أسباب الشقوق الباردة في اللحام

التكسير البارد هو نوع أكثر شيوعًا من التكسير في إنتاج اللحام، والذي يحدث عندما يتم تبريد اللحام إلى درجة حرارة أقل، بالنسبة للفولاذ منخفض السبائك عالي القوة، حول درجة حرارة التحول المارتنسيتي. العناصر الثلاثة لتكوين الشقوق الباردة هي ميل الفولاذ للتصلب، ومحتوى الهيدروجين في اللحام وتوزيعه، وحالة الإجهاد للمفصل الملحوم.

---

I. تصلب الميل

تعتمد قابلية تصلب الفولاذ بشكل أساسي على تركيبه الكيميائي وظروف التبريد. كلما زاد ميل الفولاذ للتصلب، زاد احتمال حدوث تشقق بارد عند اللحام. لأنه كلما زاد ميل التصلب يعني أن اللحام سينتج المزيد من تنظيم المارتنسيت عند تسخينه، وتكون قدرة تشوه المارتنسيت منخفضة عرضة للكسر الهش. ميل تصلب المفاصل الملحومة، بالإضافة إلى التركيب الكيميائي، وظروف التبريد، ولكن أيضا مع عملية اللحام، وهيكل سمك اللوحة.

من بينها، يمكن تقدير تأثير التركيب الكيميائي على ميل الفولاذ للتصلب بشكل تقريبي باستخدام طريقة مكافئ الكربون [2]، على النحو التالي.

CE (IIW) = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Cu + Ni) / 15

على سبيل المثال، بالنسبة للألواح الفولاذية التي يقل سمكها عن 20 مم، فإن ميل التصلب ليس كبيرًا عندما يكون CE <0.4%.

المعدن ذو الميل الكبير للتصلب سيشكل عددًا كبيرًا من عيوب الشبكة في حالة عدم التوازن الحراري، وفي حالة الإجهاد وعدم التوازن الحراري، فإنه سيشكل مصادر تشققات بل ويتوسع ليشكل شقوقًا كبيرة.

إذا كان الهيدروجين موجودًا في منطقة اللحام والمتأثرة بالحرارة، فسوف يقلل من صلابته وينتج تقصف الهيدروجين. تعتبر الأنسجة الصلبة المارتنسيتية عالية الكربون حساسة للغاية لتقصف الهيدروجين وحساسية التكسير البارد. يتم استخدام الحد الأقصى للصلابة للمنطقة المتأثرة بالحرارة بشكل شائع في اللحام لتقييم ميل التصلب لبعض أنواع الفولاذ عالية القوة.

---

ثانيا الهيدروجين

يعد الهيدروجين أحد العوامل المهمة التي تسبب تكوين التشقق البارد في لحام الفولاذ عالي القوة، ويجعله ذو طابع متأخر، وعادةً ما يسمى التكسير المتأخر الناجم عن الهيدروجين 'تكسير الهيدروجين' أو 'التشقق الناجم عن الهيدروجين'. سبب 'التأخير' هو أن الهيدروجين يستغرق قدرًا معينًا من الوقت حتى ينتشر في الفولاذ، ويتجمع عند العيوب المجهرية، ويولد الإجهادات، ويتشقق.

كلما زاد محتوى الهيدروجين في الوصلة الملحومة للفولاذ عالي القوة، زادت القابلية للتشقق، وعندما يكون محتوى الهيدروجين أكبر من قيمة حرجة معينة، سيبدأ ظهور التشقق، ويختلف حجم القيمة الحرجة من حالة إلى أخرى.

عندما يكون تركيز الهيدروجين في المنطقة الملحومة المتأثرة بالحرارة مرتفعًا بدرجة كافية، سيكون هناك مزيد من هشاشة أنسجة المارتنسيت (إن وجدت)، وبالتالي تكوين الشقوق.

---

ثالثا، حالة التوتر

لا يعتمد التكسير البارد لحام الفولاذ عالي القوة فقط على ميل تصلب الفولاذ، والتأثيرات الضارة للهيدروجين، ولكنه يعتمد أيضًا على حالة الإجهاد للمفصل الملحوم، وفي بعض الأحيان تلعب حالة الإجهاد دورًا حاسمًا. يمكن أن يشكل الإجهاد الحراري (التدفئة والتبريد غير المتساوي)، وإجهاد تغيير الطور (تغير حجم المنظمة أثناء تغيير الطور) وشكل الهيكل، وتسلسل اللحام، وما إلى ذلك للمفصل الملحوم قوة مقيدة.

العناصر الثلاثة المذكورة أعلاه لتشكيل التشققات الباردة، لكل منها قانونها الجوهري الخاص بها، ولكنها تؤثر أيضًا على بعضها البعض. بشكل عام، تعد المنطقة المتأثرة بالحرارة وميل معدن اللحام إلى التصلب من العوامل الجوهرية للتشقق، في حين أن الهيدروجين يمكن أن يلعب دوره الضار في إحداث التشقق فقط عندما يكون هناك تكوين أنسجة صلبة في الفولاذ.