Külmpragude põhjused keevitamisel

Külmpragunemine on keevitamise tootmisel levinum pragunemise tüüp, mis tekib keevisõmbluse jahutamisel madalamale temperatuurile madala legeeritud kõrgtugevate teraste puhul martensiitsete muundumistemperatuuri ümber. Külmpragude tekkimise kolm elementi on terase kõvenemise kalduvus, keevisõmbluse vesinikusisaldus ja selle jaotus ning keevisliite pingeseisund.

---

I. Kõvenemise kalduvus

Terase kõvenemise kalduvus sõltub peamiselt selle keemilisest koostisest ja jahutustingimustest. Mida suurem on terase kõvenemise kalduvus, seda tõenäolisem on keevitamisel külmpragunemine. Kuna mida suurem on kõvenemise tendents, tähendab see, et keevisõmblus tekitab kuumutamisel rohkem martensiidi moodustumist ja martensiidi deformatsioonivõime on madal, kuna see võib hapraks murduda. Keevisliidete kõvenemise kalduvus lisaks keemilisele koostisele, jahutustingimustele, aga ka keevitusprotsessile, plaadi paksuse struktuurile.

Nende hulgas saab süsiniku ekvivalendi meetodi [2] abil ligikaudselt hinnata keemilise koostise mõju terase kõvenemisvõimele järgmiselt.

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

Näiteks alla 20 mm paksuste terasplaatide puhul ei ole kõvenemise tendents märkimisväärne, kui CE < 0,4%.

Suure kõvenemiskalduvusega metall moodustab termilise tasakaalustamatuse tingimustes suure hulga võre defekte ning pingete ja termilise tasakaalustamatuse tingimustes moodustab see pragude allikaid ja isegi laieneb, moodustades makropragusid.

Kui keevisõmbluses ja kuumusest mõjutatud tsoonis on vesinikku, vähendab see selle sitkust ja tekitab vesiniku haprust. Kõrge süsinikusisaldusega martensiitne kõvastunud kude on väga tundlik vesiniku rabeduse ja külma pragunemise suhtes. Kuummõjutsooni maksimaalset kõvadust kasutatakse tavaliselt keevitamisel, et hinnata teatud kõrgtugevate teraste kõvenemise kalduvust.

---

Teiseks vesinik

Vesinik on üks olulisi tegureid, mis põhjustab kõrgtugeva terase keevitamisel külmpragude teket ja muudab selle hilinenud iseloomuga, tavaliselt vesinikust põhjustatud hilinenud pragunemine, mida nimetatakse 'vesinikpragudeks' või 'vesinikust põhjustatud pragunemiseks'. Viivituse põhjuseks on see, et vesiniku terases difundeerumine, mikroskoopiliste defektide kogunemine, pingete tekitamine ja pragunemine võtab teatud aja.

Mida suurem on vesiniku sisaldus kõrgtugeva terase keevisliites, seda suurem on vastuvõtlikkus pragunemisele ja kui vesinikusisaldus on suurem kui teatud kriitiline väärtus, hakkab tekkima pragusid, kriitilise väärtuse suurus on igal juhul erinev.

Kui vesiniku kontsentratsioon keevitatud kuumusest mõjutatud tsoonis on piisavalt kõrge, tekib martensiitse koe (kui see on olemas) edasine rabestumine ja seega pragude teke.

---

Kolmandaks stressiseisund

Kõrgtugeva terase keevitamise külmpragunemine ei sõltu mitte ainult terase kõvenemise kalduvusest, vesiniku kahjulikust mõjust, vaid sõltub ka keevisliite pingeseisundist ning mõnikord mängib pingeseisund isegi otsustavat rolli. Piirava jõu võivad moodustada termiline pinge (ebaühtlane kuumutamine ja jahutamine), faasimuutuspinge (organisatsiooni mahu muutus faasimuutuse ajal) ja keevisühenduse konstruktsiooni vorm, keevitusjärjestus jne.

Eespool nimetatud kolm külmpragunemise moodustumise elementi, millest igaühel on oma olemusseadus, kuid need mõjutavad ka üksteist. Üldiselt on kuumusest mõjutatud tsoon ja keevismetalli kõvenemise kalduvus lõhenemist tekitavad tegurid, samas kui vesinik võib mängida oma kahjulikku rolli pragunemise esilekutsumisel ainult siis, kui terases on tekkinud kõvastunud kude.