Причини за студени пукнатини при заваряване

Студеното напукване е по-често срещан тип напукване в заваръчното производство, което се получава, когато заваръчният шев се охлади до по-ниска температура, за нисколегирани стомани с висока якост, около температурата на мартензитна трансформация. Трите елемента на образуването на студени пукнатини са тенденцията на втвърдяване на стоманата, съдържанието на водород в заваръчния шев и неговото разпределение и напрегнатото състояние на заваръчното съединение.

---

I. Склонност към втвърдяване

Склонността към втвърдяване на стоманата зависи главно от нейния химичен състав и условията на охлаждане. Колкото по-голяма е тенденцията на втвърдяване на стоманата, толкова по-вероятно е да се получи студено напукване при заваряване. Тъй като по-голямата тенденция на втвърдяване означава, че заваръчният шев ще произведе повече мартензитна организация при нагряване, а капацитетът на деформация на мартензита е нисък, склонен към крехко счупване. Тенденцията на втвърдяване на заварените съединения, в допълнение към химическия състав, условията на охлаждане, но също и с процеса на заваряване, структурата на дебелината на плочата.

Сред тях влиянието на химичния състав върху тенденцията на втвърдяване на стоманата може грубо да се оцени с помощта на метода на въглеродния еквивалент [2], както следва.

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

Например, за стоманени плочи с дебелина под 20 mm, тенденцията на втвърдяване не е значителна, когато CE < 0,4%.

Металът с голяма тенденция към втвърдяване ще образува голям брой дефекти на решетката при условие на термичен дисбаланс, а при условие на напрежение и термичен дисбаланс ще образува източници на пукнатини и дори ще се разшири, за да образува макропукнатини.

Ако присъства водород в заваръчния шев и зоната, засегната от топлина, това ще намали неговата якост и ще доведе до водородна крехкост. Високовъглеродната мартензитно втвърдена тъкан е много чувствителна към водородна крехкост и чувствителност към студено напукване. Максималната твърдост на засегнатата от топлина зона обикновено се използва при заваряване, за да се оцени тенденцията на втвърдяване на някои стомани с висока якост.

---

Второ, водород

Водородът е един от важните фактори, причиняващи образуването на студено напукване при заваряване на стомана с висока якост и го кара да има забавен характер, обикновено предизвикано от водород забавено напукване, наречено 'водородно напукване' или 'водородно индуцирано напукване'. Причината за 'забавянето' е, че е необходимо известно време на водорода да дифундира в стоманата, да се събере в микроскопични дефекти, да генерира напрежение и да се напука.

Колкото по-високо е съдържанието на водород в заварената връзка на стомана с висока якост, толкова по-голяма е чувствителността към напукване и когато съдържанието на водород е по-голямо от определена критична стойност, ще започне да се появява напукване, размерът на критичната стойност варира от случай на случай.

Когато концентрацията на водород в заварената термично засегната зона е достатъчно висока, ще има допълнително крехкост на мартензитната тъкан (ако има такава) и по този начин образуването на пукнатини.

---

Трето, състоянието на стрес

Студеното напукване при заваряване на високоякостна стомана зависи не само от тенденцията на втвърдяване на стоманата, вредното въздействие на водорода, но също така зависи от състоянието на напрежение на заварената връзка, а понякога състоянието на напрежение дори играе решаваща роля. Термичното напрежение (неравномерно нагряване и охлаждане), напрежението при промяна на фазата (промяна на обема на организацията по време на промяна на фазата) и формата на структурата, последователността на заваряване и т.н. на заварената връзка могат да формират ограничаващата сила.

Гореспоменатите три елемента на образуването на студен крекинг, всеки има свой собствен присъщ закон, но също така се отразяват един на друг. Като цяло, засегнатата от топлина зона и тенденцията на втвърдяване на заваръчния метал са присъщи фактори за напукване, докато водородът може да играе своята вредна роля в предизвикването на напукване само когато има образуване на закалена тъкан в стоманата.