Аналіз типів та основних характеристик зварювальних тріщин у листах із зносостійкої сталі
З розвитком таких галузей промисловості, як сталеливарна, нафтохімічна, судноплавна та електроенергетична, зварювальні конструкції мають тенденцію розвиватися в напрямку великих масштабів, великої потужності та високих параметрів, а деякі також працюють у низьких температурах, кріогенних, корозійних середовищах та інших середовищах. .
Тому різноманітні низьколеговані високоміцні сталі, середньо- та високолеговані сталі, суперсталі та різні леговані матеріали все ширше використовуються. Однак із застосуванням цих марок сталі та сплавів у зварювальному виробництві виникло багато нових проблем, серед яких більш поширеною та серйозною є зварювальні тріщини. Тріщини іноді з'являються в процесі зварювання, але також іноді в процесі розміщення або експлуатації, а також так звані відстрочені тріщини. Оскільки такі тріщини неможливо виявити на виробництві, шкода від таких тріщин більш серйозна. У процесі зварювання виникають різноманітні тріщини, відповідно до природи тріщини зварювальні тріщини зносостійкої сталевої пластини можна розділити на наступні п’ять категорій:
По-перше, гарячий крек
Гарячі тріщини утворюються при високих температурах під час зварювання, тому їх називають гарячими. Відповідно до складу зносостійкої сталевої пластини форма, температурна зона та основні причини гарячих тріщин різні, тому гарячі тріщини поділяються на три категорії: тріщини кристалізації, тріщини розрідження та тріщини полілатерізації.
1. Кристалічна тріщина
На пізній стадії кристалізації рідка плівка, утворена евтектикою з малим об’ємом, послаблює зв’язок між зернами та розтріскується під дією напруги розтягування.
В основному він виготовляється з вуглецевої сталі, зварних швів з низьколегованої сталі з більшою кількістю домішок (містить сірку, фосфор, залізо, вуглець, кремній) і однофазної аустенітної сталі, сплавів на основі нікелю та деяких алюмінієвих сплавів. У деяких випадках кристалізаційні тріщини можуть виникати і в зоні теплового впливу.
2, високотемпературна тріщина розрідження
Під дією пікової температури термоциклу зварювання між зоною термічного впливу і шарами багатошарового зварювання відбувається переплавлення, а під дією напруги утворюються тріщини.
В основному це відбувається в зоні ближнього шва або багатошарового зварювання між високоміцними сталями, що містять хромонікель, аустенітними сталями та деякими сплавами на основі нікелю. Коли вміст сірки, фосфору та вуглецю кремнію в основному матеріалі та зварювальному дроті високий, тенденція до розтріскування розрідження значно зросте.
Високотемпературна тріщина розрідження
3. Багатостороння тріщина
У затверділому фронті кристала під дією високої температури і напруги дефекти решітки переміщуються і агрегують, утворюючи вторинну межу, яка знаходиться в стані низької пластичності при високій температурі, і під дією напруги утворюються тріщини. Полігональні тріщини виникають здебільшого в зоні зварного або пришовного шва чистого металу або однофазних аустенітних сплавів, що відноситься до типу гарячих тріщин.
По-друге, розігріти крек
У процесі термічної обробки для зняття напруги або експлуатації при певній температурі тріщини в крупнокристалічній частині зони термічного впливу зварювання називаються тріщинами повторного нагріву. Тріщини при повторному нагріванні виникають переважно в крупнозернистих частинах зони термічного впливу (ЗТВ) зварювання низьколегованих високоміцних сталей, перлітних жароміцних сталей, аустенітних нержавіючих сталей і деяких сплавів на основі нікелю.
По-третє, холодний крек
Холодна тріщина - це звичайна тріщина, яка виникає під час зварювання, яка утворюється при низькій температурі після зварювання. Холодні тріщини в основному виникають у зоні термічного впливу зварювання низьколегованої сталі, середньолегованої сталі, середньовуглецевої та високовуглецевої сталі. У деяких випадках, наприклад при зварюванні надвисокоміцної сталі або певних титанових сплавів, холодні тріщини також з’являються на металі шва.
Холодний крек
Відповідно до різних типів і структур зварної сталі холодні тріщини також мають різні категорії, які можна приблизно розділити на наступні три категорії:
1. Уповільнена тріщина
Це поширена форма холодної тріщини, і її головна особливість полягає в тому, що вона не з'являється відразу після зварювання, але має загальний інкубаційний період і має відстрочену тріщину, що утворюється під спільною дією затверділої структури, водню та стримуючої напруги.
2, гартівна тріщина
Ця тріщина в основному не є явищем затримки, виявляється відразу після зварювання, іноді в зварному шві, іноді в зоні термічного впливу. В основному це тріщина, утворена структурою зміцнення під дією зварювальних напруг.
3. Малопластична тріщина крихкості
Для деяких матеріалів з низькою пластичністю при низькій температурі деформація, викликана силою усадки, перевищує пластичний резерв самого матеріалу або тріщину, спричинену крихкістю матеріалу. Оскільки він утворюється при нижчій температурі, це також інша форма холодного тріщини, але явища затримки немає.
4. Пластинчастий розрив
У процесі виробництва великої нафтовидобувної платформи та товстостінної ємності під тиском іноді виникають ступінчасті тріщини, паралельні напрямку прокатки, так звані ламінарні розриви.
В основному через наявність шаруватих включень всередині сталевої пластини (вздовж напрямку прокатки) напруга, що виникає під час зварювання, є перпендикулярною до напрямку прокатки, що призводить до «ступінчастого» пластинчастого розриву в зоні теплового впливу трохи далі від вогню. .
5. Корозійне розтріскування під напругою
Уповільнене розтріскування деяких зварних конструкцій (таких як контейнери та труби), викликане спільною дією корозійного середовища та напруги. Факторами, що впливають на корозійну тріщину під напругою, є матеріал конструкції, тип корозійного середовища, форма конструкції, процес виготовлення та зварювання, матеріал зварювання та ступінь зняття напруги. Під час експлуатації виникає стресова корозія.
