Aukstās plaisas cēloņi metināšanā

Aukstā plaisāšana ir biežāk sastopams plaisāšanas veids metināšanas ražošanā, kas rodas, kad metinātā šuve tiek atdzesēta līdz zemākai temperatūrai, mazleģētiem augstas stiprības tēraudiem ap martensīta transformācijas temperatūru. Trīs auksto plaisu veidošanās elementi ir tērauda sacietēšanas tendence, ūdeņraža saturs metinātajā šuvē un tā sadalījums, kā arī metinātā savienojuma sprieguma stāvoklis.

---

I. Sacietēšanas tendence

Tērauda sacietēšanas tendence galvenokārt ir atkarīga no tā ķīmiskā sastāva un dzesēšanas apstākļiem. Jo lielāka ir tērauda sacietēšanas tendence, jo lielāka iespēja, ka metināšanas laikā tas radīs aukstas plaisas. Jo lielāka ir sacietēšanas tendence, tas nozīmē, ka metinātā šuve karsējot radīs vairāk martensīta struktūras, un martensīta deformācijas spēja ir zema, un tā ir pakļauta trausliem lūzumiem. Metināto savienojumu sacietēšanas tendence, papildus ķīmiskajam sastāvam, dzesēšanas apstākļiem, bet arī metināšanas procesam, plāksnes biezuma struktūrai.

Tostarp ķīmiskā sastāva ietekmi uz tērauda sacietēšanas tendenci var aptuveni novērtēt, izmantojot oglekļa ekvivalenta metodi [2] šādi.

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

Piemēram, tērauda plāksnēm, kuru biezums ir mazāks par 20 mm, sacietēšanas tendence nav nozīmīga, ja CE < 0,4%.

Metāls ar lielu sacietēšanas tendenci termiskās nelīdzsvarotības apstākļos veidos lielu skaitu režģa defektu, un sprieguma un termiskās nelīdzsvarotības apstākļos tas veidos plaisu avotus un pat izplešas, veidojot makroplaisas.

Ja metināšanas un karstuma ietekmētajā zonā atrodas ūdeņradis, tas samazinās tā stingrību un radīs ūdeņraža trauslumu. Sacietētie audi ar martensītu ar augstu oglekļa saturu ir ļoti jutīgi pret ūdeņraža trauslumu un aukstās plaisāšanas jutīgumu. Karstuma ietekmētās zonas maksimālo cietību parasti izmanto metināšanā, lai novērtētu noteiktu augstas stiprības tēraudu sacietēšanas tendenci.

---

Otrkārt, ūdeņradis

Ūdeņradis ir viens no svarīgiem faktoriem, kas izraisa aukstās plaisāšanas veidošanos augstas stiprības tērauda metināšanā, un tādēļ tam ir aizkavēta rakstura, parasti ūdeņraža izraisīta aizkavēta plaisāšana, ko sauc par 'ūdeņraža plaisāšanu' vai 'ūdeņraža izraisītu plaisāšanu'. 'Aizkavēšanās' iemesls ir tas, ka nepieciešams zināms laiks, lai ūdeņradis izkliedētu tēraudā, savāktos mikroskopiskos defektos, radītu spriegumus un plaisātu.

Jo augstāks ir ūdeņraža saturs augstas stiprības tērauda metinātajā savienojumā, jo lielāka ir uzņēmība pret plaisāšanu, un, kad ūdeņraža saturs ir lielāks par noteiktu kritisko vērtību, sāks parādīties plaisāšana, kritiskās vērtības lielums katrā gadījumā atšķiras.

Kad ūdeņraža koncentrācija metinātajā siltuma skartajā zonā ir pietiekami augsta, turpināsies martensīta audu trauslums (ja tādi ir) un līdz ar to plaisu veidošanās.

---

Treškārt, stresa stāvoklis

Augstas stiprības tērauda metināšanas aukstā plaisāšana ir atkarīga ne tikai no tērauda sacietēšanas tendences, ūdeņraža kaitīgās ietekmes, bet arī ir atkarīga no metinātā savienojuma sprieguma stāvokļa, un dažreiz sprieguma stāvoklim pat ir izšķiroša nozīme. Ierobežojošo spēku var veidot termiskais spriegums (nevienmērīga sildīšana un dzesēšana), fāzes maiņas spriegums (organizācijas tilpuma izmaiņas fāzes maiņas laikā) un metinātā savienojuma struktūras forma, metināšanas secība utt.

Iepriekš minētie trīs elementi veidošanās aukstā krekinga, katram ir savs iekšējais likums, bet arī ietekmē viens otru. Parasti karstuma ietekmētā zona un metinātā metāla sacietēšanas tendence ir raksturīgi plaisāšanas faktori, savukārt ūdeņradis var spēlēt savu kaitīgo lomu plaisāšanas izraisīšanā tikai tad, ja tēraudā veidojas sacietējuši audi.