1. Термальные трещины

Он образуется при высоких температурах во время сварки, поэтому его называют горячим трещинами. Он характеризуется трещинами вдоль исходной зерновой границы аустенита. В зависимости от материалов металла, который сваривается (низколегированная высокопрочная сталь, нержавеющая сталь, чугун, алюминиевый сплав и некоторые специальные металлы и т. д.), форма, диапазон температур и основные причины горячих трещин также различны. В настоящее время термические трещины делятся на три категории: кристаллические трещины, трещины жидкости и полигонные трещины.

1) Кристаллизационные трещины в основном возникают в сварных швах углеродистой стали и низколегированной стали, содержащих больше примесей (включая S, P, C и Si), однофазной аустенитной стали, сплавов на основе никеля и некоторых алюминиевых сплавов. Попадание в точку. Этот вид трещин возникает в процессе кристаллизации сварки, близко к линии твердения. Из-за усадки затвердевшего металла остается недостаточное количество остаточного жидкого металла, который не может быть заполнен вовремя. Межкристаллическое растрескивание происходит под действием напряжения.

Профилактические и контрольные меры: в терминах металлургических факторов необходимо соответствующим образом корректировать состав сварочного металла, сократить диапазон зоны хрупкости, контролировать содержание вредных примесей, таких как сера, фосфор и углерод в сварке; улучшить первичные зерна сварочного металла, то есть соответствующим образом добавить элементы Mo, V, Ti, Nb и другие; в техническом плане можно предотвратить предварительным нагревом перед сваркой, контролировать линейную энергию, уменьшать степень ограничения соединения и т. д.

2) Трещина жидкости в зоне близкой к шву - это микротрещина, которая образуется вдоль границ зерен аустенита. Ее размер очень мал и возникает в зоне термически воздействованной зоны (HAZ) близко к шву или между слоями. Обычно ее образование связано с тем, что металл в зоне близкой к шву или металл между швами во время сварки приводит к переплавлению на границах зерен аустенита в этих областях низкоплавким эвтектическим составом при высоких температурах. Под действием растяжения образуются трещины межзеренного типа аустенита из низкоплавкого эвтектического состава, образуя трещины жидкости.

Меры по предотвращению и контролю этого вида трещин в основном такие же, как и для кристаллических трещин. Особенно в металлургии очень эффективно снижать содержание низкоплавких эвтектических элементов, таких как сера, фосфор, кремний и бор, насколько это возможно; с технологической точки зрения можно снизить линейную энергию и уменьшить вогнутость линии плавления в расплавленном бассейне.

• Полигональные трещины вызваны низкой пластичностью при высоких температурах во время образования полигональных трещин. Этот вид трещин не является обычным, и меры по их предотвращению и контролю могут включать добавление элементов, таких как Mo, W, Ti и т. д., в сварку для увеличения полилатеральной энергии возбуждения.

2. Трещины перегрева

Это обычно происходит в определенных типах стали и высокотемпературных сплавах, содержащих элементы упрочнения осаждением (включая низколегированные высокопрочные стали, перлитные жаропрочные стали, упрочненные осаждением высокотемпературные сплавы и некоторые аустенитные нержавеющие стали). После сварки трещины не были обнаружены. Вместо этого трещины возникли в процессе термической обработки. Трещины при повторном нагреве возникают в перегретых крупнозернистых участках зоны теплового воздействия сварки, и их направление расширяется вдоль границ крупного зерна аустенита линии плавления.

С точки зрения выбора материала для предотвращения трещин перегрева можно использовать сталь с мелкозернистой структурой. С технологической точки зрения используйте меньшую линейную энергию, используйте более высокую температуру предварительного нагрева и меры последующего нагрева, а также используйте низкосовместимые сварочные материалы для избежания концентрации напряжений.

3. Холодные трещины

Он в основном возникает в зоне термического воздействия сварки высокоуглеродистой и среднеуглеродистой стали, низкоуглеродистой и среднеуглеродистой легированной стали, но иногда холодные трещины также возникают в швах некоторых металлов, таких как некоторые сверхвысокопрочные стали, титан и титановые сплавы. В общем, склонность к закалке типа стали, содержание и распределение водорода в сварном шве и ограниченное напряженное состояние соединения - три основных фактора, вызывающих появление холодных трещин во время сварки высокопрочной стали. Под действием элемента водорода и растягивающего напряжения структура мартенсита, образовавшаяся после сварки, образует холодные трещины. Его образование обычно транскристаллическое или интеркристаллическое. Холодные трещины обычно делятся на трещины у основания шва, трещины в шве и корневые трещины.

Предотвращение и контроль трещин при низких температурах могут начаться с трех аспектов: химического состава заготовки, выбора сварочных материалов и процессных мероприятий. Следует использовать материалы с более низким уровнем углерода насколько это возможно; в качестве сварочных материалов следует использовать электроды с низким содержанием водорода, а для сварных швов следует использовать материалы с низкой прочностью. Также можно использовать аустенитные сварочные материалы для материалов с высокой склонностью к образованию трещин при низких температурах; линейную энергию, предварительный нагрев и последующий нагрев следует разумно контролировать. Термическая обработка является процессом, направленным на предотвращение трещин при низких температурах.

В производстве сварки из-за различных типов стали и сварочных материалов, типа и жесткости конструкции, а также конкретных условий строительства могут возникать различные формы холодных трещин. Однако задержанные трещины в основном встречаются в производстве.

Задержанные трещины имеют три формы:

1) Трещина у основания сварного шва - Этот тип трещины происходит от соединения основного металла и сварного шва и имеет явные зоны концентрации напряжений. Направление трещины часто параллельно сварному шву и обычно начинается от поверхности основания сварного шва и проникает в глубину основного металла.

2) Трещины под сварным швом - Этот тип трещин часто возникает в зоне термического воздействия сварки, где склонность к упрочнению больше и содержание водорода выше. Обычно направление трещины параллельно линии плавления.

3) Корневая трещина - Этот тип трещины является распространенной формой задержанной трещины, которая возникает в основном при высоком содержании водорода и недостаточной температуре предварительного нагрева. Этот тип трещины аналогичен трещине у основания сварного шва и возникает от корня сварного шва, где концентрация напряжений наибольшая. Корневые трещины могут возникать в крупнозернистом сегменте зоны термического воздействия или в сварном металле.

Склонность к упрочнению стали, содержание и распределение водорода в сварном соединении и ограниченное напряженное состояние соединения - три основных фактора, вызывающих холодные трещины во время сварки высокопрочной стали. Эти три фактора взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом при определенных условиях.

Склонность к упрочнению стали в основном определяется химическим составом, толщиной пластины, технологией сварки и условиями охлаждения. При сварке чем больше склонность к упрочнению стали, тем легче возникновение трещин. Почему сталь трескается после упрочнения? Это можно свести к следующим двум аспектам.

a: Образует хрупкую и твердую мартенситную структуру - мартенсит является пересыщенным твердым раствором углерода в α-железе. Атомы углерода существуют как междуатомные атомы в кристаллической решетке, вызывая отклонение атомов железа от равновесного положения и вызывая более крупные изменения в кристаллической решетке. деформация, вызывающая ткань находиться в закаленном состоянии. Особенно в условиях сварки температура нагрева в области близ шва очень высока, что приводит к серьезному росту зерен аустенита. При быстром охлаждении крупный аустенит превратится в крупный мартенсит. Из теории прочности металлов известно, что мартенсит является хрупкой и твердой структурой, которая потребляет меньше энергии при разрушении. Поэтому, когда мартенсит присутствует в сварном шве, трещины легко образуются и расширяются.

b: Упрочнение приведет к образованию большего количества дефектов решетки - металлы образуют большое количество дефектов решетки в условиях теплового дисбаланса. Эти дефекты решетки в основном представлены вакансиями и дислокациями. Поскольку тепловое напряжение в зоне термического воздействия сварки увеличивается, вакансии и дислокации будут перемещаться и собираться в условиях напряжения и теплового дисбаланса. Когда их концентрация достигает определенного критического значения, образуются источники трещин. При продолжительном воздействии напряжения макроскопические трещины будут продолжать расширяться и образовываться.

Водород является одним из важных факторов, вызывающих появление холодных трещин при сварке высокопрочной стали, и он обладает отложенными характеристиками. Поэтому отложенные трещины, вызванные водородом, во многих литературных источниках называют 'водородно-индуцированным трещиновым разрушением'. Экспериментальные исследования доказали, что чем выше содержание водорода в сварных швах высокопрочной стали, тем выше чувствительность к трещинам. Когда содержание водорода в локальной области достигает определенного критического значения, начинают появляться трещины. Это значение называется критическим значением для возникновения трещин. Содержание водорода [H]кр.

Значение [H]cr холодного треска в различных видах сталей различно и связано с химическим составом, прочностью стали, температурой предварительного нагрева и условиями охлаждения стали.

1: Во время сварки влага в сварочном материале, ржавчина, пятна масла в пазе сварного изделия и влажность окружающей среды - все это причины богатых водородом сварок. В обычных условиях количество водорода в основном металле и сварочной проволоке очень мало, но влага в покрытии электрода и влага в воздухе не могут быть игнорированы, становясь основным источником водородирования.

2: Способности растворения и диффузии водорода в различных металлических структурах различны. Растворимость водорода в аустените намного больше, чем в феррите. Поэтому во время перехода от аустенита к ферриту во время сварки растворимость водорода внезапно уменьшается. В то же время скорость диффузии водорода наоборот внезапно увеличивается при переходе от аустенита к ферриту.

Под воздействием высокой температуры во время сварки большое количество водорода растворится в расплавленном бассейне. Во время последующего охлаждения и затвердевания из-за резкого снижения растворимости водорода он будет пытаться выйти, но из-за быстрого охлаждения у водорода не будет времени на выход. Остается в сварном металле, образуя диффузный водород.

4. Ламеллярная трещина

Это внутреннее низкотемпературное растрескивание. Оно ограничено базовым металлом или зоной теплового воздействия сварного шва толстых пластин и в основном происходит в соединениях типа 'L', 'T' и '+'. Определяется как ступенчатая холодная трещина, возникающая в базовом материале из-за того, что пластичность прокатанной толстой стальной пластины в направлении толщины недостаточна для выдерживания усадочных напряжений сварки в этом направлении. Обычно это связано с тем, что в процессе прокатки толстых стальных пластин некоторые неметаллические включения в стали прокатываются в полосовидные включения параллельно направлению прокатки. Эти включения вызывают анизотропную проводимость в механических свойствах стальной пластины. Для предотвращения ламеллярного разрыва можно использовать улучшенную сталь при выборе материала, то есть использовать стальные пластины с высокой производительностью в направлении z. Также можно улучшить конструкцию соединения, чтобы избежать односторонних сварных швов или делать канавки на стороне, которая несет напряжение в направлении z.

Ламеллярное разрушение отличается от холодных трещин. Его возникновение не имеет никакого отношения к уровню прочности типа стали, а главным образом связано с количеством включений и формой их распределения в стали. Обычно ламеллярные разрывы могут возникать в прокатанных толстых стальных плитах, таких как низкоуглеродистая сталь, низколегированная высокопрочная сталь, и даже алюминиевые сплавы. В зависимости от места возникновения ламеллярных разрывов их можно грубо разделить на три категории:

Первый тип - ламеллярные разрывы, вызванные холодными трещинами у основания сварного шва или корня сварного шва в зоне термического воздействия сварки.

Второй тип - трещины включений вдоль зоны термического воздействия сварки, которые являются наиболее распространенными ламеллярными разрывами в инженерии.

Третий тип трещин включения в основном металле вдали от зоны термического воздействия обычно возникает в толстых пластинчатых конструкциях с большим количеством включений MnS в виде хлопьев.

Форма ламеллярного разрыва тесно связана с типом, формой, распределением и местоположением включений. Когда включения преимущественно представлены в виде хлопьев MnS вдоль направления прокатки, ламеллярный разрыв имеет четкую ступенчатую форму, когда они преобладают включениями кремния, он линейный, а когда они преобладают включениями алюминия, он неправильный. Ступенчатый.

При сварке толстостенных конструкций, особенно Т-образных и угловых стыков, при жестких ограничениях усадка сварного шва вызывает большие напряжения и деформации в направлении толщины основного металла. Когда деформация превышает пластичность основного металла, когда достигается способность к деформации, включения и металлическая матрица разделяются, и возникают микротрещины. Под действием напряжения кончики трещин будут расширяться вдоль плоскости, где находятся включения, образуя так называемую 'платформу'.

Существует множество факторов, влияющих на ламеллярные разрывы, в основном включая следующие аспекты:

1: Тип, количество и форма распределения неметаллических включений являются основной причиной ламеллярного разрыва. Это фундаментальная причина анизотропии и механических свойств стали.

2: Ограничивающее напряжение по направлению Z. Толстостенные сварные конструкции несут различные ограничивающие напряжения по направлению Z, остаточные напряжения после сварки и нагрузку во время сварочного процесса. Это механические условия, вызывающие ламеллярные разрывы.

3: Влияние водорода. Обычно считается, что водород является важным фактором влияния, когда холодная трещина вызывает ламеллярные разрывы около зоны термического воздействия.

Поскольку ламеллярные разрывы имеют большое влияние и опасность очень серьезна, перед строительством необходимо оценить чувствительность стали к ламеллярным разрывам.

Часто используемые методы оценки включают уменьшение площади в направлении Z и метод критического напряжения болта в направлении Z. Для предотвращения ламеллярных разрывов площадь уменьшения должна быть не менее 15%. Обычно желательно, чтобы она составляла 15-20%. При 25% считается, что сопротивление ламеллярному разрыву отличное.

Для предотвращения ламеллярных разрывов необходимо принимать меры в основном с следующих точек зрения:

Во-первых, для очистки стали можно широко использовать метод раннего десульфуризации расплавленного железа и вакуумной дегазации для плавки ультранизкосернистой стали с содержанием серы всего 0,003-0,005%, и ее участковое уменьшение (по направлению Z) может достигать 23-25%.

Во-вторых, контроль морфологии сульфидных включений заключается в превращении MnS в сульфиды других элементов, что затрудняет их удлинение во время горячей прокатки, тем самым уменьшая анизотропию. В настоящее время широко используются добавочные элементы - кальций и редкоземельные элементы. Сталь, обработанная таким образом, может производить стальные пластины, устойчивые к ламеллярным разрывам, с уменьшением площади в направлении Z от 50 до 70%.

В-третьих, с точки зрения предотвращения ламеллярных разрывов, процесс проектирования и строительства в основном направлен на избегание напряжения по направлению Z и концентрации напряжения. Конкретные меры следующие:

1) Односторонние сварные швы следует избегать насколько это возможно. Использование двусторонних сварных швов вместо полнопроникающих сварных швов с небольшим количеством сварки может смягчить напряженное состояние в корневой зоне сварки и предотвратить концентрацию напряжения.

2) Используйте симметричные фасонные сварные швы с небольшим количеством сварки вместо полнопроникающих сварных швов с большим количеством сварки, чтобы избежать избыточного напряжения.

3) На стороне, которая несет напряжение по направлению Z, следует сделать фаску.

4) Для Т-образных соединений на горизонтальную пластину можно предварительно сварить слой материала с низкой прочностью, чтобы предотвратить трещины в корне сварки и также смягчить напряжение сварки.

5) Для предотвращения ламеллярных разрывов, вызванных холодной трещиной, следует принимать меры по предотвращению холодной трещины насколько это возможно, такие как уменьшение количества водорода, умеренное увеличение предварительного нагрева, контроль температуры межслойного слоя и т. д.

Zhouxiang Enterprise

Специализация на производстве линии для производства H-балок легкого и тяжелого типов, линии для производства коробчатых балок, горизонтальной линии производства, двойной сварочно-выправочной автоматической линии, всех видов автоматизированных индивидуальных линий сборки; включая ЧПУ плазменную резку, волоконно-лазерную плоскую резку, лазерную трубную резку, интегрированную машину для резки труб и пластин, ручную лазерную сварку, машину для сборки H-балок, козловую подплавленную дуговую сварку, машину для выправки H-балок, машину для шариковой струйной обработки, интегрированную машину для сборки и сварки H-балок и выправки, специальную сварочную машину, вспомогательную машину, прокаточную машину, профильно-гибочную машину, различные сварочные машины и т. д.

Made by Zhouxiang, professional quality, high precision, high speed.

Leading technology, stable quality, products sell well at home and abroad.