Cauzele fisurilor reci la sudare

Fisurarea la rece este un tip mai frecvent de fisurare in productia de sudare, care apare atunci cand sudarea este racita la o temperatura mai scazuta, pentru otelurile slab aliate de inalta rezistenta, in jurul temperaturii de transformare martensitica. Cele trei elemente ale formării fisurilor la rece sunt tendința de întărire a oțelului, conținutul de hidrogen al sudurii și distribuția acesteia și starea de solicitare a îmbinării sudate.

---

I. Tendinţa de întărire

Tendința de întărire a oțelului depinde în principal de compoziția sa chimică și de condițiile de răcire. Cu cât este mai mare tendința de întărire a oțelului, cu atât este mai probabil să producă fisuri la rece la sudare. Deoarece cu cât tendința de întărire este mai mare înseamnă că sudura va produce mai multă organizare a martensitei atunci când este încălzită, iar capacitatea de deformare a martensitei este scăzută predispusă la rupere fragilă. Tendința de întărire a îmbinărilor sudate, pe lângă compoziția chimică, condițiile de răcire, dar și cu procesul de sudare, structura grosimii plăcii.

Dintre acestea, influența compoziției chimice asupra tendinței de întărire a oțelului poate fi estimată aproximativ folosind metoda echivalentului de carbon [2], după cum urmează.

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

De exemplu, pentru plăcile de oțel cu grosimea mai mică de 20 mm, tendința de întărire nu este semnificativă când CE < 0,4%.

Metalul cu tendință mare de întărire va forma un număr mare de defecte ale rețelei în condițiile dezechilibrului termic, iar în condițiile de stres și dezechilibru termic, va forma surse de fisuri și chiar se va extinde pentru a forma macro fisuri.

Dacă hidrogenul este prezent în zona sudură și afectată de căldură, acesta va reduce duritatea acestuia și va produce fragilizare cu hidrogen. Țesutul întărit martensitic cu conținut ridicat de carbon este foarte sensibil la fragilizarea hidrogenului și sensibilitatea la cracarea la rece. Duritatea maximă a zonei afectate de căldură este utilizată în mod obișnuit în sudare pentru a evalua tendința de întărire a anumitor oțeluri de înaltă rezistență.

---

În al doilea rând, hidrogenul

Hidrogenul este unul dintre factorii importanți care provoacă formarea fisurilor la rece în sudarea oțelului de înaltă rezistență și îl fac să aibă un caracter întârziat, de obicei fisurarea întârziată indusă de hidrogen numită „cracarea hidrogenului” sau „fisurarea indusă de hidrogen”. Motivul „întârzierii” este că este nevoie de o anumită perioadă de timp pentru ca hidrogenul să se difuzeze în oțel, să se adune la defecte microscopice, să genereze tensiuni și să crape.

Cu cât este mai mare conținutul de hidrogen în îmbinarea sudată a oțelului de înaltă rezistență, cu atât este mai mare susceptibilitatea la fisurare, iar când conținutul de hidrogen este mai mare decât o anumită valoare critică, va începe să apară fisurarea, dimensiunea valorii critice variază de la caz la caz.

Când concentrația de hidrogen în zona afectată de căldură sudată este suficient de mare, va exista o fragilizare suplimentară a țesutului martensitic (dacă există) și astfel formarea de fisuri.

---

În al treilea rând, starea de stres

Fisurarea la rece prin sudarea oțelului de înaltă rezistență nu depinde numai de tendința de întărire a oțelului, de efectele nocive ale hidrogenului, ci depinde și de starea de solicitare a îmbinării sudate și, uneori, starea de tensiune chiar joacă un rol decisiv. Forța de constrângere pot forma stresul termic (încălzire și răcire neuniformă), stresul de schimbare de fază (modificarea volumului organizației în timpul schimbării de fază) și forma structurii, secvența de sudare etc. a îmbinării sudate.

Cele trei elemente menționate mai sus ale formării de fisurare la rece, fiecare are propria sa lege intrinsecă, dar se afectează și reciproc. În general, zona afectată de căldură și tendința de întărire a metalului de sudură sunt factori intrinseci pentru fisurare, în timp ce hidrogenul își poate juca rolul dăunător în inducerea fisurii numai atunci când există formare de țesut întărit în oțel.