Oorzaken van koudescheuren bij het lassen

Koudscheuren is een meer voorkomende vorm van scheuren bij de lasproductie, die optreedt wanneer de las wordt afgekoeld tot een lagere temperatuur, voor laaggelegeerde hogesterktestalen, rond de martensitische transformatietemperatuur. De drie elementen van de vorming van koude scheuren zijn de neiging tot harden van het staal, het waterstofgehalte van de las en de verdeling ervan, en de spanningstoestand van de lasverbinding.

---

I. Neiging tot verharding

De neiging tot verharding van staal hangt voornamelijk af van de chemische samenstelling en de koelomstandigheden. Hoe groter de neiging tot harden van het staal is, des te waarschijnlijker is het dat er tijdens het lassen koudescheuren ontstaan. Omdat hoe groter de neiging tot verharding is, betekent dat de las meer martensietorganisatie zal produceren bij verhitting, en dat de vervormingscapaciteit van martensiet weinig vatbaar is voor brosse breuk. De verhardingsneiging van lasverbindingen, naast de chemische samenstelling, koelomstandigheden, maar ook bij het lasproces de opbouw van de plaatdikte.

Onder hen kan de invloed van de chemische samenstelling op de neiging tot verharding van staal als volgt grofweg worden geschat met behulp van de koolstofequivalentmethode [2].

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

Voor staalplaten met een dikte van minder dan 20 mm is de neiging tot verharding bijvoorbeeld niet significant wanneer CE < 0,4%.

Metaal met een grote neiging tot verharding zal een groot aantal roosterdefecten vormen onder de voorwaarde van thermische onbalans, en onder de voorwaarde van spanning en thermische onbalans zal het scheurbronnen vormen en zelfs uitzetten om macroscheuren te vormen.

Als waterstof aanwezig is in de las- en door hitte beïnvloede zone, zal dit de taaiheid ervan verminderen en waterstofbrosheid veroorzaken. Het martensitische, geharde weefsel met een hoog koolstofgehalte is zeer gevoelig voor waterstofverbrossing en gevoeligheid voor koudscheuren. De maximale hardheid van de door hitte beïnvloede zone wordt vaak gebruikt bij het lassen om de hardingsneiging van bepaalde hogesterktestaalsoorten te beoordelen.

---

Ten tweede waterstof

Waterstof is een van de belangrijke factoren die de vorming van koudscheuren bij het lassen van staal met hoge sterkte veroorzaken, en zorgt ervoor dat het een vertraagd karakter heeft, meestal door waterstof geïnduceerd vertraagd kraken, genaamd 'waterstofkraken' of 'waterstofgeïnduceerd kraken'. De reden voor de ‘vertraging’ is dat het een bepaalde hoeveelheid tijd duurt voordat waterstof zich in het staal verspreidt, zich verzamelt bij microscopische defecten, spanningen genereert en barst.

Hoe hoger het waterstofgehalte in de lasverbinding van hoogwaardig staal, hoe groter de gevoeligheid voor scheuren, en wanneer het waterstofgehalte groter is dan een bepaalde kritische waarde, zullen er scheuren ontstaan, de grootte van de kritische waarde varieert van geval tot geval.

Wanneer de waterstofconcentratie in de gelaste, door hitte beïnvloede zone hoog genoeg is, zal er verdere verbrossing van het martensitische weefsel (indien aanwezig) optreden, en dus de vorming van scheuren.

---

Ten derde, de stresstoestand

Koudscheuren bij het lassen van hoogsterkte staal hangt niet alleen af ​​van de neiging tot verharding van het staal, de schadelijke effecten van waterstof, maar hangt ook af van de spanningstoestand van de lasverbinding, en soms speelt de spanningstoestand zelfs een beslissende rol. De thermische spanning (ongelijke verwarming en koeling), faseveranderingsspanning (volumeverandering van de organisatie tijdens faseverandering) en de vorm van de constructie, lasvolgorde, etc. van de lasverbinding kunnen de beperkende kracht vormen.

De bovengenoemde drie elementen van de vorming van koudscheuren hebben elk hun eigen intrinsieke wet, maar beïnvloeden elkaar ook. Over het algemeen zijn de door hitte beïnvloede zone en de neiging tot uitharden van het lasmetaal intrinsieke factoren voor scheuren, terwijl waterstof zijn schadelijke rol bij het veroorzaken van scheuren alleen kan spelen als er sprake is van verharde weefselvorming in het staal.