, vo všeobecnosti viac v štruktúre hrubej dosky s väčším množstvom inklúzií vločiek MnS.
Morfológia laminárneho trhania a inklúzie typu, tvaru, distribúcie, ako aj umiestnenie blízkeho vzťahu. Keď je smer valcovania pozdĺž vločkovitých inklúzií MnS dominantný, laminárne trhanie má jasný krok, keď sú silikátové inklúzie dominantné v priamke, ako napríklad inklúzie Al sú dominantné v nepravidelnom kroku.

Zváranie hrubých doskových konštrukcií, najmä spojov typu T a uhlových spojov, v tuhých obmedzených podmienkach bude kontrakcia zvaru v smere hrúbky základného materiálu, aby sa vytvorilo veľké napätie v ťahu a napätie, keď napätie presiahne plast. deformačná kapacita základného kovu, inklúzie a kovová matrica sa oddelia od kovovej matrice a dochádza k mikrotrhaniu, pri namáhaní naďalej hrá úlohu hrot trhliny pozdĺž roviny expanzie sa nachádzajú inklúzie, tvorba takzvaná „platforma“.
Existuje mnoho faktorov ovplyvňujúcich laminárne trhanie, najmä v nasledujúcich aspektoch:
1: nekovové inklúzie typu, množstva a rozloženia morfológie je podstatnou príčinou laminárneho trhania, je spôsobené anizotropiou ocele, mechanickými vlastnosťami zásadných rozdielov.
2: Zadržiavacie napätie v smere Z hrubostenné zvárané konštrukcie v procese zvárania, aby vydržali rôzne namáhanie v obmedzení v smere Z, zvyškové napätie a zaťaženie po zváraní, sú spôsobené mechanickými podmienkami laminárneho trhania.
3: Všeobecne sa predpokladá, že účinok vodíka je v blízkosti tepelne ovplyvnenej zóny, vyvolaný praskaním za studena, aby sa stal laminárnym trhaním, vodík je dôležitým ovplyvňujúcim faktorom.
Pretože vplyv laminárneho trhania je veľmi veľký, poškodenie je tiež veľmi vážne, preto je potrebné posúdiť náchylnosť ocele na laminárne trhanie ešte pred konštrukciou.
Bežne používané metódy vyhodnocovania sú metóda zmršťovania ťahovej časti v smere Z a metóda kritického napätia v smere Z kolíka. Aby sa predišlo laminárnemu trhaniu, zmrštenie sekcie by nemalo byť menšie ako 15 %, vo všeobecnosti dúfame, že=15 ~ 20 % je vhodné, kým 25 %, že antilaminárne trhanie bude vynikajúce.
Aby sa zabránilo laminárnemu trhaniu, mali by sa prijať opatrenia najmä z nasledujúcich aspektov:
Po prvé, rafinovaná oceľ, široko používané metódy odsírenia železa a vákuové odplynenie, možno vytaviť z obsahu síry iba {{0}},003 ~ 0,005 % ocele s ultra nízkym obsahom síry, jej zmrštenie ( Smer Z) môže dosiahnuť 23 ~ 25%.
Po druhé, kontrola formy sulfidových inklúzií spočíva v premene MnS na iné prvky sulfidu, takže je ťažké ho predlžovať pri valcovaní za tepla, čím sa znižuje anizotropia. V súčasnosti sú široko používanými pridanými prvkami vápnik a prvky vzácnych zemín. S vyššie uvedeným spracovaním môže byť oceľ vyrobená so zmrštením sekcie v smere Z o 50 až 70 %, aby odolala vrstvenému trhaniu oceľového plechu.
Po tretie, z hľadiska predchádzania laminárnemu trhaniu je proces navrhovania a konštrukcie zameraný hlavne na zabránenie namáhaniu v smere Z a koncentrácii napätia a konkrétne opatrenia sú uvedené v nasledujúcom príklade:
(1) by sa mal snažiť vyhnúť jednostrannému zvaru, namiesto obojstranného zvaru môže zmierniť namáhanie koreňovej zóny zvaru, aby sa zabránilo koncentrácii napätia.
(2) Použitie symetrických kútových zvarov s menším množstvom zvárania namiesto zvárania veľkého množstva plného zvaru cez zvar, aby sa nevytváralo nadmerné napätie.
(3) Úkos by mal byť vyrobený na strane vystavenej namáhaniu v smere Z.
(4) Pre spoje typu T je možné na priečnu platňu vopred naskladať vrstvu zváracieho materiálu s nízkou pevnosťou, aby sa zabránilo praskaniu koreňov zvaru a tiež sa zmiernilo napätie pri zváraní.
(5) Aby sa predišlo laminárnemu roztrhnutiu spôsobenému praskaním za studena, mali by sa čo najviac prijať opatrenia na zabránenie praskaniu za studena, ako je zníženie množstva vodíka, zvýšenie predhrievania a kontrola teploty medzivrstvy.