Årsaker til kalde sprekker ved sveising

Kaldsprekking er en mer vanlig type sprekkdannelse i sveiseproduksjon, som oppstår når sveisen avkjøles til lavere temperatur, for lavlegerte høyfaste stål, rundt martensittisk transformasjonstemperatur. De tre elementene i kald sprekkdannelse er stålets herdingstendens, hydrogeninnholdet i sveisen og dens fordeling, og spenningstilstanden til sveiseskjøten.

---

I. Herdingstendens

Herdingstendensen til stål avhenger hovedsakelig av dets kjemiske sammensetning og kjøleforhold. Jo større herdingstendens stålet har, jo mer sannsynlig er det å produsere kaldsprekker ved sveising. Fordi jo større herdingstendens betyr at sveisen vil produsere mer martensittorganisering ved oppvarming, og martensittdeformasjonskapasiteten er lav utsatt for sprøbrudd. Herdingstendensen til sveisede skjøter, i tillegg til den kjemiske sammensetningen, kjøleforholdene, men også med sveiseprosessen, strukturen til platetykkelsen.

Blant dem kan påvirkningen av kjemisk sammensetning på herdingstendensen til stål estimeres grovt ved å bruke karbonekvivalentmetoden [2], som følger.

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

For eksempel, for stålplater mindre enn 20 mm tykke, er herdingstendensen ikke signifikant når CE < 0,4 %.

Metall med en stor herdingstendens vil danne et stort antall gitterdefekter under betingelse av termisk ubalanse, og under tilstand av stress og termisk ubalanse, vil det danne sprekkkilder og til og med utvide seg for å danne makrosprekker.

Hvis hydrogen er tilstede i sveise- og varmepåvirket sone, vil det redusere dens seighet og produsere hydrogensprøhet. Det høykarbon-martensittiske herdede vevet er svært følsomt for hydrogensprøhet og følsomhet for kuldesprekker. Den maksimale hardheten til den varmepåvirkede sonen brukes ofte ved sveising for å vurdere herdingstendensen til visse høyfaste stål.

---

For det andre, hydrogen

Hydrogen er en av de viktige faktorene som forårsaker dannelsen av kaldsprekker i høyfast stålsveising, og gjør at den har en forsinket karakter, vanligvis hydrogenindusert forsinket sprekkdannelse kalt 'hydrogencracking' eller 'hydrogen-indusert cracking'. Årsaken til «forsinkelsen» er at det tar en viss tid før hydrogen diffunderer i stålet, samler seg ved mikroskopiske defekter, genererer spenninger og sprekker.

Jo høyere hydrogeninnhold i sveiseskjøten av høyfast stål, desto større er følsomheten for sprekkdannelse, og når hydrogeninnholdet er større enn en viss kritisk verdi vil det begynne å komme sprekker, størrelsen på den kritiske verdien varierer fra tilfelle til tilfelle.

Når konsentrasjonen av hydrogen i den sveisede varmepåvirkede sonen er høy nok, vil det være ytterligere sprøhet av martensittisk vev (hvis noen), og dermed dannelse av sprekker.

---

For det tredje, stresstilstanden

Høyfast stålsveising kald sprekkdannelse avhenger ikke bare av stålherdingstendensen, de skadelige effektene av hydrogen, men avhenger også av spenningstilstanden til sveiseskjøten, og noen ganger spiller spenningstilstanden til og med en avgjørende rolle. Den termiske spenningen (ujevn oppvarming og kjøling), faseendringsspenningen (volumendring av organisasjonen under faseendring) og formen på strukturen, sveisesekvensen osv. til sveiseskjøten kan danne den begrensende kraften.

De ovennevnte tre elementene i dannelsen av kalde sprekker, hver har sin egen iboende lov, men påvirker også hverandre. Generelt er den varmepåvirkede sonen og herdingstendensen til sveisemetallet iboende faktorer for sprekkdannelse, mens hydrogen kan spille sin skadelige rolle i å indusere sprekkdannelser kun når det er herdet vevsdannelse i stålet.