По своей природе сварные трещины можно разделить на горячие трещины, трещины повторного нагрева, холодные трещины и слоистые разрывы. Ниже приводится подробная информация о причинах, характеристиках и методах борьбы с различными трещинами.

 

1. Горячие трещины

Он образуется при высокой температуре во время сварки, поэтому его называют горячей трещиной, которая характеризуется трещинами вдоль границ исходных аустенитных зерен. В зависимости от материала сваренного металла (низколегированная высокопрочная сталь, нержавеющая сталь, чугун, алюминиевый сплав и некоторые специальные металлы и т. Д.), Форма, температурный интервал и основные причины тепловых трещин также различны. В настоящее время горячие трещины делятся на три категории: кристаллические трещины, сжиженные трещины и многосторонние трещины.

 

 

 

1) Кристаллические трещины в основном образуются в сварных швах из углеродистой стали и низколегированной стали с большим количеством примесей (включая S,P,C,Si выше) и однофазной аустенитной стали, сплавов на основе никеля и некоторых сварных швов из алюминиевого сплава. Эта трещина сваривается.ШовВ процессе кристаллизации вблизи твердофазной линии из-за усадки затвердевшего металла остаточный жидкий металл недостаточен и не может быть добавлен вовремя.

 

Профилактические меры:С точки зрения металлургических факторов, соответствующим образом отрегулируйте состав металла для сварки и сократите диапазон хрупкой температурной зоны. Контролируйте содержание вредных примесей, таких как сера, фосфор и углерод в сварке;ШовМеталлические зерна, то есть Mo, V, Ti, Nb и другие элементы должны быть соответствующим образом добавлены, с точки зрения процесса, его можно контролировать с помощью предварительного нагрева перед сваркой, энергии линии управления и снижения ограничения соединения.

 

2) Трещина разжижения в ближней области-это микротрещина, которая растрескивается вдоль границ зерен аустенита, имеет небольшой размер и происходит в ближней области или между слоями HAZ. Его причина, как правило, заключается в том, что металл рядом с областью шва или металл между слоями сварного шва во время сварки переплавляется при низких температурах в аустенитных кристаллах в этих областях, а аустенитные трещины трескаются между кристаллами.

 

Меры по борьбе с этим видом трещин в основном соответствуют кристаллическим трещинам. В частности, в металлургии очень эффективно минимизировать содержание эвтектических элементов с низким содержанием расплава, таких как сера, фосфор, кремний, бор и т. Д. С точки зрения процесса, можно уменьшить энергию линии и вогнутость линии плавления в ванне.

 

3) Многоугольные трещины вызваны низкой пластичностью при высоких температурах в процессе формирования многосторонности. Такие трещины не распространены, и их меры по предотвращению могут включать в сварные швы элементы, которые повышают энергию многостороннего усиления, такие как Mo, W, Ti и т. д.

 

2. Восразогрейте трещины

Обычно это происходит в некоторых типах стали и высокотемпературных сплавах, содержащих элементы, усиливающие осаждение (включая низкосплавные высокопрочные стали, перламутровую жаростойкую сталь, высокотемпературные сплавы, усиленные осаждением, и некоторые аустенитные нержавеющие стали). Трещины, но трещины возникли во время термообработки. Повторно-термические трещины образуются в перегретой сырой кристаллической части зоны теплового воздействия сварки, и их направление представляет собой расширение границ аустенитных грубых кристаллов вдоль линии плавления.

 

С точки зрения выбора материала, вы можете выбрать мелкозернистую сталь для предотвращения и контроля трещин. С точки зрения процесса, используйте меньшую линейную энергию, выбирайте более высокую температуру предварительного нагрева и сотрудничайте с последними термическими мерами, а также выбирайте сварочные материалы с низким уровнем соответствия, чтобы избежать концентрации напряжений.

 

 

 

3. Холодная трещина

В основном возникают зоны теплового воздействия сварки высокоуглеродистой, низкоуглеродистой, низко-и средне-легированной стали, но некоторые металлы, такие как некоторые сверхпрочные стали, титан и титановые сплавы, иногда имеют холодные трещины в сварных швах.В целом, тенденция к закалке сталей, содержание водорода и распределение сварных соединений, а также состояние ограничивающего напряжения, которое испытывают соединения, являются тремя основными факторами, которые создают холодные трещины при сварке высокопрочной стали.Мартенситная ткань, образованная после сварки, под действием элемента водорода взаимодействует с растягивающим напряжением, образуя холодную трещину.ЭтоФормирование обычно проникает или вдоль кристаллов.Холодные трещины обычно делятся на трещины в паяных пальцах, трещины под сварным швом и трещины в корнях.

 

Борьба с холодными трещинами может начинаться с трех аспектов: химического состава заготовки, выбора сварочных материалов и технологических мер. Следует стараться выбирать материалы с низким углеродным эквивалентом, сварочные материалы должны использовать сварочные стержни с низким содержанием водорода, сварные швы должны быть согласованы с низкой прочностью, а аустенитные сварочные материалы могут быть выбраны для материалов с высокой склонностью к холодным трещинам, энергий линии, предварительного нагрева и пост-термическая обработка Это технологическая мера для предотвращения холодного растрескивания.

 

В сварочном производстве из-за различных типов стали и сварочных материалов, различных типов структуры, степени стали и конкретных условий строительства могут возникать различные формы холодных трещин. Однако в производстве часто встречаются главным образом отложенные трещины.

 

 

 

Задержка трещины имеет три формы:

 

1) Трещина сварного пальца-эта трещина возникает на стыке основного металла и сварного шва и имеет значительную концентрацию напряжений. Направление трещин часто параллельно сварному шва и, как правило, начинается с поверхности паяного пальца и простирается до глубины основного материала.

 

2) Трещины под сварным швом-такие трещины часто возникают в зоне теплового воздействия сварки с большей склонностью к закалке и высоким содержанием водорода. Как правило, трещины идут параллельно линии плавления.

 

3) Корневые трещины-эта трещина является более распространенной формой отложенных трещин, которая в основном возникает при высоком содержании водорода и недостаточной температуре предварительного нагрева. Эта трещина похожа на трещину в пальце сварки и возникает из части с большой концентрацией напряжения в корне сварного шва. Корневые трещины могут возникать в грубых кристаллических сегментах зоны термического воздействия или в металле сварного шва.

 

Тенденция к закалке сталей, содержание водорода в сварных соединениях и его распределение, а также состояние ограничивающего напряжения, которое подвергается соединению, являются тремя основными факторами, которые вызывают холодные трещины при сварке высокопрочной стали. Эти три фактора взаимно Контакты и способствуют друг другу при определенных условиях.

 

Склонность к закалке сталей в основном определяется химическим составом, толщиной листа, сваркой и условиями охлаждения. При сварке, чем больше склонность стали к закалке, тем больше вероятность трещин. Почему сталь может растрескивать после закалки? Можно обобщить в следующих двух аспектах.

 

A: Формирование хрупкой мартенситной структуры-мартенсит представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода в ферроиде. Атомы углерода существуют в кристаллической решетке в виде зазорного атома, что приводит к отклонению атома железа от равновесного положения, и кристаллическая решетка имеет большие искажения. В результате ткань находится в состоянии затвердевания. В частности, в условиях сварки температура нагрева в ближних зонах очень высока, что приводит к сильному росту аустенитных зерен, которые при быстром охлаждении превращаются в грубый мартенсит. Из теории прочности металла мы можем знать, что мартенсит-это хрупкая ткань, которая потребляет меньше энергии при разрушении, поэтому трещины легко образуются и расширяются при наличии мартенсита в сварном соединении.

 

B: Закалка приведет к образованию большего количества дефектов решетки-металлы будут образовывать большое количество дефектов решетки в условиях теплового дисбаланса. Эти дефекты решетки представляют собой в основном вакансии и дислокации. По мере увеличения тепловой деформации зоны теплового воздействия сварки в условиях напряжений и теплового дисбаланса вакансии и дислокации будут перемещаться и накапливаться. Когда их концентрация достигнет определенного критического значения, образуется источник трещин. Под непрерывным действием напряжения он будет продолжать расширяться и образовывать макроскопические трещины.

 

Водород является одним из важных факторов, вызывающих холодные трещины при сварке высокопрочной стали, и имеет характеристики задержки, поэтому во многих литературных источниках задержанные трещины, вызванные водородом, называются «водородными трещинами». Экспериментальные исследования доказали, что чем выше содержание водорода в сварном соединении из высокопрочной стали, тем выше чувствительность к трещинам. Когда содержание водорода в локальной области достигает определенного порогового значения, начинают появляться трещины. Это значение называется критическим содержанием водорода для образования трещин. [H]cr.

 

 

 

Значения [H]cr для различных сталей, вызывающих холодное растрескивание, различны и связаны с химическим составом стали, степенью стали, температурой предварительного нагрева и условиями охлаждения.

 

1: Во время сварки влага в сварочном материале, ржавчина, масляные пятна и влажность окружающей среды-все это причины обогащения водорода в сварном шве. При нормальных обстоятельствах количество водорода в базовом материале и сварочной проволоке очень мало, но влага в кожуре сварочного электрода и влага в воздухе нельзя игнорировать, став основным источником увеличения водорода.

 

2: растворимость и диффузия водорода в различных металлических тканях различны, и растворимость водорода в аустените намного больше, чем в феррите. Таким образом, при переходе от аустенита к ферриту во время сварки происходит внезапное снижение растворимости водорода. В то же время скорость диффузии водорода точно противоположна и внезапно увеличивается при переходе от аустенита к ферриту.

 

При высокой температуре во время сварки большое количество водорода растворяется в ванне расплава. В последующем процессе охлаждения и затвердевания водород сильно выделяется из-за резкого снижения растворимости, но из-за быстрого охлаждения водород слишком поздно выходить и оставаться в Сварном металле образуется диффузионный водород.

 

4. Слоистый разрыв

Это внутреннее низкотемпературное растрескивание. Область теплового воздействия основного металла или сварного шва, ограниченная толстыми пластинами, в основном встречается в соединениях типа «L», «T» и «». Он определяется как ступенчатая холодная трещина, которая возникает в основном металле, когда прокатанная толстая стальная пластина недостаточно пластична в направлении толщины, чтобы противостоять деформации усадки сварки в этом направлении. Как правило, это связано с тем, что в процессе прокатки толстой стальной пластины некоторые неметаллические включения в стали превращаются в ленточные включения, параллельные направлению прокатки. Эти включения вызывают механические характеристики стального листа. Для предотвращения слоистых разрывов можно выбрать тонкую сталь, то есть стальную пластину с высокими характеристиками в z-направлении можно также улучшить конструкцию соединения, избежать односторонних сварных швов или открыть уклон на стороне, которая выдерживает напряжение в z-направлении.

 

Слоистый разрыв отличается от холодного трещины, его образование не связано с классами прочности сталей и в основном связано с количеством включения и формой распределения в стали. Как правило, толстые стальные листы, такие как низкоуглеродистая сталь, низколегированная высокопрочная сталь и даже листы из алюминиевого сплава, будут иметь слоистые разрывы. В зависимости от положения слоистых разрывов его можно условно разделить на три категории:

 

Первый тип-это слоистый разрыв, вызванный холодным трещинным пальцем или корнем сварки в зоне теплового воздействия сварки.

 

Второй тип-это растрескивание вдоль зоны теплового воздействия сварки, которая является распространенным слоистым разрывом в технике.

 

Третий тип основного материала находится далеко от зоны теплового воздействия, и он растрескивается вдоль него, как правило, в слоистой структуре с большим количеством MnS.

 

Форма слоистого разрыва тесно связана с типом, формой, распределением и местоположением включения. Когда в направлении прокатки преобладают хлопьевидные включения MnS, слоистые разрывы имеют четкую ступенчатую форму и прямые, когда преобладают силикатные включения, такие как нерегулярные ступени, когда преобладают Al.

 

При сварке толстых пластинчатых конструкций, особенно T-типа и углового соединения, при жестком ограничении, сужение сварного шва приведет к большому напряжению и деформации в направлении толщины основного металла, когда деформация превышает пластическую деформацию основного металла, Разделение между включениями и металлической подложкой будет происходить с микрорастрескиванием, под действием напряжения кончик трещины расширяется вдоль плоскости, в которой он расположен, образуя так называемую «платформу».

 

 

 

Есть много факторов, которые влияют на слоистый разрыв, в основном в следующих аспектах:

 

1: Тип, количество и распределение неметаллических включений являются основными причинами слоистых разрывов, которые являются основой различий в анизотропных и механических свойствах стали.

 

2:Z-прямолинейное напряжение Толстостенная сварная конструкция выдерживает различные Z-прядильные напряжения, остаточные напряжения и нагрузки после сварки в процессе сварки, они являются механическими условиями, которые вызывают разрыв слоя.

 

3: Влияние водорода Обычно считается, что вблизи зоны теплового воздействия, вызванной холодным трещинным разрывом, он становится слоистым разрывом, и водород является важным влияющим фактором.

 

Поскольку эффект слоистого разрыва велик, а вред очень серьезен, необходимо оценить чувствительность слоистого разрыва стали перед строительством.

 

Обычно используемые методы оценки включают Z-растяжение сечения усадки и Z-критическое напряжение штифта. Чтобы предотвратить слоистые разрывы, коэффициент усадки поперечного сечения должен быть не менее 15%, как правило, желательно = 15 ~ Подходящие 20%. Когда 25%, считается, что стойкость к слоистым разрыву превосходна.

 

Меры по предотвращению слоистых разрывов должны быть приняты в основном из:

 

Во-первых, в очищенной стали широко используется метод первичной обессеривания расплава чугуна, а вакуумная дегазация может выплавить серосодержащую серу всего 0,003 ~ 0,005% сверхнизкой серной стали, ее коэффициент усадки поперечного сечения (Z) может достигать 23 ~ 25%.

 

Во-вторых, контроль смешения сульфидов заключается в превращении MnS в сульфиды других элементов, что затрудняет удлинение во время горячей прокатки, тем самым уменьшая анизотропию. В настоящее время широко используемыми дополнительными элементами являются кальций и редкоземельные элементы. Сталь, обработанная выше, может сделать Z-поперечное сечение с коэффициентом сжатия 50 ~ 70% стойких к слоистым разрывным стальным листам.

 

В-третьих, с точки зрения предотвращения слоистых разрывов, в процессе проектирования и строительства, в основном, чтобы избежать Z-напряжения и концентрации напряжения, конкретные меры, приведенные ниже для примера:

 

1) Старайтесь избегать односторонних сварных швов. Переход на двухсторонние сварные швы может снизить напряжение в корневой области сварного шва, чтобы предотвратить концентрацию напряжений.

 

2) Использование симметричного углового сварного шва с небольшим количеством сварки вместо полного сварного шва с большим количеством сварки, чтобы избежать чрезмерного напряжения.

3) Наклон должен быть открыт на стороне, которая выдерживает Z-направенное напряжение.

 

4) Для Т-образных соединений слой низкопрочных сварочных материалов может быть предварительно наплаван на горизонтальной пластине, чтобы предотвратить трещины в сварных корнях, и в то же время может снизить сварочную деформацию.

 

5) Чтобы предотвратить слоистые разрывы, вызванные холодными трещинами, следует попытаться принять некоторые меры для предотвращения холодного трещин, такие как уменьшение количества водорода, соответствующее повышение предварительного нагрева и контроль температуры между слоями.

Эта статья из Интернета и была опубликована Yimine Technology,