Uvod u nekoliko vrsta zavarenih pukotina

Pukotine nastale zavarivanjem po svojoj prirodi do točaka mogu se podijeliti na vruće pukotine, pukotine od ponovnog zagrijavanja, hladne pukotine, laminirano kidanje i tako dalje. Slijede samo uzroci raznih pukotina, karakteristike i metode prevencije za specifičnu razradu.
1. Toplinske pukotine
Nastaje pri visokim temperaturama tijekom zavarivanja, tzv. toplinsko pucanje, koje je karakterizirano pucanjem duž izvornih granica austenitnih zrna. Prema materijalu metala zavara (niskolegirani čelik visoke čvrstoće, nehrđajući čelik, lijevano željezo, legure aluminija i neki posebni metali, itd.), Oblik toplinskog pucanja, raspon temperature i glavni razlog također su različiti. Trenutačno se toplinske pukotine dijele u tri glavne kategorije kao što su kristalizacijske pukotine, pukotine likvefakcije i multilateralne pukotine.
(1) kristalizacijske pukotine uglavnom se proizvode u ugljičnom čeliku koji sadrži više nečistoća, niskolegiranom čeličnom zavaru (sadrži S, P, C, Si je visok) i jednofaznom austenitnom čeliku, legurama na bazi nikla i nekim zavarenim spojevima od aluminijskih legura. Ova pukotina je u procesu zavarivanja kristalizacije, u blizini linije čvrste faze, zbog skrućivanja kontrakcije metala, preostali tekući metal je nedovoljan, ne može se dodati na vrijeme, pod djelovanjem stresa nastaje duž kristalnog pucanja.
Preventivne mjere su: u metalurškim čimbenicima odgovarajuća prilagodba sastava metala zavara, skratiti raspon temperaturne zone krhkosti radi kontrole zavara u sumporu, fosforu, ugljiku i drugim štetnim nečistoćama; pročistiti zrnatost metala šava, odnosno odgovarajući dodatak elemenata kao što su Mo, V, Ti, Nb itd.; u smislu tehnologije, može se prethodno zagrijati prije zavarivanja, kontrolirati liniju energije, smanjiti ograničenja spojeva i druge aspekte za sprječavanje i kontrolu.
(2) Likvefakcijska pukotina u zoni blizu šava je vrsta mikropukotine koja puca duž granice zrna austenita, koja je vrlo male veličine i javlja se u zoni blizu šava ZUT-a ili međusloja. Njegov je uzrok općenito zbog zavarivanja metala blizu područja šava ili metala međusloja zavara, na visokim temperaturama tako da se ta područja granica austenitnih zrna na eutektičkim sastojcima s niskim talištem ponovno rastale, pod djelovanjem vlačnog naprezanja duž međuzrna austenita pucanje i stvaranje pukotina likvefakcije.
Ova vrsta mjera za sprječavanje i kontrolu pukotina i kristalizacijskih pukotina u osnovi su iste. Posebno u metalurgiji, što je više moguće za smanjenje sadržaja sumpora, fosfora, silicija, bora i drugih eutektičkih elemenata s niskim talištem, vrlo je učinkovito; u procesu, možete smanjiti energiju linije, smanjiti konkavnost linije taljenja bazena taline.
(3) Poligonizacijske pukotine nastaju zbog vrlo niske plastičnosti pri visokim temperaturama tijekom nastanka poligonizacije. Ova pukotina nije uobičajena, a mjere njezine prevencije i kontrole mogu se dodati u zavar kako bi se poboljšala energija pobude poligonizacije elemenata kao što su Mo, W, Ti, itd.
2. Ponovno zagrijavanje pukotina
Obično se pojavljuje u nekim elementima za ojačavanje taloženjem od čelika i visokotemperaturnih legura (uključujući niskolegirani čelik visoke čvrstoće, perlitni čelik otporan na toplinu, taložno ojačane legure za visoke temperature, kao i neki austenitni nehrđajući čelik), nisu pronašli pukotine nakon zavarivanja, ali u procesu toplinske obrade pukotine. Pukotine uslijed ponovnog zagrijavanja nastaju u zoni utjecaja topline zavara pregrijanih grubih kristalnih dijelova, čiji je smjer duž linije taljenja proširenja granice grubih kristalnih zrna austenita.
Sprječavanje i kontrola pucanja uslijed ponovnog zagrijavanja Od odabira materijala možete odabrati fino zrnati čelik. Što se tiče procesa, odaberite manju linijsku energiju, odaberite višu temperaturu predgrijanja i s kasnijim mjerama topline odaberite materijal za zavarivanje s niskom podudarnošću kako biste izbjegli koncentraciju naprezanja.
3. Hladna pukotina
Uglavnom se javlja u visoko, srednje ugljičnom čeliku, nisko, srednje legiranom čeliku za zavarivanje u zoni utjecaja topline, ali i kod nekih metala, kao što su neki čelici ultravisoke čvrstoće, titana i titanovih legura, itd. Ponekad dolazi i do hladnih pukotina u zavaru. Općenito, tendencija otvrdnjavanja vrste čelika, sadržaj vodika i raspodjela zavarenih spojeva, kao i spojevi koji su podvrgnuti stanju ograničavajućeg naprezanja tri su glavna čimbenika zavarivanja čelika visoke čvrstoće za stvaranje hladnih pukotina. Martenzitna organizacija nastala nakon zavarivanja pod djelovanjem elementarnog vodika, zajedno s vlačnim naprezanjem, stvaraju hladne pukotine. Njegovo formiranje je općenito kroz kristal ili duž kristala. Hladne pukotine općenito se kategoriziraju kao pukotine na prstima, pukotine ispod zavara i pukotine u korijenu.
Sprječavanje i kontrola hladnih pukotina može se temeljiti na kemijskom sastavu obratka, izboru materijala za zavarivanje i procesnim mjerama u tri aspekta. Treba pokušati odabrati materijale s nižim ekvivalentom ugljika; dodatke za zavarivanje treba odabrati s elektrodama s niskim sadržajem vodika, zavare treba uskladiti s niskom čvrstoćom, za visoku tendenciju hladnog pucanja materijala također se mogu odabrati austenitni dodatci za zavarivanje; razumna kontrola linijske energije, predgrijavanja i naknadne toplinske obrade je spriječiti i kontrolirati hladno pucanje procesnih mjera.
U zavarivačkoj proizvodnji zbog upotrebe čelika, materijala za zavarivanje, različitih vrsta konstrukcija, čelika, kao i konstrukcija različitih specifičnih uvjeta, mogu postojati različiti oblici hladnih pukotina. Međutim, glavna stvar koja se često susreće u proizvodnji je odgođeno pucanje.

Postoje tri oblika odgođenog pucanja:
(1) Pukotine vrha zavara - Ova vrsta pukotine nastaje na spoju osnovnog metala i zavara, a postoji očito područje koncentracije naprezanja. Smjer pukotine često je paralelan s kanalom zavara, općenito počevši od površine vrha zavara do dubine osnovnog materijala.
(2) Pukotine ispod zavarenog kanala - ove se pukotine često javljaju u tendenciji otvrdnjavanja, većeg sadržaja vodika u zoni utjecaja topline zavara. Općenito, smjer pukotine je paralelan s linijom taljenja.
(3) pukotina korijena - ova pukotina je češći oblik odgođenog pucanja, uglavnom se javlja u slučaju većeg sadržaja vodika i nedovoljne temperature predgrijavanja. Ova vrsta pukotine slična je pukotinama vrha zavara i nastaje u dijelu zavara gdje je koncentracija naprezanja najveća u korijenu zavara. Korijenske pukotine mogu se pojaviti u dijelu grubog zrna u zoni utjecaja topline ili u metalu zavara.
Sklonost kaljenju vrste čelika, sadržaj vodika u zavarenom spoju i njegova raspodjela, kao i stanje spoja izloženog steznom naprezanju tri su glavna čimbenika koji stvaraju hladne pukotine pri zavarivanju čelika visoke čvrstoće. Ova su tri čimbenika međusobno povezana i pod određenim uvjetima međusobno se osnažuju.
Sklonost kaljenju vrste čelika uglavnom je određena kemijskim sastavom, debljinom ploče, postupkom zavarivanja i uvjetima hlađenja. Kod zavarivanja, što je veća tendencija otvrdnjavanja vrste čelika, veća je vjerojatnost stvaranja pukotina. Zašto kaljenje čelika uzrokuje pucanje? Može se sažeti u sljedeća dva aspekta.
a: stvaranje krhke tvrde martenzitne organizacije - martenzit je ugljik u ɑ prezasićenoj čvrstoj otopini željeza, atomi ugljika s intersticijskim atomima postoje u rešetki, tako da atomi željeza odstupaju od ravnotežnog položaja, rešetka prolazi kroz veliku aberaciju, što rezultira organizacija u stvrdnutom stanju. Posebno u uvjetima zavarivanja, u blizini područja šava temperatura zagrijavanja je vrlo visoka, tako da dolazi do ozbiljnog rasta zrna austenita, kada se grubi austenit transformira u grubi martenzit brzim hlađenjem. Iz teorije čvrstoće metala može se znati da je martenzit krta i tvrda organizacija, pojava loma će potrošiti manje energije, stoga se u zavarenim spojevima s prisutnošću martenzita lako formiraju i šire pukotine.
b: Stvrdnjavanje će stvoriti više defekata rešetke - Velik broj defekata rešetke nastaje kada je metal podvrgnut toplinski neuravnoteženim uvjetima. Ovi defekti rešetke su uglavnom prazna mjesta i dislokacije. S porastom toplinskog naprezanja u zoni toplinskog utjecaja zavara, u uvjetima naprezanja i toplinske neravnoteže, i praznine i dislokacije će se pomicati i skupljati, a kada njihova koncentracija dosegne određenu kritičnu vrijednost, formirat će se izvor pukotine. Pod kontinuiranim djelovanjem naprezanja, ekspanzija će se događati kontinuirano i stvarati makroskopske pukotine.
Vodik je jedan od važnih čimbenika koji uzrokuje hladno pucanje kod zavarivanja čelika visoke čvrstoće i ima karakteristiku kašnjenja, stoga se u mnogim literaturama odgođeno pucanje uzrokovano vodikom naziva "vodikovo pucanje". Eksperimentalne studije su dokazale da što je veći sadržaj vodika u zavarenim spojevima čelika visoke čvrstoće, to je veća osjetljivost na pucanje, kada lokalni sadržaj vodika dosegne određenu kritičnu vrijednost, pukotine će se početi pojavljivati, a ta se vrijednost naziva kritični vodik sadržaj pukotina [H]kr.
Različite vrijednosti [H]cr hladnog pucanja čelika su različite, povezane su s kemijskim sastavom čelika, čelikom, temperaturom predgrijavanja i uvjetima hlađenja.
1: Prilikom zavarivanja, vlaga u materijalu za zavarivanje, hrđa i ulje na kosini zavarenog spoja i vlažnost okoline uzroci su obogaćivanja vodika u zavarenom spoju. Općenito, količina vodika u osnovnom materijalu i žici je vrlo mala, dok se vlaga u topivoj kožici elektrode i vlaga u zraku ne mogu zanemariti, te postaju glavni izvor obogaćivanja vodikom.
2: Vodik u različitim metalnim organizacijama u topljivosti i difuzijskoj sposobnosti je različit, vodik u austenitu topljivost je mnogo veća od topljivosti ferita. Stoga, kod prijelaza iz austenita u ferit dolazi do naglog pada topljivosti vodika. U isto vrijeme, brzina difuzije vodika je suprotna, prijelaz iz austenita u ferit naglo se povećao.
Zavarivanjem na visokim temperaturama bit će velika količina vodika otopljenog u bazenu rastaljevine, u naknadnom procesu hlađenja i skrućivanja, zbog naglog smanjenja topljivosti, vodik pokušava pobjeći, ali jer je hlađenje vrlo brzo, tako da vodik prekasno izlazi i zadržava se u metalu šava u stvaranju difuzijskog vodika.

4. Laminarno suzenje
Je li unutarnje niskotemperaturno pucanje. Ograničeno na osnovni metal debele ploče ili zavarene zone pod utjecajem topline, uglavnom se pojavljuje u spojevima tipa "L", "T", "+". Definirano kao valjana debela čelična ploča duž debljine smjera plastičnosti nije dovoljna da izdrži smjer kontrakcije zavarivanja i dogodila se u osnovnom metalu od koraka poput hladne pukotine. Općenito zbog debele čelične ploče u procesu valjanja, neke nemetalne inkluzije unutar čelika valjane paralelno sa smjerom valjanja trakastih inkluzija, te inkluzije uzrokovane čeličnom pločom u mehaničkim svojstvima vodljivosti svake. Sprječavanje i kontrola laminarnog kidanja u odabiru materijala može se odabrati od rafiniranog čelika, to jest, izbor z za visoke performanse čelične ploče, također možete poboljšati oblik dizajna spoja, kako biste izbjegli jednostrano zavarivanje ili nositi z na stranu naprezanja izvan kosine.
Laminarno kidanje i hladno pucanje su različiti, proizvode i razina čvrstoće čelika nema nikakve veze, uglavnom s količinom inkluzija u čeliku i distribucijom morfologije. Općenito valjana debela čelična ploča, kao što je čelik s niskim udjelom ugljika, niskolegirani čelik visoke čvrstoće, pa čak i ploča od aluminijske legure pojavit će se u laminarnom kidanju. Prema mjestu laminarno suzenje može se grubo podijeliti u tri kategorije:
Prva kategorija je stvaranje laminarnog kidanja izazvanog hladnim pukotinama u vrhu zavara ili korijenu zavara u zoni zavarivanja pod utjecajem topline.
Druga kategorija je zona utjecaja topline zavarivanja duž pukotina uključaka, najčešće je inženjersko laminarno kidanje.
Treća kategorija je udaljena od zone pod utjecajem topline u osnovnom materijalu duž pukotina uključaka, općenito više u strukturi debele ploče s više uključaka MnS pahuljica.
Morfologija laminarnog kidanja i inkluzije vrste, oblika, distribucije, kao i mjesta bliskog odnosa. Kada je smjer kotrljanja duž ljuspičastih inkluzija MnS dominantan, laminarno kidanje ima jasan korak, kada su silikatne inkluzije dominantne u ravnoj liniji, kao što su Al inkluzije dominantne u nepravilnom koraku.

Zavarivanje strukture debelih ploča, posebno T-tipa i kutnih spojeva, u krutim ograničenim uvjetima, kontrakcija zavara bit će u smjeru debljine osnovnog materijala kako bi se proizvelo veliko vlačno naprezanje i naprezanje, kada naprezanje premašuje plastičnost sposobnost deformacije osnovnog metala, uključci i metalna matrica će se odvojiti od metalne matrice i dolazi do mikropukotina, u stresu i dalje igra ulogu vrha pukotine duž ravnine širenja nalaze se inkluzije, formiranje takozvane "platforme".
Mnogo je čimbenika koji utječu na laminarno kidanje, uglavnom u sljedećim aspektima:
1: nemetalne inkluzije tipa, količine i distribucije morfologije je osnovni uzrok laminarnog kidanja, uzrokovano je anizotropijom čelika, mehanička svojstva temeljnih razlika.
2: Z-smjer ograničenog naprezanja Zavarene konstrukcije debelih stijenki u procesu zavarivanja kako bi izdržale različita ograničena naprezanja u Z-smjeru, zaostalo naprezanje i opterećenje nakon zavarivanja, uzrokuju ih mehanički uvjeti laminarnog kidanja.
3: Općenito se vjeruje da je učinak vodika u blizini zone utjecaja topline, izazvan hladnim pucanjem da postane laminarno kidanje, vodik je važan čimbenik utjecaja.
Budući da je utjecaj laminarnog kidanja vrlo velik, šteta je također vrlo ozbiljna, pa je prije izgradnje potrebno donijeti prosudbu o osjetljivosti čelika na laminarno kidanje.
Često korištene metode procjene su skupljanje vlačnog presjeka u Z-smjeru i metoda kritičnog naprezanja u Z-smjeru igle. Kako bi se spriječilo laminarno kidanje, skupljanje presjeka ne bi trebalo biti manje od 15%, općenito se nadamo da je=15 ~ 20% prikladno, kada je 25%, da je anti-laminarno kidanje izvrsno.
Kako bi se spriječilo laminarno kidanje, treba poduzeti mjere uglavnom sa sljedećih aspekata:
Prvo, rafinirani čelik široko korištene metode odsumporavanja željeza i vakuumsko otplinjavanje mogu se istopiti iz sadržaja sumpora od samo {{0}}.003 ~ 0,005% čelika s ultra niskim sadržajem sumpora, njegovo skupljanje presjeka ( Z smjer) može doseći 23 ~ 25%.
Drugo, kontrola oblika sulfidnih inkluzija je pretvaranje MnS u druge elemente sulfida, tako da je teško izdužiti u vrućem valjanju, čime se smanjuje anizotropija. Trenutno, široko korišteni dodani elementi su kalcij i elementi rijetke zemlje. S gornjom obradom, čelik se može proizvesti sa skupljanjem presjeka u Z-smjeru od 50 do 70% kako bi bio otporan na čeličnu laminiranu ploču.
Treće, sa stajališta sprječavanja laminarnog kidanja, proces projektiranja i konstrukcije uglavnom je izbjegavanje naprezanja u smjeru Z i koncentracije naprezanja, a specifične mjere navedene su u sljedećem primjeru:
(1) treba pokušati izbjeći jednostrani zavar, umjesto bilateralnog zavara može olakšati stanje naprezanja korijenske zone zavara, kako bi se spriječila koncentracija naprezanja.
(2) Upotreba simetričnih kutnih zavara s manje zavarivanja umjesto zavarene velike količine punog zavara kroz zavar, kako se ne bi proizvelo prekomjerno naprezanje.
(3) Kosinu treba napraviti na strani koja je izložena naprezanju u smjeru Z.
(4) Za spojeve T-tipa, sloj materijala za zavarivanje male čvrstoće može se prethodno nasložiti na poprečnu ploču kako bi se spriječile pukotine korijena zavara, a također ublažilo naprezanje pri zavarivanju.
(5) Kako bi se spriječilo laminarno kidanje uzrokovano hladnim pucanjem, treba usvojiti neke mjere za sprječavanje hladnog pucanja što je više moguće, kao što je smanjenje količine vodika, povećanje predgrijavanja i kontrola temperature međusloja.