Nguyên nhân của vết nứt lạnh trong hàn

Vết nứt lạnh là một loại vết nứt phổ biến hơn trong sản xuất hàn, xảy ra khi mối hàn được làm lạnh đến nhiệt độ thấp hơn, đối với các thép có độ bền cao của hợp kim thấp, xung quanh nhiệt độ biến đổi martensitic. Ba yếu tố của sự hình thành vết nứt lạnh là xu hướng cứng của thép, hàm lượng hydro của mối hàn và sự phân bố của nó, và trạng thái ứng suất của khớp hàn.

I. Xu hướng cứng

Xu hướng cứng của thép phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học và điều kiện làm mát. Xu hướng cứng của thép càng lớn, càng có nhiều khả năng tạo ra vết nứt lạnh khi hàn. Bởi vì xu hướng cứng hơn có nghĩa là mối hàn sẽ tạo ra nhiều tổ chức martensite hơn khi được làm nóng và khả năng biến dạng martensite dễ bị gãy xương giòn. Xu hướng cứng của các mối hàn, ngoài thành phần hóa học, điều kiện làm mát, nhưng cũng với quá trình hàn, cấu trúc của độ dày tấm.

Trong số đó, ảnh hưởng của thành phần hóa học đến xu hướng cứng của thép có thể được ước tính gần như bằng phương pháp tương đương carbon [2], như sau.

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

Ví dụ, đối với các tấm thép dày dưới 20 mm, xu hướng cứng không đáng kể khi CE <0,4%.

Kim loại có xu hướng cứng lớn sẽ tạo thành một số lượng lớn các khuyết tật mạng trong tình trạng mất cân bằng nhiệt, và trong tình trạng căng thẳng và mất cân bằng nhiệt, nó sẽ tạo thành các nguồn vết nứt và thậm chí mở rộng để hình thành các vết nứt vĩ mô.

Nếu hydro có mặt trong vùng hàn và vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt, nó sẽ làm giảm độ dẻo dai của nó và tạo ra sự hấp thụ hydro. Các mô cứng martensitic carbon cao rất nhạy cảm với sự hấp thụ hydro và độ nhạy cảm lạnh. Độ cứng tối đa của vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt thường được sử dụng trong hàn để đánh giá xu hướng cứng của các thép cường độ cao nhất định.

Thứ hai, hydro

Hydrogen là một trong những yếu tố quan trọng gây ra sự hình thành vết nứt lạnh trong hàn thép cường độ cao, và làm cho nó có một đặc tính chậm trễ, thường là vết nứt do hydro gây ra là 'cracking hydro ' hoặc '' vết nứt do hydro gây ra '. Lý do cho 'Delay ' là phải mất một lượng thời gian nhất định để hydro khuếch tán trong thép, thu thập tại các khiếm khuyết bằng kính hiển vi, tạo ra ứng suất và vết nứt.

Hàm lượng hydro trong khớp hàn của thép cường độ cao càng cao, độ nhạy cảm với nứt càng lớn và khi hàm lượng hydro lớn hơn một giá trị tới hạn nhất định, nứt sẽ bắt đầu xuất hiện, kích thước của giá trị tới hạn thay đổi theo từng trường hợp.

Khi nồng độ của hydro trong vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt hàn đủ cao, sẽ có thêm sự hấp thụ của mô martensitic (nếu có), và do đó hình thành các vết nứt.

Thứ ba, trạng thái căng thẳng

Hàn thép có độ bền cao nứt lạnh không chỉ phụ thuộc vào xu hướng cứng bằng thép, tác hại của hydro, mà còn phụ thuộc vào trạng thái ứng suất của khớp hàn, và đôi khi trạng thái ứng suất thậm chí đóng vai trò quyết định. Ứng suất nhiệt (sưởi ấm và làm mát không đều), ứng suất thay đổi pha (thay đổi thể tích của tổ chức trong quá trình thay đổi pha) và hình thức của cấu trúc, trình tự hàn, v.v. của khớp hàn có thể tạo thành lực ràng buộc.

Ba yếu tố được đề cập ở trên của sự hình thành vết nứt lạnh, mỗi yếu tố có luật nội tại riêng, nhưng cũng ảnh hưởng đến nhau. Nhìn chung, vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt và xu hướng cứng của kim loại hàn là các yếu tố nội tại để nứt, trong khi hydro có thể đóng vai trò có hại trong việc gây ra nứt khi có sự hình thành mô cứng trong thép.