Αιτίες ψυχρών ρωγμών στη συγκόλληση

Η ψυχρή πυρόλυση είναι ένας πιο συνηθισμένος τύπος ρωγμής στην παραγωγή συγκόλλησης, η οποία συμβαίνει όταν η συγκόλληση ψύχεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία, για χάλυβες χαμηλής κραματοποίησης υψηλής αντοχής, γύρω από τη θερμοκρασία του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού. Τα τρία στοιχεία του σχηματισμού ψυχρής ρωγμής είναι η τάση σκλήρυνσης του χάλυβα, η περιεκτικότητα σε υδρογόνο της συγκόλλησης και η κατανομή της και η κατάσταση τάσης του συγκολλημένου αρμού.

---

I. Τάση σκλήρυνσης

Η τάση σκλήρυνσης του χάλυβα εξαρτάται κυρίως από τη χημική του σύνθεση και τις συνθήκες ψύξης. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση σκλήρυνσης του χάλυβα, τόσο πιο πιθανό είναι να προκαλέσει ψυχρή ρωγμή κατά τη συγκόλληση. Επειδή όσο μεγαλύτερη είναι η τάση σκλήρυνσης σημαίνει ότι η συγκόλληση θα παράγει περισσότερη οργάνωση μαρτενσίτη όταν θερμαίνεται και η ικανότητα παραμόρφωσης μαρτενσίτη είναι χαμηλή επιρρεπής σε εύθραυστη θραύση. Η τάση σκλήρυνσης των συγκολλημένων αρμών, εκτός από τη χημική σύνθεση, τις συνθήκες ψύξης, αλλά και με τη διαδικασία συγκόλλησης, τη δομή του πάχους της πλάκας.

Μεταξύ αυτών, η επίδραση της χημικής σύνθεσης στην τάση σκλήρυνσης του χάλυβα μπορεί να εκτιμηθεί χονδρικά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ισοδύναμου άνθρακα [2], ως εξής.

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

Για παράδειγμα, για χαλύβδινες πλάκες πάχους μικρότερου των 20 mm, η τάση σκλήρυνσης δεν είναι σημαντική όταν CE < 0,4%.

Το μέταλλο με μεγάλη τάση σκλήρυνσης θα σχηματίσει μεγάλο αριθμό ελαττωμάτων δικτυωτού υπό συνθήκες θερμικής ανισορροπίας και υπό συνθήκες τάσης και θερμικής ανισορροπίας, θα σχηματίσει πηγές ρωγμών και ακόμη και θα επεκταθεί για να σχηματίσει μακρορωγμές.

Εάν υπάρχει υδρογόνο στη ζώνη συγκόλλησης και που επηρεάζεται από τη θερμότητα, θα μειώσει την σκληρότητά του και θα προκαλέσει ευθραυστότητα υδρογόνου. Ο σκληρυμένος μαρτενσιτικός ιστός με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι πολύ ευαίσθητος στην ευθραυστότητα του υδρογόνου και στην ευαισθησία στο ψυχρό ράγισμα. Η μέγιστη σκληρότητα της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα χρησιμοποιείται συνήθως στη συγκόλληση για την αξιολόγηση της τάσης σκλήρυνσης ορισμένων χάλυβων υψηλής αντοχής.

---

Δεύτερον, υδρογόνο

Το υδρογόνο είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που προκαλούν το σχηματισμό ψυχρής ρωγμής στη συγκόλληση χάλυβα υψηλής αντοχής και το καθιστούν με καθυστερημένο χαρακτήρα, συνήθως καθυστερημένη ρηγμάτωση που προκαλείται από υδρογόνο που ονομάζεται 'υδρογόνο ρωγμή' ή 'ρωγμή που προκαλείται από υδρογόνο'. Ο λόγος για την «καθυστέρηση» είναι ότι χρειάζεται ένα ορισμένο χρονικό διάστημα για να διαχυθεί το υδρογόνο στον χάλυβα, να συγκεντρωθεί σε μικροσκοπικά ελαττώματα, να δημιουργήσει τάσεις και να ραγίσει.

Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε υδρογόνο στον συγκολλημένο σύνδεσμο του χάλυβα υψηλής αντοχής, τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία σε ρωγμές και όταν η περιεκτικότητα σε υδρογόνο είναι μεγαλύτερη από μια ορισμένη κρίσιμη τιμή, θα αρχίσει να εμφανίζεται ρωγμή, το μέγεθος της κρίσιμης τιμής ποικίλλει από περίπτωση σε περίπτωση.

Όταν η συγκέντρωση του υδρογόνου στη συγκολλημένη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι αρκετά υψηλή, θα υπάρξει περαιτέρω ευθραυστότητα του μαρτενσιτικού ιστού (εάν υπάρχει), και επομένως ο σχηματισμός ρωγμών.

---

Τρίτον, η κατάσταση άγχους

Η ψυχρή πυρόλυση συγκόλλησης χάλυβα υψηλής αντοχής εξαρτάται όχι μόνο από την τάση σκλήρυνσης του χάλυβα, τις επιβλαβείς επιπτώσεις του υδρογόνου, αλλά εξαρτάται επίσης από την κατάσταση τάσης του συγκολλημένου συνδέσμου και μερικές φορές η κατάσταση τάσης παίζει ακόμη και αποφασιστικό ρόλο. Η θερμική καταπόνηση (ανομοιόμορφη θέρμανση και ψύξη), η τάση αλλαγής φάσης (αλλαγή όγκου της οργάνωσης κατά τη διάρκεια της αλλαγής φάσης) και η μορφή της δομής, η αλληλουχία συγκόλλησης κ.λπ. του συγκολλημένου συνδέσμου μπορούν να αποτελέσουν τη δύναμη περιορισμού.

Τα προαναφερθέντα τρία στοιχεία του σχηματισμού ψυχρής πυρόλυσης, το καθένα έχει τον δικό του εγγενή νόμο, αλλά επηρεάζει επίσης το ένα το άλλο. Γενικά, η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και η τάση σκλήρυνσης του μετάλλου συγκόλλησης είναι εγγενείς παράγοντες για τη ρωγμή, ενώ το υδρογόνο μπορεί να παίξει τον επιβλαβή ρόλο του στην πρόκληση ρωγμών μόνο όταν υπάρχει σχηματισμός σκληρυμένου ιστού στον χάλυβα.