Cause delle cricche a freddo nelle saldature

La criccatura a freddo è un tipo di criccatura più comune nella produzione di saldatura, che si verifica quando la saldatura viene raffreddata a una temperatura inferiore, per gli acciai bassolegati ad alta resistenza, attorno alla temperatura di trasformazione martensitica.I tre elementi che determinano la formazione di cricche a freddo sono la tendenza all'indurimento dell'acciaio, il contenuto di idrogeno della saldatura e la sua distribuzione, e lo stato tensionale del giunto saldato.

I. Tendenza all'indurimento

La tendenza all'indurimento dell'acciaio dipende principalmente dalla sua composizione chimica e dalle condizioni di raffreddamento.Maggiore è la tendenza all'indurimento dell'acciaio, maggiore è la probabilità che si producano cricche a freddo durante la saldatura.Perché maggiore è la tendenza all'indurimento significa che la saldatura produrrà una maggiore organizzazione della martensite quando riscaldata e la capacità di deformazione della martensite è poco incline alla frattura fragile.La tendenza all'indurimento dei giunti saldati, oltre alla composizione chimica, alle condizioni di raffreddamento, ma anche al processo di saldatura, alla struttura dello spessore della lamiera.

Tra questi, l'influenza della composizione chimica sulla tendenza all'indurimento dell'acciaio può essere stimata approssimativamente utilizzando il metodo del carbonio equivalente [2], come segue.

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

Ad esempio, per lamiere di acciaio di spessore inferiore a 20 mm, la tendenza all'indurimento non è significativa quando CE < 0,4%.

Il metallo con una grande tendenza all'indurimento formerà un gran numero di difetti reticolari in condizioni di squilibrio termico e, in condizioni di stress e squilibrio termico, formerà fonti di cricche e addirittura si espanderà per formare macrofessure.

Se l'idrogeno è presente nella zona saldata e alterata dal calore, ne ridurrà la tenacità e produrrà infragilimento da idrogeno.Il tessuto indurito martensitico ad alto contenuto di carbonio è molto sensibile all'infragilimento da idrogeno e alla rottura a freddo.La durezza massima della zona termicamente alterata viene comunemente utilizzata nella saldatura per valutare la tendenza all'indurimento di alcuni acciai ad alta resistenza.

In secondo luogo, l'idrogeno

L'idrogeno è uno dei fattori importanti che causano la formazione di cricche a freddo nella saldatura dell'acciaio ad alta resistenza e le conferiscono un carattere ritardato, solitamente fessurazione ritardata indotta dall'idrogeno chiamata 'fessurazione da idrogeno' o 'fessurazione indotta da idrogeno' .La ragione del 'ritardo' è che occorre un certo tempo affinché l'idrogeno si diffonda nell'acciaio, si raccolga in corrispondenza di difetti microscopici, generi tensioni e si crepi.

Maggiore è il contenuto di idrogeno nel giunto saldato di acciaio ad alta resistenza, maggiore è la suscettibilità alle fessurazioni e quando il contenuto di idrogeno è maggiore di un certo valore critico, inizieranno ad apparire fessurazioni, la dimensione del valore critico varia da caso a caso a caso.

Quando la concentrazione di idrogeno nella zona termoalterata saldata è sufficientemente elevata, si avrà un ulteriore infragilimento del tessuto martensitico (se presente) e quindi la formazione di cricche.

In terzo luogo, lo stato di stress

La fessurazione a freddo della saldatura di acciaio ad alta resistenza non dipende solo dalla tendenza all'indurimento dell'acciaio, dagli effetti dannosi dell'idrogeno, ma dipende anche dallo stato di tensione del giunto saldato e talvolta lo stato di tensione gioca anche un ruolo decisivo.Lo stress termico (riscaldamento e raffreddamento non uniforme), lo stress da cambiamento di fase (cambiamento di volume dell'organizzazione durante il cambiamento di fase) e la forma della struttura, la sequenza di saldatura, ecc. del giunto saldato possono formare la forza vincolante.

I tre elementi sopra menzionati della formazione del cracking a freddo hanno ciascuno la propria legge intrinseca, ma si influenzano anche a vicenda.In generale, la zona termicamente alterata e la tendenza all'indurimento del metallo saldato sono fattori intrinseci di fessurazione, mentre l'idrogeno può svolgere il suo ruolo dannoso nell'indurre la fessurazione solo quando nell'acciaio si forma tessuto indurito.