Punca keretakan sejuk dalam kimpalan

Keretakan sejuk adalah jenis keretakan yang lebih biasa dalam pengeluaran kimpalan, yang berlaku apabila kimpalan disejukkan ke suhu yang lebih rendah, untuk keluli kekuatan tinggi aloi rendah, di sekitar suhu transformasi martensit. Tiga elemen pembentukan retak sejuk ialah kecenderungan pengerasan keluli, kandungan hidrogen kimpalan dan pengedarannya, dan keadaan tegasan sambungan yang dikimpal.

---

I. Kecenderungan pengerasan

Kecenderungan pengerasan keluli bergantung terutamanya pada komposisi kimia dan keadaan penyejukannya. Semakin besar kecenderungan pengerasan keluli, semakin besar kemungkinan menghasilkan keretakan sejuk apabila mengimpal. Kerana semakin besar kecenderungan pengerasan bermakna kimpalan akan menghasilkan lebih banyak organisasi martensit apabila dipanaskan, dan kapasiti ubah bentuk martensit rendah terdedah kepada patah rapuh. Kecenderungan pengerasan sendi dikimpal, sebagai tambahan kepada komposisi kimia, keadaan penyejukan, tetapi juga dengan proses kimpalan, struktur ketebalan plat.

Antaranya, pengaruh komposisi kimia terhadap kecenderungan pengerasan keluli boleh dianggarkan secara kasar menggunakan kaedah setara karbon [2], seperti berikut.

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

Sebagai contoh, untuk plat keluli dengan ketebalan kurang daripada 20 mm, kecenderungan pengerasan tidak ketara apabila CE < 0.4%.

Logam dengan kecenderungan pengerasan yang besar akan membentuk sejumlah besar kecacatan kekisi di bawah keadaan ketidakseimbangan terma, dan di bawah keadaan tekanan dan ketidakseimbangan haba, ia akan membentuk sumber retak dan juga berkembang untuk membentuk retakan makro.

Jika hidrogen terdapat dalam kimpalan dan zon terjejas haba, ia akan mengurangkan keliatannya dan menghasilkan kerosakan hidrogen. Tisu keras martensit karbon tinggi adalah sangat sensitif kepada kerosakkan hidrogen dan sensitiviti rekahan sejuk. Kekerasan maksimum zon terjejas haba biasanya digunakan dalam kimpalan untuk menilai kecenderungan pengerasan keluli berkekuatan tinggi tertentu.

---

Kedua, hidrogen

Hidrogen ialah salah satu faktor penting yang menyebabkan pembentukan keretakan sejuk dalam kimpalan keluli berkekuatan tinggi, dan menjadikannya mempunyai ciri tertunda, biasanya retak tertunda akibat hidrogen dipanggil 'pecahan hidrogen' atau 'retak akibat hidrogen'. Sebab untuk 'kelewatan' adalah kerana ia mengambil masa tertentu untuk hidrogen meresap dalam keluli, berkumpul pada kecacatan mikroskopik, menghasilkan tegasan dan retak.

Semakin tinggi kandungan hidrogen dalam sambungan dikimpal keluli berkekuatan tinggi, semakin besar kerentanan kepada keretakan, dan apabila kandungan hidrogen lebih besar daripada nilai kritikal tertentu, keretakan akan mula muncul, saiz nilai kritikal berbeza dari kes ke kes.

Apabila kepekatan hidrogen dalam zon terjejas haba yang dikimpal adalah cukup tinggi, akan berlaku lagi kemerosotan tisu martensit (jika ada), dan dengan itu pembentukan keretakan.

---

Ketiga, keadaan tekanan

Keretakan sejuk kimpalan keluli berkekuatan tinggi bukan sahaja bergantung pada kecenderungan pengerasan keluli, kesan berbahaya hidrogen, tetapi juga bergantung kepada keadaan tegasan sendi yang dikimpal, dan kadangkala keadaan tegasan juga memainkan peranan yang menentukan. Tegasan terma (pemanasan dan penyejukan tidak sekata), tegasan perubahan fasa (perubahan volum organisasi semasa perubahan fasa) dan bentuk struktur, urutan kimpalan, dan lain-lain sambungan yang dikimpal boleh membentuk daya pengekang.

Tiga unsur pembentukan keretakan sejuk yang disebutkan di atas, masing-masing mempunyai undang-undang intrinsik sendiri, tetapi juga mempengaruhi satu sama lain. Secara amnya, zon yang terjejas haba dan kecenderungan pengerasan logam kimpalan adalah faktor intrinsik untuk keretakan, manakala hidrogen boleh memainkan peranan berbahayanya dalam mendorong keretakan hanya apabila terdapat pembentukan tisu yang mengeras dalam keluli.