Svařovací praskliny jsou klasifikovány svou povahou do horkých trhlin, opětovného zahřátí, studených trhlin, lamelárních slz atd. Následující je podrobné vysvětlení příčin, charakteristik a metod prevence různých trhlin.
01
Horké trhliny
Během svařování se vyskytuje při vysokých teplotách, takže se nazývá horká trhlina. Vyznačuje se prasknutím podél původní hranice zrna austenitu. V závislosti na svařovaných materiálech kovu (vysoká ocel s nízkou slitinou, nerezová ocel, litina, slitina hliníku a některých speciálních kovů atd.), Se tvar, teplotní rozsah a hlavní důvody horkých trhlin liší. V současné době jsou tepelné trhliny rozděleny do tří kategorií: křišťálové trhliny, praskliny zkapalnění a polylaterální trhliny.
obrázek
(1) Krystalové trhliny
Vyskytuje se hlavně ve svarech uhlíkové oceli a nízké slitinové oceli obsahující více nečistot (obsahující vysoká S, P, C, SI) a jednofázovou austenitickou ocel, slitiny na bázi niklu a některé hliníkové slitinové svary. K tomuto druhu trhlin se vyskytuje během procesu krystalizace svařování poblíž linie Solidus. Vzhledem ke smrštění ztuhnutého kovu je zbytkový kapalný kov nedostatečný a nelze jej vyplnit v čase. Intergranulární praskání se vyskytuje pod působením stresu.
Preventivní a kontrolní opatření jsou: Pokud jde o metalurgické faktory, vhodně upravujte složení svarového kovu, zkrátí rozsah křehké teplotní zóny, kontrolujte obsah škodlivých nečistot, jako je síra, fosfor a uhlík ve svaru; Upřesněte primární zrna svařovacího kovu, tj. Vhodně přidejte MO, V, Ti, NB a další prvky; Pokud jde o technologii, lze jí zabránit předehříváním před svařováním, kontrolou energie linky, snížením omezení kloubů atd.
(2) praskliny zkapalnění poblíž oblasti švu
Je to druh mikrokracku, který praskne podél hranice austenitu. Jeho velikost je velmi malá a vyskytuje se v HAZ poblíž švy nebo mezi vrstvami. Jeho tvorba je obecně způsobena skutečností, že kov v oblasti blízkého semu nebo kovu mezi svařovacími švy během svařování způsobuje, že eutektické složení s nízkým roztažením na hranicích zrna austenitu v těchto oblastech bude přemístěno při vysokých teplotách. Pod působením tahového napětí tvoří eustetické složení s nízkým roztahováním intergranulární trhliny zkapalnění praskliny.
Opatření prevence a kontroly pro tento druh trhliny jsou v podstatě stejná jako opatření pro křišťálové trhliny. Zejména v metalurgii je velmi efektivní snížit obsah eutektických prvků s nízkým tahem, jako je síra, fosfor, křemík a boron; Z hlediska technologie může snížit energii linky a snížit konkávitu fúzní linie v roztaveném bazénu.
(3) Polygonální trhliny
Je to způsobeno nízkou plasticitou při vysokých teplotách během tvorby polygonů. Tento druh trhliny není běžný a jeho preventivní a kontrolní opatření mohou zahrnovat přidání prvků, jako je MO, W, TI atd., Aby se zvýšila polylaterální excitační energie.
02
Opětovné ohřev
Obvykle se vyskytuje u určitých typů oceli a slitiny s vysokou teplotou obsahující prvky posilování srážení (včetně vysokopevních ocelí s nízkým obsahem pevnosti, pearlitických tepelně rezistentních ocelí, slitin s vysokou teplotou a některých austenitických nerezových ocelích). Po svařování nebyly nalezeny žádné trhliny. Místo toho došlo během procesu tepelného zpracování trhlin. Opakující se praskliny se vyskytují v přehřátém hrubozrnném částech svařovací zóny postižené teplem a jejich směr je expandovat podél hranic hrubozrnného zrna z austenitu fúzní linie.
Pokud jde o výběr materiálu, aby se zabránilo opětovným ohřevům, lze použít jemnozrnnou ocel. Pokud jde o technologii, používejte menší lineární energii, použijte vyšší teplotu předehřívání a následná opatření a použijte nízko odpovídající svařovací materiály, abyste se vyhnuli koncentraci napětí.
03
studená trhlina
Vyskytuje se hlavně ve svařovací zóně postižené teplem s vysokou a středně uhlíkovou ocelí, nízkou a středně slitinovou ocelí, ale někdy se v některých kovech vyskytují také studené trhliny, jako jsou některé ultra vysokou pevnou ocelí, titanové a titanové slitiny. Obecně platí, že tendence o kalení typu oceli, obsah vodíku a distribuce svařovaného kloubu a stav napětí kloubu jsou tři hlavní faktory, které způsobují chladné trhliny při svařování vysoce pevné oceli. Pod působením vodíkového prvku a tahového napětí se struktura martenzitu vytvořila po svařování za studena. Jeho tvorba je obecně transgranulární nebo intergranulární. Studené trhliny jsou obecně rozděleny na praskliny svařovací špičky, praskliny svaru a kořenových trhlin.
Prevence a kontrolu trhlin za studena může začít ze tří aspektů: chemické složení obrobku, výběr svařovacích materiálů a procesní opatření. Materiály s nižšími ekvivalenty uhlíku by měly být použity co nejvíce; Jako svařovací materiály by měly být používány elektrody s nízkým hydrogenem a pro svary by se mělo používat s nízkou pevností. Austenitické svařovací materiály mohou být také použity pro materiály s vysokou tendencí na studené praskání; Lineární energie, předehřívání a pohřetí by měly být přiměřeně kontrolovány. Tepelné ošetření je procesní opatření k zabránění praskání za studena.
Při svařovací výrobě, kvůli různým použitým typům oceli a svařovacích materiálů, se může objevit různé formy chladicích trhlin. Při výrobě se však vyskytuje hlavně zpožděné praskání.
Zpožděné praskání přichází ve třech formách:
(1) Třetí cracka svaru-tento typ trhliny pochází z rozhraní mezi základním kovem a svarem a má zjevné umístění koncentrace napětí. Směr praskliny je často rovnoběžný s svařovací korálkem a obecně začíná od povrchu svařovací špičky a rozšiřuje se do hloubky základního kovu.
(2) praskliny pod svařovací korálkem - tento druh trhliny se často vyskytuje ve svařovací zóně postižené teplem s velkou tendencí kalení a vysokým obsahem vodíku. Obecně je směr trhliny rovnoběžný s fúzní linií.
(3) Kořenová trhlina - Tento typ trhliny je běžnou formou zpožděné trhliny, která se vyskytuje hlavně, když je obsah vodíku vysoký a teplota předehřívání je nedostatečná. Tento typ trhliny je podobný trhlině na svarové špičce a pochází z kořene svaru, kde je koncentrace napětí největší. Kořenové trhliny se mohou vyskytnout v hrubozrnném segmentu tepelné zóny nebo ve svařovacím kovu.
Tvrdící tendenci typu oceli, obsah vodíku a distribuce svařovaného kloubu a stav napětí kloubu jsou tři hlavní faktory, které způsobují chladné trhliny během svařování vysoce pevné oceli. Tyto tři faktory jsou za určitých podmínek vzájemně propojeny a vzájemně posilují.
Tvrdící tendence typů oceli je určována hlavně chemickým složením, tloušťkou desky, procesem svařování a podmínkami chlazení. Při svařování, čím větší je tendence typu oceli, tím snazší je produkovat trhliny. Proč ocel praskne po ztuhnutí? Lze jej shrnout do následujících dvou aspektů:
(1) Tvorba křehké a tvrdé martenzitové struktury - Martensite je nasyceným pevným roztokem uhlíku v železe. Atomy uhlíku existují jako intersticiální atomy v krystalové mřížce, což způsobuje, že se atomy železa odchylují od rovnovážné polohy a změny krystalové mřížky. Velké zkreslení způsobuje, že tkáň je v tvrdém stavu. Zejména za podmínek svařování je teplota zahřívání v oblasti blízkého semu velmi vysoká, což způsobuje vážně růst zrna austenitu. Když se rychle ochladí, hrubý austenit se transformuje na hrubý martenzitu. Z teorie síly kovů může být známo, že martensite je křehká a tvrdá struktura, která při zlomenině spotřebovává méně energie. Proto, když Martensite existuje ve svařovaném kloubu, praskliny se snadno tvoří a expandují.
(2) Kalení vytvoří více defektů mřížky - kov bude za podmínek tepelné nerovnováhy tvořit velké množství defektů mřížky. Tyto defekty mřížky jsou hlavně volná místa a dislokace. Jak se tepelný napětí ve svařovací zóně postižené teplem zvyšuje, volná místa a dislokace se pohybují a shromažďují za podmínek stresu a tepelné nerovnováhy. Když jejich koncentrace dosáhne určité kritické hodnoty, vytvoří se zdroje trhlin. Při pokračujícím působení stresu se makroskopické trhliny budou i nadále rozšiřovat a formovat.
Vodík je jedním z důležitých faktorů způsobujících chladné trhliny při svařování oceli s vysokou pevností a má zpožděné vlastnosti. V mnoha dokumentech se proto zpožděné trhliny způsobené vodíkem nazývají „praskání vyvolané vodíkem“. Experimentální studie prokázaly, že čím vyšší je obsah vodíku ve vysoce pevných ocelových svařovaných kloubech, tím větší je citlivost na trhliny. Když obsah vodíku v místní oblasti dosáhne určité kritické hodnoty, začnou se objevovat trhliny. Tato hodnota se nazývá kritická hodnota pro generování trhlin. Obsah vodíku [h] Cr.
Hodnota [H] CR crackingu v různých ocelích je odlišná a souvisí s chemickým složením, pevností oceli, předehřívací teplotou a podmínkami chlazení oceli.
(1) Během svařování jsou vlhkost ve svařovacím materiálu, rez, olejové skvrny na drážce svařování a vlhkost prostředí jsou příčinou svarů bohatých na vodík. Za normálních okolností je množství vodíku v základním kovu a svařovacím drátu velmi malé, ale vlhkost v elektrodovém povlaku a vlhkost ve vzduchu nelze ignorovat a stát se hlavním zdrojem hydrogenace.
(2) Schopnosti rozpouštění a difúze vodíku v různých kovových strukturách jsou odlišné. Rozpustnost vodíku v austenitu je mnohem větší než u feritu. Proto během přechodu z austenitu na ferit během svařování se rozpustnost vodíku náhle snižuje. Současně je rychlost difúze vodíku právě naopak a náhle se zvyšuje při přeměně z austenitu na ferit.
Pod působením vysoké teploty během svařování bude v roztaveném bazénu rozpuštěno velké množství vodíku. Během následného procesu chlazení a tuhnutí, v důsledku prudkého snížení rozpustnosti, vodík unikne co nejvíce, ale vzhledem k rychlému chlazení nebude mít vodík čas na útěk. Zůstává ve svařovacím kovu za vzniku difúzního vodíku.
04
Lamelární slza
Je to vnitřní praskání s nízkou teplotou. Je omezena na základní zónu postiženého teplem kovového nebo svaru tlustých desek a většinou se vyskytuje v kloubech typu „L“, „T“ a „+“. Je definována jako studená trhlina, která se vyskytuje v základním materiálu, protože plasticita válcované tlusté ocelové desky ve směru tloušťky nestačí k odolání odolat napětí svařování v tomto směru. Obecně je to proto, že během procesu válcování hustých ocelových desek jsou některé nekovové inkluze do oceli váleny do inkluzí ve tvaru pásu rovnoběžně se směrem válcování. Tyto inkluze způsobují anizotropní vodivost v mechanických vlastnostech ocelové desky. Chcete-li zabránit lamelovému trhání, můžete použít rafinovanou ocel při výběru materiálu, tj. Použití ocelových desek s vysokým výkonem Z. Můžete také vylepšit konstrukci kloubu, abyste se vyhnuli jednostranným svarům nebo vyrábějí drážky na boku, které nese napětí směrem k.
Lamelární trhání se liší od praskání studených. Jeho výskyt nemá nic společného s úrovní pevnosti typu oceli, ale souvisí hlavně s množstvím zahrnutí a tvarem distribuce do oceli. Obecně se mohou na válcované ocelové destičky vyskytnout lamelární slzy, jako je nízkohlíková ocel, vysoká ocel s nízkou slitinou a dokonce i destičky z hliníku. Lamelární slzy lze zhruba rozdělit do tří kategorií podle jejich umístění:
Prvním typem je lamelární roztržení vyvolané chladnými trhlinami ve svarové špičce nebo kořen svaru ve svařovací zóně.
Druhým typem je praskání inkluze podél svařovacího tepla ovlivněného zóny, což je nejběžnější lamelární slza v inženýrství.
Třetí typ praskání inkluze do základního kovu od zóny ovlivněného teplem se obecně vyskytuje v tlustých strukturách destiček s více inkluzemi MNS vločky.
obrázek
Forma lamelárního roztržení úzce souvisí s typem, tvarem, distribucí a umístěním inkluzí. Když jsou veškeré inkluze MNS dominantní podél směru válcování, lamelární roztržení má jasný tvar kroku, když dominují inkluze křemičitany, je lineární a když jim dominuje inkluze AL, je to nepravidelné. Vystupoval.
Při svařovacích strukturách tlustých destiček, zejména k kloubům ve tvaru T a rohových kloubů, pod pevnými omezeními, zmenšení svaru způsobí velké napětí v tahu a napětí ve směru tloušťky základního kovu. Když napětí překročí plasticitu základního kovu, když dojde k deformační schopnosti, inkluze a kovová matrice se oddělí a dojde k mikrokamům. Pod pokračujícím působením stresu se špičky trhlin rozšíří podél letadla, kde jsou umístěny inkluze a vytvoří tzv. Platforma “.
Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují lamelární slzy, zejména včetně následujících aspektů:
(1) Typ, kvantita a distribuční forma nekovových inkluzí je nezbytnou příčinou lamelárního roztržení. Je to základní důvod pro anizotropii a mechanické vlastnosti oceli.
(2) Zasazení změru Z-směr
Svařované struktury s tlustými stěnami nesou různé napětí z-směr, zbytkové napětí a zatížení po svařování, což jsou mechanické podmínky, které způsobují lamelární trhání.
(3) Vliv vodíku
Obecně se předpokládá, že vodík je důležitým faktorem ovlivňujícím lamelární trhání vyvolané prasknutím za studena poblíž tepelné zóny.
Protože lamelové trhání má velký dopad a nebezpečí jsou velmi vážná, je nutné posoudit citlivost oceli na lamelární trhání před konstrukcí.
Mezi běžně používané metody hodnocení zahrnují zmenšení plochy tahu Z a metoda kritického napětí v tahu z-směru. Aby se zabránilo lamelárnímu trhání, mělo by být smršťování plochy nejméně 15%. Obecně se očekává, že bude 15 ~ 20%. Když je 25%, lamelární odolnost proti trhům je považována za vynikající.
Aby se zabránilo lamelárnímu roztržení, měla by být opatření přijata hlavně z následujících aspektů:
(1) Rafinovaná ocel
Metoda včasné odsulfurizace roztaveného železa a vakuového odplyňování lze široce používat k rozptýlení ultra nízké síry s obsahem síry pouze 0.
(2) Řídit formu inkluze sulfidu
Proměňuje MNS na sulfidy jiných prvků, což ztěžuje protažení během válcování tepl, čímž se snižuje anizotropii. V současné době široce používané aditivní prvky jsou prvky vápníku a vzácných zemin. Ocel ošetřený tak, jak je uvedeno výše, může produkovat ocelové destičky odolné proti slzám se zmenšením směru Z 50 až 70%.
(3) Z pohledu prevence lamelárního roztržení je proces návrhu a konstrukce hlavně proto, aby se zabránilo napětí směru Z a koncentraci napětí. Specifická opatření jsou následující:
1) Nejedná se o jednostranné svary by se mělo zabránit co nejvíce. Použití bilaterálních svarů místo toho může zmírnit stresový stav v kořenové zóně svaru a zabránit koncentraci stresu.
2) Použijte symetrické svary filet s malým množstvím svařování namísto plnohodnotných svarů s velkým množstvím svařování, abyste zabránili nadměrnému stresu.
3) Zkosení by mělo být vyrobeno na straně, která nese napětí směrem k.
4) U kloubů ve tvaru písmene T může být vrstva svařovacího materiálu s nízkou pevností předem pásem na vodorovné desce, aby se zabránilo kořenovým trhlinám svařování a také usnadnilo svařovací kmen.
5) Aby se zabránilo lamelárnímu trhání způsobenému prasknutím nachlazení, měla by být přijata některá opatření k zabránění popraskání chladu, jako je snížení množství vodíku, přiměřené zvýšení předehřátí, kontrolu teploty mezivrstvy atd.
