Suvirinimo šaltų įtrūkimų priežastys

Šaltasis krekingas yra labiau paplitęs trūkinėjimo tipas suvirinimo gamyboje, kuris atsiranda, kai siūlė atšaldoma iki žemesnės temperatūros, mažai legiruoto didelio stiprumo plienams, esant martensitinės transformacijos temperatūrai. Trys šalto plyšio susidarymo elementai yra plieno kietėjimo tendencija, vandenilio kiekis suvirintoje siūlėje ir jo pasiskirstymas bei suvirintos jungties įtempių būsena.

---

I. Polinkis grūdintis

Plieno kietėjimo tendencija daugiausia priklauso nuo jo cheminės sudėties ir aušinimo sąlygų. Kuo didesnis plieno kietėjimo polinkis, tuo didesnė tikimybė, kad suvirinant susidarys šaltas įtrūkimas. Kadangi kuo didesnė kietėjimo tendencija, tai reiškia, kad kaitinant suvirintoje siūlėje susidaro daugiau martensito, o martensito deformacinė geba yra maža, todėl gali atsirasti trapių lūžių. Suvirintų jungčių kietėjimo tendencija, be cheminės sudėties, aušinimo sąlygų, taip pat suvirinimo proceso, plokštės storio struktūros.

Tarp jų cheminės sudėties įtaką plieno kietėjimo tendencijai galima apytiksliai įvertinti naudojant anglies ekvivalento metodą [2], kaip nurodyta toliau.

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

Pavyzdžiui, plieninėms plokštėms, kurių storis mažesnis nei 20 mm, kietėjimo tendencija nėra reikšminga, kai CE < 0,4%.

Metalas, turintis didelę kietėjimo tendenciją, esant šiluminio disbalanso sąlygoms sudarys daugybę grotelių defektų, o esant įtempiams ir šiluminiam disbalansui, jis sudarys įtrūkimų šaltinius ir net išsiplės, sudarydamas makro įtrūkimus.

Jei suvirinimo ir karščio paveiktoje zonoje yra vandenilio, jis sumažins jo kietumą ir sukels vandenilio trapumą. Daug anglies turintis martensitinis sukietėjęs audinys yra labai jautrus vandenilio trapumui ir jautrumui šaltam įtrūkimui. Maksimalus karščio paveiktos zonos kietumas dažniausiai naudojamas suvirinant, siekiant įvertinti tam tikrų didelio stiprumo plienų polinkį kietėti.

---

Antra, vandenilis

Vandenilis yra vienas iš svarbių veiksnių, sukeliančių šaltojo įtrūkimo susidarymą suvirinant didelio stiprumo plieną, todėl jis yra uždelsto pobūdžio, dažniausiai vandenilio sukeltas uždelstas įtrūkimas, vadinamas 'vandenilio įtrūkimu' arba 'vandenilio sukeltu įtrūkimu'. „Vėlimo“ priežastis yra ta, kad reikia tam tikro laiko, kol vandenilis pasklinda pliene, susikaupia ties mikroskopiniais defektais, sukuria įtempius ir įtrūksta.

Kuo didesnis vandenilio kiekis didelio stiprio plieno suvirintoje jungtyje, tuo didesnis jautrumas įtrūkimams, o kai vandenilio kiekis yra didesnis už tam tikrą kritinę vertę, pradės atsirasti įtrūkimai, kritinės vertės dydis kiekvienu atveju skiriasi.

Kai suvirintoje karščio paveiktoje zonoje vandenilio koncentracija bus pakankamai didelė, toliau bus trapūs martensitiniai audiniai (jei tokių bus), taigi ir susidarys įtrūkimai.

---

Trečia, streso būsena

Didelio stiprumo plieno suvirinimo šaltasis įtrūkimas priklauso ne tik nuo plieno kietėjimo polinkio, žalingo vandenilio poveikio, bet ir priklauso nuo suvirintos jungties įtempių būsenos, o kartais įtempių būsena netgi vaidina lemiamą vaidmenį. Apribojančią jėgą gali sudaryti šiluminis įtempis (netolygus šildymas ir vėsinimas), fazių pokyčio įtempis (organizacijos tūrio pokytis fazės keitimo metu) ir suvirintos jungties konstrukcijos forma, suvirinimo seka ir kt.

Pirmiau minėti trys šaltojo krekingo susidarymo elementai, kiekvienas turi savo vidinį dėsnį, bet taip pat veikia vienas kitą. Apskritai, karščio paveikta zona ir suvirinto metalo polinkis kietėti yra vidiniai įtrūkimų veiksniai, o vandenilis gali atlikti savo žalingą vaidmenį sukeldamas įtrūkimus tik tada, kai pliene susidaro sukietėję audiniai.