Освіта гарячих тріщин

Основними факторами, що впливають на процес утворення гарячих тріщин у металі шва, є хімічний склад металу шва, кристалізація, загальна геометрія зварного з'єднання та зварювальної ванни, додатковим фактором – утворення при кристалізації плівок з неметалічних включень (зокрема, сульфідів) за кордонів зерен.

Відомо, що підвищення вмісту вуглецю в наплавленому металі збільшує його схильність до утворення гарячих тріщин, а при вмісті вуглецю більше 0,15% необхідно вживати спеціальних заходів, щоб уникнути виникнення тріщин.

де 0,007 - постійний коефіцієнт.

Холодні тріщини

Холодні тріщини, що спостерігаються в зварних з'єднаннях, можна класифікувати наступним чином (рис.24).

Рисунок 24 – Основні типи холодних тріщин у зварному з'єднанні:

1 - підваликова; 2-перехідна; 3-поперечна;4 -від надрізу

Тип 1 - підвалинні тріщини. Вони утворюються у зоні термічного впливу ділянці «великого зерна». На цій ділянці температура при зварюванні найвища та аустенітні зерна виростають до найбільших розмірів. Такі тріщини спостерігаються, якщо феритний наплавлений метал містить водень.

Розроблено різні методи випробування на утворення тріщин у зварних з'єднаннях з низьколегованих високоміцних сталей з урахуванням особливостей типу з'єднань, методу зварювання та кількості шарів наплавленого металу.

Рисунок 7.4 – Термічна діаграма розпаду аустеніту стали 12ГН2МФАЮ. Цифри в гуртках означають твердість (HV): А-аустеніт; Б-бейніт;

Найбільш поширеним та небезпечним дефектом зварних з'єднань сталей є холодні тріщини в зоні термічного впливу таметалу шва, що виникають у загартованій структурі під впливом водню та зварювальних напруг.

Висока опірність зварних сполук низьковуглецевих легованих сталей утворенню тріщин забезпечується у разі, коли вміст дифузійного водню в наплавленому металі не перевищує 3,5 . 4,0 мл/100 г. Вища концентрація водню призводить до зниження соп-ротивляемості сполук утворенню холодних тріщин. Для запобігання утворенню холодних тріщин у цих сталях необхідні обмеження допущених швидкостей охолодження. Наприклад, діапазон допустимих швидкостей охолодження зони термічного впливу для сталей 14Х2ГМРБ і 12ГН2МФАЮ w6/5 = 13 . 18 ° С / с, а для 12ХГН2МФБДАЮw6/5= 4 . 6 °С/с. Для запобігання утворенню холодних тріщин при зварюванні з'єднань великої товщини слід застосовувати попередній підігрів. Як правило, він призначається при зварюванні металу завтовшки понад 20 мм. Температура обігріву 8O. 100°С. При зварюванні металу завтовшки понад 40 мм температура підігріву 100. 150°С. При температурі навколишнього повітря нижче 0°С необхідний попередній підігрів кромок, що зварюються, до 100 . 120 ° С для металу завтовшки менше 30 мм і 130 . 150 °З металу більшої товщини. Підігрів зварних з'єднань найбільш ефективний, якщо його здійснювати рівномірно по всій довжині шва з двох сторін від оброблення кромок на ширину не менше 100 мм.

Критеріями щодо діапазону режимів зварювання і температур попереднього підігріву служать допустимі максимальна і мінімальна швидкості охолодження металу навколошовної зони. Максимально допустимі швидкості охолодження сталей приймаються таким чином, щоб запобігти утворенню холодних тріщин у металі навколошовної зони. Величину цієї швидкості охолодження визначаютьекспериментальним шляхом за результатами випробувань технологічних проб або розрахунковим шляхом.

При зварюванні сполук товщиною менше 20 мм швидкість охолодження металу навколошовної зони слід регулювати в основному зміною погонної енергії зварювання, при товщині понад 20 мм - погодної енергії зварювання і температури попереднього та подальшого підігріву в інтервалі 50 . 150 °С.

Стійкість зварних з'єднань проти утворення холодних тріщин може бути також підвищена застосуванням технології зварювання з "м'якими прошарками", при якій перші шари багатошарового шва виконують менш міцним і пластичним металом в порівнянні з наступними шарами. В окремих випадках ("жорсткі" з'єднання великої товщини) маломіцні пластичні шви в один-два шари виконують і в процесі заповнення

Ламелярні тріщини можуть виникати в зоні зварного з'єднання, коли метал піддається навантаженню в напрямку перпендикулярному до площини прокату. Такі тріщини з'являються, переважно, на межі зони термічного впливу або в основному металі при зварюванні таврових і кутових з'єднань з листового прокату підвищеної товщини (рис. 68). в більшості випадків розташовуються паралельно поверхні листа. Утворенню ламелярних тріщин сприяють мала пластичність металу в напрямку товщини листа (по осі Z) і дія в цьому напрямку значних розтягуючих напруг, що викликаються конструктивною жорсткістю зварного вузла і виникає зварюванню усадкової сили. Найбільшу чутливість до ламелярного розтріскування мають сталі, що характеризуються найменшим відносним звуженням при розтягуванні в напрямку товщини.

Малюнок 68 – Місця появиламелярних тріщин

Таблиця 34 Вплив відносного звуження та вмісту сірки на схильність стали до утворення тріщин ламелярних при дуговому зварюванні

---