Kylmien halkeamien syyt hitsauksessa

Kylmä halkeilu on yleisempi halkeilun tyyppi hitsaustuotannossa, joka tapahtuu, kun hitsaus jäähdytetään alhaisempaan lämpötilaan, matalan seosten korkean lujuuden terästen kanssa martensiittisen transformaatiolämpötilan ympärillä. Kylmän halkeamien muodostumisen kolme elementtiä ovat teräksen kovettuminen, hitsauksen vetypitoisuus ja sen jakautuminen ja hitsatun nivelten jännitystila.

I. Kovettuminen taipumus

Teräksen kovettuminen riippuu pääasiassa sen kemiallisesta koostumuksesta ja jäähdytysolosuhteista. Mitä suurempi teräksen kovettuminen, sitä todennäköisemmin tuottaa kylmää halkeilua hitsauksen yhteydessä. Koska suurempi kovettuminen tarkoittaa, että hitsaus tuottaa enemmän martensiitti -organisaatiota lämmitettyäkseen ja martensiitin muodonmuutoskapasiteetti on alhainen hauraen murtumaan. Hitsattujen nivelten kovettuminen kemiallisen koostumuksen, jäähdytysolosuhteiden lisäksi, mutta myös hitsausprosessin kanssa levyn paksuuden rakenne.

Niistä kemiallisen koostumuksen vaikutus teräksen kovettumiseen voidaan arvioida karkeasti käyttämällä hiiliekvivalenttimenetelmää [2] seuraavasti.

CE (iiw) = c + mn / 6 + (cr + mo + v) / 5 + (cu + ni) / 15

Esimerkiksi alle 20 mm: n teräslevyille kovettuminen taipumus ei ole merkitsevä, kun CE <0,4%.

Metalli, jolla on suuri kovettuminen taipumus, muodostaa suuren määrän hilavaurioita lämpötasapainon olosuhteissa, ja stressin ja lämpötasapainon olosuhteissa se muodostaa halkeaman lähteitä ja jopa laajenee makro -halkeamien muodostamiseksi.

Jos vetyä on hitsaus- ja lämpövaikutteisella vyöhykkeellä, se vähentää sitkeyttä ja tuottaa vedynhallinnon. Korkean hiilen martensitiinin kovettunut kudos on erittäin herkkä vedynhallinta- ja kylmän halkeilun herkkyydelle. Lämpövaikutteisen vyöhykkeen suurin kovuus käytetään yleisesti hitsauksessa arvioida tiettyjen erittäin lujuuden teräksen kovettumisen taipumusta.

Toiseksi vety

Vety on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka aiheuttavat kylmän halkeamisen muodostumisen erittäin lujaan teräshitsaukseen, ja tee siitä viivästynyt luonne, yleensä vedyn aiheuttama viivästynyt halkeama, jota kutsutaan 'vedyn halkeamiseksi ' tai 'vedyn aiheuttama halkeama '. Syynä 'viive ' on se, että vety diffundoituu tietyn ajan teräksen diffuusioon, kerää mikroskooppisia vikoja, aiheuttaa jännityksiä ja halkeamia.

Mitä suurempi vetypitoisuus korkea luja teräksen hitsatun liitoksen, sitä suurempi on alttius halkeiluun, ja kun vetypitoisuus on suurempi kuin tietty kriittinen arvo, halkeilu alkaa ilmestyä, kriittisen arvon koko vaihtelee tapaukseen.

Kun vedyn pitoisuus hitsatulla lämpöä koskevalla vyöhykkeellä on riittävän korkea, martensiittinen kudos (jos sellaista on) ja siten halkeamien muodostuminen on edelleen.

Kolmanneksi, stressitila

Korkean lujuuden teräshitsaus kylmän halkeilu ei riipu pelkästään terästen kovettumisesta, vedyn haitallisista vaikutuksista, vaan riippuu myös hitsatun nivelten jännitystilasta, ja joskus jännitystilalla on jopa ratkaiseva rooli. Lämpörasitus (epätasainen lämmitys ja jäähdytys), vaihemuutosjännitys (organisaation tilavuuden muutos vaihemuutoksen aikana) ja rakenteen muoto, hitsatun nivelen rakenteen muoto, hitsaussekvenssi jne.

Edellä mainituilla kolmella kylmän halkeilun muodostumisen elementillä, jokaisella on oma luontainen laki, mutta ne vaikuttavat myös toisiinsa. Yleensä lämpövaikutteinen vyöhyke ja hitsausmetallin kovettuminen ovat luontaisia ​​tekijöitä halkeiluun, kun taas vety voi olla haitallista roolia halkeilun indusoinnissa vain, kun teräksessä on kovettuneita kudosten muodostumista.