Causas de trincas a frio na soldagem

A trinca a frio é um tipo de trinca mais comum na produção de soldagem, que ocorre quando a solda é resfriada a uma temperatura mais baixa, para aços de baixa liga e alta resistência, em torno da temperatura de transformação martensítica. Os três elementos da formação de trincas a frio são a tendência de endurecimento do aço, o teor de hidrogênio da solda e sua distribuição, e o estado de tensão da junta soldada.

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I. Tendência de endurecimento

A tendência de endurecimento do aço depende principalmente da sua composição química e das condições de resfriamento. Quanto maior a tendência de endurecimento do aço, maior a probabilidade de produzir trincas a frio durante a soldagem. Porque quanto maior a tendência de endurecimento significa que a solda produzirá mais organização da martensita quando aquecida, e a capacidade de deformação da martensita é baixa e propensa à fratura frágil. A tendência de endurecimento das juntas soldadas, além da composição química, das condições de resfriamento, mas também do processo de soldagem, da estrutura da espessura da chapa.

Entre eles, a influência da composição química na tendência de endurecimento do aço pode ser estimada aproximadamente usando o método do carbono equivalente [2], como segue.

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

Por exemplo, para chapas de aço com espessura inferior a 20 mm, a tendência de endurecimento não é significativa quando CE < 0,4%.

O metal com grande tendência ao endurecimento formará um grande número de defeitos de rede sob a condição de desequilíbrio térmico e, sob a condição de tensão e desequilíbrio térmico, formará fontes de trincas e até mesmo se expandirá para formar macrofissuras.

Se o hidrogênio estiver presente na solda e na zona afetada pelo calor, isso reduzirá sua tenacidade e produzirá fragilização por hidrogênio. O tecido endurecido martensítico com alto teor de carbono é muito sensível à fragilização por hidrogênio e à sensibilidade à fissuração a frio. A dureza máxima da zona afetada pelo calor é comumente usada na soldagem para avaliar a tendência de endurecimento de certos aços de alta resistência.

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Em segundo lugar, hidrogênio

O hidrogênio é um dos fatores importantes que causam a formação de trincas a frio na soldagem de aços de alta resistência, e fazem com que ele tenha um caráter retardado, geralmente trincas retardadas induzidas por hidrogênio, chamadas de 'craqueamento por hidrogênio' ou 'craqueamento induzido por hidrogênio'. A razão para o “atraso” é que leva um certo tempo para o hidrogênio se difundir no aço, acumular-se em defeitos microscópicos, gerar tensões e rachar.

Quanto maior o teor de hidrogênio na junta soldada do aço de alta resistência, maior a suscetibilidade à trinca, e quando o teor de hidrogênio for maior que um determinado valor crítico, a trinca começará a aparecer, o tamanho do valor crítico varia de caso para caso.

Quando a concentração de hidrogênio na zona soldada afetada pelo calor é alta o suficiente, haverá maior fragilização do tecido martensítico (se houver) e, portanto, a formação de trincas.

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Terceiro, o estado de estresse

A trinca a frio da soldagem de aço de alta resistência não depende apenas da tendência de endurecimento do aço, dos efeitos nocivos do hidrogênio, mas também depende do estado de tensão da junta soldada e, às vezes, o estado de tensão até desempenha um papel decisivo. A tensão térmica (aquecimento e resfriamento desiguais), a tensão de mudança de fase (mudança de volume da organização durante a mudança de fase) e a forma da estrutura, sequência de soldagem, etc. da junta soldada podem formar a força restritiva.

Os três elementos acima mencionados da formação de fissuração a frio, cada um tem sua própria lei intrínseca, mas também afetam uns aos outros. Em geral, a zona afetada pelo calor e a tendência ao endurecimento do metal de solda são fatores intrínsecos à fissuração, enquanto o hidrogênio pode desempenhar seu papel prejudicial na indução da fissuração apenas quando há formação de tecido endurecido no aço.