Príčiny studených trhlín pri zváraní

Praskanie za studena je bežnejší typ praskania pri výrobe zvárania, ku ktorému dochádza pri ochladzovaní zvaru na nižšiu teplotu, u nízkolegovaných vysokopevných ocelí, okolo teploty martenzitickej transformácie. Tri prvky tvorby trhlín za studena sú tendencia tvrdnutia ocele, obsah vodíka vo zvare a jeho rozloženie a stav napätia zvarového spoja.

---

I. Sklon k tvrdnutiu

Tendencia tvrdnutia ocele závisí najmä od jej chemického zloženia a podmienok chladenia. Čím väčšia je tendencia tvrdnutia ocele, tým väčšia je pravdepodobnosť vzniku trhlín za studena pri zváraní. Pretože väčšia tendencia tvrdnutia znamená, že zvar bude produkovať väčšiu organizáciu martenzitu pri zahrievaní a kapacita deformácie martenzitu je nízka náchylná na krehké lomy. Tendencia tvrdnutia zvarových spojov, okrem chemického zloženia, podmienok chladenia, ale aj s procesom zvárania, štruktúra hrúbky plechu.

Spomedzi nich možno vplyv chemického zloženia na tendenciu tvrdnutia ocele približne odhadnúť pomocou metódy uhlíkového ekvivalentu [2], a to nasledovne.

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

Napríklad pre oceľové dosky s hrúbkou menšou ako 20 mm nie je tendencia tvrdnutia významná, keď CE < 0,4 %.

Kov s veľkým sklonom k ​​vytvrdzovaniu vytvorí veľké množstvo mriežkových defektov v podmienkach tepelnej nerovnováhy a v podmienkach napätia a tepelnej nerovnováhy bude vytvárať zdroje trhlín a dokonca expandovať a vytvárať makrotrhliny.

Ak je vo zvare a tepelne ovplyvnenej zóne prítomný vodík, zníži sa jeho húževnatosť a dôjde k vodíkovému krehnutiu. Martenzitické tvrdené tkanivo s vysokým obsahom uhlíka je veľmi citlivé na vodíkové krehnutie a citlivosť na praskanie za studena. Maximálna tvrdosť tepelne ovplyvnenej zóny sa bežne používa pri zváraní na posúdenie tendencie tvrdnutia určitých ocelí s vysokou pevnosťou.

---

Po druhé, vodík

Vodík je jedným z dôležitých faktorov spôsobujúcich vznik trhlín za studena pri zváraní vysokopevných ocelí, a preto má oneskorený charakter, zvyčajne vodíkom indukované oneskorené praskanie nazývané 'vodíkové praskanie' alebo 'praskanie vyvolané vodíkom'. Dôvodom 'oneskorenia' je to, že trvá určitý čas, kým vodík v oceli difunduje, zhromaždí sa na mikroskopických defektoch, vytvorí napätie a praskne.

Čím vyšší je obsah vodíka vo zvarovom spoji vysokopevnostnej ocele, tým väčšia je náchylnosť na praskanie, a keď je obsah vodíka väčší ako určitá kritická hodnota, začne sa objavovať praskanie, veľkosť kritickej hodnoty sa líši prípad od prípadu.

Keď je koncentrácia vodíka vo zváranej tepelne ovplyvnenej zóne dostatočne vysoká, dôjde k ďalšiemu krehnutiu martenzitického tkaniva (ak existuje), a tým k tvorbe trhlín.

---

Po tretie, stresový stav

Praskanie pri zváraní vysokopevných ocelí za studena nezávisí len od tendencie tvrdnutia ocele, škodlivých účinkov vodíka, ale závisí aj od stavu napätosti zvarového spoja a niekedy stav napätia hrá dokonca rozhodujúcu úlohu. Obmedzujúcu silu môže tvoriť tepelné namáhanie (nerovnomerné zahrievanie a ochladzovanie), namáhanie pri zmene fázy (objemová zmena organizácie počas zmeny fázy) a tvar konštrukcie, postup zvárania atď.

Vyššie uvedené tri prvky vzniku praskania za studena, každý má svoj vlastný zákon, ale sa navzájom ovplyvňujú. Vo všeobecnosti sú teplom ovplyvnená zóna a tendencia tvrdnutia zvarového kovu vnútornými faktormi praskania, zatiaľ čo vodík môže hrať svoju škodlivú úlohu pri vyvolávaní praskania iba vtedy, keď sa v oceli vytvára stvrdnuté tkanivo.