Заваръчните пукнатини се класифицират според естеството си на горещи пукнатини, пукнатини при повторно нагряване, студени пукнатини, ламелни разкъсвания и т.н. Следва подробно обяснение на причините, характеристиките и методите за предотвратяване на различни пукнатини.
01
Горещи пукнатини
Появява се при високи температури по време на заваряване, затова се нарича гореща пукнатина. Характеризира се с напукване по протежение на оригиналната граница на аустенитното зърно. В зависимост от материалите на метала, който се заварява (нисколегирана стомана с висока якост, неръждаема стомана, чугун, алуминиева сплав и някои специални метали и др.), Формата, температурният диапазон и основните причини за горещи пукнатини също са различни. Понастоящем термичните пукнатини се разделят на три категории: кристални пукнатини, пукнатини от втечняване и полилатерални пукнатини.
картина
(1) Кристални пукнатини
Той се среща главно в заварки от въглеродна стомана и ниска сплав, съдържаща повече примеси (съдържащи високи S, P, C, Si) и еднофазна аустенитна стомана, сплави на никел и някои алуминиеви сплави. Този вид пукнатина се случва по време на процеса на кристализация на заваряване, близо до линията на Solidus. Поради свиването на втвърдения метал, остатъчният течен метал е недостатъчен и не може да бъде запълнен навреме. Междугранулярното напукване възниква под действието на стреса.
Превантивните и контролни мерки са: по отношение на металургичните фактори, подходящо регулиране на състава на заварения метал, съкращаване на обхвата на зоната на крехка температура, контрол на съдържанието на вредни примеси като сяра, фосфор и въглерод в заваръчния шев; пречистете първичните зърна на заваръчния метал, т.е. добавете по подходящ начин Mo, V, Ti, Nb и други елементи; от гледна точка на технологията, това може да бъде предотвратено чрез предварително загряване преди заваряване, контролиране на енергията на линията, намаляване на ограничаването на ставите и т.н.
(2) Пукнатини от втечняване в близост до зоната на шева
Това е вид микропукнатина, която се напуква по границата на аустенитното зърно. Размерът му е много малък и се среща в HAZ близо до шевната зона или между слоевете. Образуването му обикновено се дължи на факта, че металът в областта на близкия шев или металът между заваръчните шевове по време на заваряване причинява претопяване на нискотопимия евтектичен състав на границите на аустенитните зърна в тези зони при високи температури. Под действието на напрежението на опън нискотопимият евтектичен състав Аустенитните междукристални пукнатини образуват пукнатини на втечняване.
Мерките за предотвратяване и контрол на този вид пукнатини са основно същите като тези за кристални пукнатини. Особено в металургията е много ефективно да се намали възможно най-много съдържанието на нискотопими евтектични елементи като сяра, фосфор, силиций и бор; от гледна точка на технологията, той може да намали енергията на линията и да намали вдлъбнатината на линията на синтез в разтопения басейн.
(3) Многоъгълни пукнатини
Причинява се от ниската пластичност при високи температури по време на образуването на многоъгълници. Този вид пукнатина не е често срещан и неговите мерки за предотвратяване и контрол могат да включват добавяне на елементи като MO, W, TI и др. Към заваряването за увеличаване на енергията на полилатерално възбуждане.
02
претопляне на пукнатина
Обикновено се среща при определени видове стомана и високотемпературни сплави, съдържащи елементи за укрепване на валежите (включително стомани с висока якота с ниско съдържание на топло, устойчиви на топлин, устойчиви на топлота, сплави с висока температура и някои аустенитни неръждаеми стомани). След заваряване не са открити пукнатини. Вместо това се появяват пукнатини по време на процеса на обработка на топлината. Повдигнатите пукнатини се появяват в прегрятите груби части на заваръчната топлинна зона, а тяхната посока е да се разширят по границите на зърненото зърно на аустенита на линията на синтез.
По отношение на избора на материал за предотвратяване на пукнатини при повторно нагряване може да се използва финозърнеста стомана. По отношение на технологията, използвайте по-малка линейна енергия, използвайте по-висока температура на предварително нагряване и последващи мерки за нагряване и използвайте материали за заваряване с ниско съвпадение, за да избегнете концентрацията на напрежение.
03
студен крек
Той се среща главно в зоната на заваръчната топлина на високата и средната въглеродна стомана, ниската и средната сплав, но понякога студените пукнатини се появяват и при заварки в някои метали, като някои ултра високи якостни стомани, титан и титанов сплави. Като цяло, тенденцията на втвърдяване на типа стомана, съдържанието на водород и разпределението на заварената става и състоянието на напрежението на съединението са трите основни фактора, които причиняват студени пукнатини по време на заваряване на стомана с висока якост. Под действието на водороден елемент и напрежение на опън, структурата на мартензита се образува след заваряване на студени пукнатини. Неговото образуване обикновено е трансгрануларно или междугрануларно. Студените пукнатини обикновено се разделят на пукнатини на заваръчни пръсти, пукнатини на заваръчни топчета и коренни пукнатини.
Предотвратяването и контролирането на студените пукнатини може да започне от три аспекта: химичен състав на детайла, избор на заваръчни материали и мерки за процеса. Материали с по-ниски въглеродни еквиваленти трябва да се използват колкото е възможно повече; като заваръчни материали трябва да се използват електроди с ниско съдържание на водород, а за заварки трябва да се използва съвпадение с ниска якост. Аустенитните заваръчни материали могат да се използват и за материали с висока склонност към студено напукване; линейната енергия, предварителното и последващото нагряване трябва да бъдат разумно контролирани. Топлинната обработка е технологична мярка за предотвратяване на студено напукване.
При производството на заваряване, поради различните видове стомана и използваните заваръчни материали, могат да се появят вида и твърдостта на конструкцията и специфичните условия на строителство, могат да се появят различни форми на студени пукнатини. Въпреки това, забавеното напукване се среща главно в производството.
Забавеното крекинг се предлага в три форми:
(1) Пукнатина на върха на заваръчния шев - Този тип пукнатина произлиза от границата между основния метал и заваръчния шев и има очевидни места на концентрация на напрежение. Посоката на пукнатината често е успоредна на заваръчния ръб и обикновено започва от повърхността на върха на заварката и се простира до дълбочината на основния метал.
(2) Пукнатини под заваръчното топче - Този вид пукнатина често се среща в заваръчната зона, засегната от топлината с голяма тенденция на втвърдяване и високо съдържание на водород. Като цяло посоката на пукнатина е успоредна на линията на сливане.
(3) Коренна пукнатина - Този тип пукнатина е често срещана форма на забавена пукнатина, която се случва главно, когато съдържанието на водород е високо и температурата на предварително загряване е недостатъчна. Този тип пукнатина е подобен на пукнатина на заваръчни пръсти и произхожда от корена на заварката, където концентрацията на напрежение е най -голяма. Коренните пукнатини могат да възникнат в грубозърнестата сегмента на зоната, засегната от топлина или в заваръчния метал.
Тенденцията към втвърдяване на типа стомана, съдържанието и разпределението на водород в заварената връзка и напрегнатото състояние на връзката са трите основни фактора, които причиняват студени пукнатини по време на заваряване на стомана с висока якост. Тези три фактора са взаимосвързани и взаимно се подсилват при определени условия.
Втвърдяването на видовете стомана се определя главно от химичен състав, дебелина на плочата, процес на заваряване и условия на охлаждане. При заваряване, колкото по -голяма е тенденцията на втвърдяване на типа стомана, толкова по -лесно е да се произвеждат пукнатини. Защо стоманената пукнатина, след като се втвърди? Тя може да бъде обобщена в следните два аспекта:
(1) Образуване на крехка и твърда мартензитна структура - мартензитът е пренаситен твърд разтвор на въглерод в ɑ желязо. Въглеродните атоми съществуват като интерстициални атоми в кристалната решетка, което кара атомите на желязото да се отклоняват от равновесното положение и кристалната решетка се променя. Голямото изкривяване кара тъканта да бъде във втвърдено състояние. Особено при условия на заваряване, температурата на нагряване в зоната близо до шева е много висока, което води до сериозно нарастване на аустенитните зърна. При бързо охлаждане грубият аустенит ще се трансформира в груб мартензит. От теорията на якостта на металите може да се разбере, че мартензитът е крехка и твърда структура, която консумира по-малко енергия, когато настъпи счупване. Следователно, когато в заварената връзка има мартензит, пукнатините лесно се образуват и разширяват.
(2) Втвърдяването ще образува повече дефекти на решетката - металът ще образува голям брой дефекти на решетката при условия на термичен дисбаланс. Тези дефекти на решетката са главно празни места и дислокации. Тъй като термичното напрежение в зоната, засегната от топлината на заваряване, се увеличава, празните места и дислокациите ще се движат и ще се събират при условия на напрежение и топлинен дисбаланс. Когато концентрацията им достигне определена критична стойност, ще се образуват източници на крекинг. Под непрекъснатото действие на напрежението, макроскопичните пукнатини ще продължат да се разширяват и образуват.
Водородът е един от важните фактори, причиняващи студени пукнатини при заваряване на стомана с висока якост, и има забавени характеристики. Следователно, забавените пукнатини, причинени от водород, се наричат "предизвикано от водород пукнатини" в много документи. Експерименталните изследвания са доказали, че колкото по-високо е съдържанието на водород в заварените съединения от високоякостна стомана, толкова по-голяма е чувствителността към пукнатини. Когато съдържанието на водород в локална област достигне определена критична стойност, ще започнат да се появяват пукнатини. Тази стойност се нарича критична стойност за генериране на пукнатини. Съдържание на водород [H]кр.
[H]cr стойността на студено крекинг в различни стомани е различна и е свързана с химичния състав, якостта на стоманата, температурата на предварително нагряване и условията на охлаждане на стоманата.
(1) По време на заваряването влагата в заваръчния материал, ръждата, маслените петна в жлеба на заваряването и влажността на околната среда са всички причини за богати на водород заварки. При нормални обстоятелства количеството водород в основния метал и заваръчната жица е много малко, но влагата в електродното покритие и влагата във въздуха не могат да бъдат игнорирани, превръщайки се в основен източник на хидрогениране.
(2) Възможностите за разтваряне и дифузия на водорода в различните метални структури са различни. Разтворимостта на водорода в аустенита е много по-голяма от тази във ферита. Следователно, по време на прехода от аустенит към ферит по време на заваряване, разтворимостта на водорода внезапно намалява. В същото време скоростта на дифузия на водорода е точно обратното, увеличавайки се внезапно при трансформация от аустенит във ферит.
Под действието на висока температура по време на заваряване голямо количество водород ще се разтвори в разтопения басейн. По време на последващия процес на охлаждане и втвърдяване, поради рязкото намаляване на разтворимостта, водородът ще избяга колкото е възможно повече, но поради бързото охлаждане, водородът няма да има време да избяга. Остава в заваръчния метал, за да образува дифузен водород.
04
Ламеларна сълза
Това е вътрешно напукване с ниска температура. Той е ограничен до зоната на основния метал или заваръчната топлина на дебелите плочи и се среща най -вече в "L", "T" и "+" тип фуги. Определя се като стъпка, подобна на студена пукнатина, която се случва в основния материал, тъй като пластичността на валцуваната дебела стоманена плоча в посока на дебелината не е достатъчна, за да издържи на напрежението на заваряване в тази посока. Като цяло, защото по време на процеса на търкаляне на дебели стоманени плочи, някои неметални включвания в стоманата се навиват в ивици във формата на ивици, успоредни на посоката на търкаляне. Тези включвания причиняват анизотропна проводимост в механичните свойства на стоманената плоча. За да предотвратите ламеларното разкъсване, можете да използвате рафинирана стомана при избор на материали, тоест да използвате стоманени плочи с висока Z-насочване. Можете също така да подобрите съвместния дизайн, за да избегнете едностранни заварки или да направите канали отстрани, които носят Z-насочване.
Ламеларното разкъсване е различно от студеното напукване. Появата му няма нищо общо с нивото на якост на стоманата, но е свързано главно с количеството на включване и формата на разпределение в стоманата. Като цяло, ламеларни сълзи могат да се появят в валцувани дебели стоманени плочи, като стомана с ниска въглеродна стомана, ниска сплав с висока якост и дори алуминиеви сплави. Ламеларните сълзи могат да бъдат грубо разделени на три категории според тяхното местоположение:
Първият тип е ламеларно разкъсване, индуцирано от студени пукнатини в заваръчния пръст или корен на заваряване в зоната на заваръчната топлина.
Вторият тип е включването на напукване по заваръчната топлина, засегната на топлина, която е най -често срещаната ламеларна сълза в инженерството.
Третият тип напукване на включването в основния метал далеч от засегнатата от топлината зона обикновено се среща в дебели пластинчати структури с повече включвания на люспи MnS.
картина
Формата на ламеларно разкъсване е тясно свързана с вида, формата, разпределението и местоположението на включванията. Когато люспестите MNS включвания са доминиращи по посока на търкаляне, ламеларното разкъсване има ясна форма на стъпка, когато е доминирано от силикатни включвания, то е линейно и когато е доминирана от ал включвания, е нередовен. Стъпка.
При заваряване на дебели плоскости, особено Т-образни и ъглови съединения, при твърди ограничения, свиването на заваръчния шев ще доведе до голямо напрежение на опън и деформация в посоката на дебелината на основния метал. Когато деформацията надвишава пластичността на основния метал, когато се появи способността за деформация, включванията и металната матрица ще се отделят и ще се появят микропукнатини. При продължително действие на напрежението върховете на пукнатините ще се разширят по равнината, където са разположени включванията, образувайки така наречената "платформа".
Има много фактори, които влияят на ламеларните разкъсвания, включително главно следните аспекти:
(1) Типът, количеството и разпределението на неметалните включвания са съществената причина за разкъсване на ламела. Това е основната причина за анизотропията и механичните свойства на стоманата.
(2) Задържащо напрежение в посока Z
Дебелостенните заварени конструкции понасят различни ограничителни напрежения в посока Z, остатъчни напрежения след заваряване и натоварвания по време на процеса на заваряване, които са механичните условия, които причиняват разкъсване на ламела.
(3) Влияние на водорода
Обикновено се смята, че водородът е важен фактор за влияние при разкъсване на ламела, предизвикано от студено напукване в близост до засегнатата от топлина зона.
Тъй като ламеларното разкъсване има голямо влияние и опасностите са много сериозни, е необходимо да се прецени чувствителността на стоманата към ламеларното разкъсване преди строителството.
Често използваните методи за оценка включват свиване на зоната на опън в посока Z и метод на критично напрежение в посока Z на щифта. За да се предотврати разкъсване на ламела, свиването на площта трябва да бъде не по-малко от 15%. Като цяло се очаква да бъде 15~20%. Когато е 25%, устойчивостта на ламела на разкъсване се счита за отлична.
За да се предотврати разкъсване на ламелара, трябва да се предприемат мерки главно от следните аспекти:
(1) Рафинирана стомана
Методът за ранна десулфуризация на разтопено желязо и вакуумно дегазиране може да бъде широко използван за миризм посока) може да достигне 23 ~ 25%.
(2) Контролирайте формата на сулфидните включвания
Той превръща MNS в сулфиди от други елементи, което затруднява удължаването по време на горещо валцуване, като по този начин намалява анизотропията. В момента широко използваните добавки са калций и редки земни елементи. Стоманената обработена, както по-горе, може да произведе ламеларно устойчиво на сълзи стоманени плочи със свиване на Z-посока от 50 до 70%.
(3) От гледна точка на предотвратяване на разкъсване на ламела, процесът на проектиране и конструиране е основно да се избегне напрежението в посока Z и концентрацията на напрежение. Конкретните мерки са следните:
1) Едностранните заварки трябва да се избягват, доколкото е възможно. Използването на двустранни заварки вместо това може да облекчи състоянието на напрежение в зоната на корена на заварката и да предотврати концентрацията на напрежение.
2) Използвайте симетрични филе заварки с малко количество заваряване, вместо с пълна проникване за заваряване с голямо количество заваряване, за да избегнете прекомерен стрес.
3) Трябва да се направи скосяване от страната, която носи напрежението в Z-посока.
4) За Т-образни съединения слой от заваръчен материал с ниска якост може да бъде предварително заварен върху хоризонталната плоча, за да се предотвратят пукнатини в основата на заваряване и също така да се облекчи напрежението при заваряване.
5) За да се предотврати ламеларното разкъсване, причинено от студено напукване, трябва да се приемат някои мерки за предотвратяване на студено напукване, доколкото е възможно, като например намаляване на количеството водород, подходящо увеличаване на предварителното нагряване, контролиране на температурата на междинния слой и т.н.
