U zavarenom šavu ili području u blizini šava, zbog utjecaja zavarivanja, atomska kombinacija materijala je uništena, a šav nastao stvaranjem novog sučelja naziva se zavarivačka pukotina, koju karakterizira oštar razmak i veliki omjer stranica.
Pukotine se prema temperaturi i vremenu nastanka dijele na vruće pukotine, hladne pukotine, pukotine od naponske korozije i lamelarno kidanje. U proizvodnji zavarivanja postoji mnogo mjesta na kojima se javljaju pukotine. Neke se pukotine pojavljuju na površini zavara i mogu se promatrati golim okom; neki su skriveni unutar zavara i mogu se pronaći samo otkrivanjem grešaka; neki se javljaju na zavarivanju; a neke se javljaju u zoni utjecaja topline. Vrijedno je napomenuti da se pukotine ponekad javljaju tijekom procesa zavarivanja, a ponekad se pojavljuju nakon što je zavar postavljen ili se njime radi određeno vrijeme nakon zavarivanja. Potonji se nazivaju odgođene pukotine, koje su štetnije. Mjesta i tipovi uobičajenih pukotina prikazani su na donjoj slici.
slika
Mjesto i vrsta uobičajenih pukotina
2. Opasnosti od pukotina pri zavarivanju
Pukotina nastala zavarivanjem je najštetniji nedostatak. Osim smanjenja nosivosti zavarenog spoja, oštar razmak na kraju pukotine uzrokovat će ozbiljnu koncentraciju naprezanja, potaknuti širenje pukotine i na kraju dovesti do uništenja zavarene strukture, a proizvod će biti otpisan. izazvati ozbiljne nesreće. Općenito, pukotine su nedopušteni nedostatak zavarenih spojeva. Nakon što se pronađe, treba ga potpuno ukloniti i popraviti i zavariti.
3. Uzroci i mjere prevencije zavarivačkih pukotina
Zbog različitih uzroka i mehanizama nastanka različitih pukotina, tri vrste vrućih pukotina, hladnih pukotina i ponovno zagrijanih pukotina bit će razmatrane u nastavku.
3.1, vruća pukotina
Toplinske pukotine općenito se odnose na pukotine nastale pri visokim temperaturama (od blizu temperaturnog raspona skrućivanja do iznad linije A3 na dijagramu ravnoteže željeza i ugljika) kao što je prikazano na donjoj slici, također poznate kao visokotemperaturne pukotine ili kristalizacijske pukotine.
slika
Vruće pukotine se obično javljaju unutar zavara, a ponekad se mogu pojaviti iu zoni utjecaja topline, kao što je prikazano na slici.
slika
razlog:
Zbog fenomena segregacije u bazenu taline za zavarivanje tijekom procesa kristalizacije, eutektik niske točke taljenja i nečistoće stvaraju segregaciju u tekućem međusloju tijekom procesa kristalizacije, a čvrstoća nakon skrućivanja također je niska. Kada je napon zavarivanja dovoljno velik, tekući međusloj će se osloboditi. Slojevi ili tek stvrdnuti čvrsti metal se razdvajaju i stvaraju pukotine.
Osim toga, ako postoje eutektike niskog tališta i nečistoće na granicama zrna osnovnog metala, ti spojevi niskog tališta će se rastopiti kako bi formirali tekući međusloj u zoni pod utjecajem topline gdje temperatura zagrijavanja premašuje točku taljenja. Kada je vlačno naprezanje pri zavarivanju dovoljno veliko, također će se razdvojiti i formirati pukotine ukapljene u zoni utjecaja topline.
Ukratko, pojava toplinskih pukotina rezultat je kombiniranog djelovanja metalurških i mehaničkih čimbenika.
Prevencija:
Mjere za sprječavanje toplinskih pukotina mogu započeti s dva aspekta metalurških čimbenika i mehaničkih čimbenika.
Kontrolirati sadržaj štetnih elemenata i nečistoća u osnovnom metalu i dodatnom materijalu za zavarivanje
Ograničite sadržaj elemenata koji se lako odvajaju i štetnih nečistoća u osnovnom metalu i materijalima za zavarivanje (uključujući šipku za zavarivanje, žicu za zavarivanje, prašak i zaštitni plin). Osobito treba kontrolirati sadržaj nečistoća kao što su sumpor i fosfor te smanjiti sadržaj ugljika.
Sumpor je praktički netopljiv u čeliku, a sa željezom stvara željezni sulfid (FeS) koji ima nisko talište. Tijekom zavarivanja, prisutnost željeznog sulfida će dovesti do vrućeg pucanja zavara i pukotina ukapljenih u zoni utjecaja topline, što će pogoršati performanse zavarivanja; isti sumpor postoji na granici zrna u obliku filma, što će smanjiti plastičnost i žilavost čelika. Općenito, sadržaj sumpora u čeliku koji se koristi za zavarivanje ne smije premašiti 0.045 posto. Ponekad su potrebne strože kontrole.
Fosfor će smanjiti plastičnost i žilavost čelika, povećati prijelaznu temperaturu čelika i izazvati pukotine u zavarenim spojevima i zonama pod utjecajem topline. Sadržaj fosfora ne smije premašiti 0.055 posto. Ponekad su potrebne strože kontrole.
Učinak zavarivanja materijala usko je povezan sa sadržajem ugljika. Što je veći sadržaj ugljika u čeliku, to je lošija zavarljivost. Općenito se vjeruje da se sadržaj ugljika u zavaru kontrolira ispod 0.10 posto, a osjetljivost na toplinske pukotine može se znatno smanjiti.
Prilagodite kemijski sastav metala zavara, poboljšajte strukturu zavara, pročistite zrnatost zavara kako biste poboljšali njegovu plastičnost, smanjili ili raspršili stupanj segregacije i kontrolirali štetne učinke eutektike niske točke taljenja.
Na primjer, pri zavarivanju austenitnog nehrđajućeg čelika, korištenje dvofaznog strukturnog zavara austenita i ferita može poboljšati njegovu otpornost na toplinsko pucanje. Jednofazni austenitni zavar je sklon vrućim pukotinama.
Koristite baznu šipku za zavarivanje ili prašak za smanjenje sadržaja nečistoća u zavaru i poboljšanje stupnja segregacije tijekom kristalizacije.
Kontrolirajte specifikaciju zavarivanja, odgovarajuće povećajte faktor oblika zavara, usvojite višeslojnu metodu zavarivanja s više prolaza, izbjegavajte segregaciju središnje linije i spriječite pukotine središnje linije. Kod zavarivanja, omjer širine zavara i debljine zavara na dionici zavara s jednim prolazom naziva se faktor oblika ili faktor oblika zavara. Kada je faktor oblika zavara premalen, zavar je uzak i dubok, a nečistoće s niskim talištem skupljat će se u središtu zavara, što uvelike povećava mogućnost nastanka toplinskih pukotina. Kada je faktor oblika zavarenog šava velik, zavareni šav je širok i plitak, eutektika s niskim talištem i nečistoće skupljaju se u području blizu površine zavara, uvelike smanjujući sklonost pucanju središnje linije.
Poduzmite mjere za smanjenje naprezanja pri zavarivanju
Poduzmite različite tehnološke mjere za smanjenje stresa zavarivanja, kao što je usvajanje razumnog redoslijeda i metode zavarivanja, korištenje manje ulazne energije zavarivanja, sveukupno predgrijavanje i metoda udaranja čekićem, itd.
Punjenje kratera luka tijekom zatvaranja luka može izbjeći pukotine kratera luka.
3.2, hladna pukotina
Hladne pukotine općenito se odnose na pukotine koje stvara zavar ispod temperature A3 tijekom procesa hlađenja. Temperatura na kojoj nastaju pukotine obično je ispod 300 ~ 200 stupnjeva, što je unutar raspona temperature martenzitne transformacije, pa se naziva hladna pukotina.
Hladne pukotine mogu se pojaviti neposredno nakon zavarivanja, ili nakon dužeg vremena nakon zavarivanja, pa se nazivaju i odgođene pukotine. Budući da je stvaranje hladnih pukotina povezano s vodikom, naziva se i pukotinama izazvanim vodikom. Stvaranje hladnih pukotina ima odgođenu prirodu, što može uzrokovati neočekivane ozbiljne nesreće. Stoga je opasniji i mora mu se posvetiti puna pozornost.
slika
Uzroci hladnih pukotina
Osnovni uvjeti za nastanak hladnih pukotina su: stvaranje očvrsle strukture u zavarenim spojevima; postojanje i koncentracija difuzibilnog vodika; te postojanje velikog vlačnog naprezanja zavarivanja. Ova tri stanja utječu jedno na drugo i promiču jedno drugo. Pod različitim okolnostima, bilo koji od tri čimbenika može dovesti do stvaranja hladnih pukotina, među kojima je difuzibilni vodik najaktivniji čimbenik koji izaziva hladne pukotine.
Mjere za sprječavanje hladnih pukotina
1) Upotrijebite bazične elektrode ili topioce za smanjenje sadržaja difuzibilnog vodika u metalu zavara. Alkalne elektrode nazivaju se i elektrode s niskim udjelom vodika, koje mogu smanjiti sadržaj vodika u metalu zavara.
2) Elektrode i prašak potrebno je osušiti u strogom skladu s navedenim zahtjevima prije uporabe. Osim toga, utor i žicu za zavarivanje treba pažljivo očistiti kako bi se uklonile mrlje od ulja, vode i hrđe kako bi se smanjio izvor vodika.
3) Odaberite razumne specifikacije zavarivanja i unos topline, kao što je predgrijavanje prije zavarivanja, kontrola temperature međusloja, sporo hlađenje nakon zavarivanja itd., kako biste poboljšali organizacijsko stanje zavara i zone utjecaja topline.
4) Provedite toplinsku obradu na vrijeme nakon zavarivanja. Jedan je provesti postupak žarenja kako bi se eliminirao unutarnji stres, poboljšala kaljena struktura i poboljšala njezina žilavost; drugi je provesti tretman eliminacije vodika kako bi se vodik potpuno oslobodio zavarenog spoja.
5) Poboljšajte kvalitetu čelika, smanjite slojevite inkluzije u čeliku i poduzmite mjere iz konstrukcijskog dizajna i postupka zavarivanja kako biste smanjili vlačni napon zavarivanja u smjeru debljine ploče, što može spriječiti slojevito kidanje.
6) Poduzmite različite tehnološke mjere za smanjenje naprezanja pri zavarivanju (za detalje pogledajte toplinske pukotine, preventivne mjere)
3.3, reheat crack
Pukotine od ponovnog zagrijavanja potječu iz krupnozrnate zone u zoni utjecaja topline zavarivanja, koja je karakterizirana lomom granica zrna. Većina pukotina javlja se u dijelovima koncentracije naprezanja. Općenito, nastaje kada se područje zavara ponovno zagrije, pa se naziva pukotina ponovnog zagrijavanja.
Uzroci pukotina od ponovnog zagrijavanja
Općenito se vjeruje da je razlog za pukotine od ponovnog zagrijavanja to što se tijekom ponovnog zagrijavanja prezasićeni karbidi u krutoj otopini (uglavnom karbidi vanadija i molibdena) ponovno talože tijekom prvog toplinskog procesa, što rezultira intragranularnim ojačanjem i klizanjem. Deformacija se koncentrira na granicama bivših austenitnih zrna. Pukotine od ponovnog zagrijavanja nastaju kada je sposobnost plastične deformacije granica zrna nedovoljna da izdrži deformacije inducirane tijekom relaksacije naprezanja.
Mjere za sprječavanje pucanja kod ponovnog zagrijavanja
1) Smanjite zaostalo naprezanje i koncentraciju naprezanja, kao što je povećanje temperature predgrijanja, sporo hlađenje nakon zavarivanja i glatki prijelaz između zavara i osnovnog metala.
2) Pod pretpostavkom ispunjavanja projektnih zahtjeva, odaberite odgovarajući materijal za zavarivanje tako da visokotemperaturna čvrstoća metala zavara bude nešto niža od čvrstoće osnovnog metala, dopuštajući popuštanje naprezanja u zavarivanju i izbjegavanje pukotina u zona utjecaja topline.
3) U slučaju osiguravanja čvrstoće spoja na sobnoj temperaturi, povećajte temperaturu žarenja za smanjenje naprezanja, što rezultira taloženjem relativno grubih čestica karbida za poboljšanje duktilnosti pri visokim temperaturama.
