Основы дуговой сварки

Холодные трещины в угловых сварных соединениях

Разновидности холодных трещин

Холодные трещины определяются как трещины, которые образуются при температурах 200-300°C или ниже в сварных соединениях углеродистых или низколегированных сталей. Холодные трещины могут образовываться как в стыковых, так и в угловых соединениях, однако в этой статье речь пойдет главным образом о холодных трещинах в угловых соединениях. Типичные холодные трещины, которые могут образовываться в угловых соединениях, представлены на Иллюстрации 1.

Иллюстрация 1: Типичные холодные трещины в угловых сварочных швах [1].

Холодные трещины бывают нескольких видов: трещины внешней границы шва начинаются на границе шва, где неравномерности приводят к концентрации напряжений. Трещины корня шва вызываются концентрацией напряжения в канавке углового сварного шва. Трещины задней комки шва представляют собой разновидность корневых трещин. Продольные разрывы – это находящиеся под поверхностью ступеньчатые трещины в основном металле, обычно направленные параллельно обрабатываемой поверхности. Они вызываются натяжением в направлении по полной толщине основного металла, ослабленного за счет присутствия малых рассеянных плоских неметаллических включений, расположенных параллельно поверхности. Подшовные трещины располагаются параллельно линии сварки в зоне термического влияния стального материала с высокой склонностью к затвердеванию. Деформационные трещины вызываются локальными пластическими деформациями, сконцентрированными у кромки или в корне многопроходного сварного шва. Эти трещины могут быть кромочными и корневыми. И наконец, микротрещины зоны термического влияния HAZ и сварочного металла – это микроскопические трещины, которые могут образовываться в угловых сварных швах при сильном сжатии.

Образование холодных трещин и способы их предотвращения

Холодные трещины, как правило, в корне шва, образуются в определенных металлургических и механических условиях, связанных со следующими факторами: (1) способность сварных швов к затвердеванию, (2) количество диффузного водорода в сварных швах, (3) степень сжатия сварных швов и (4) скорость остывания сварных швов. По мере усиления этих факторов сварной шов становится более подверженным образованию корневых трещин.

Способность к затвердеванию определяется сочетанием химического состава и скоростью остывания сварного шва. Количество диффузного водорода варьируется в зависимости от типа сварочного процесса, типа присадочного металла, примесей, таких как влага и масло на поверхности кромок шва, а также скорости остывания сварного шва. При более медленном остывании из шва может выделяться больше диффузного водорода. Степень сжатия варьируется в зависимости от типа свариваемого сооружения, однако толщина стуктурных компонентов является доминирующим фактором – чем толще компонент, тем сильнее сжатие. Скорость остывания варьируется в зависимости от погонной энергии сварки, толщины пластин и температуры предварительного нагрева.

Чтобы предотвратить растрескивание в корне шва, следует использовать основной металл с низкой склонностью к затвердеванию (с хорошей свариваемостью), выбрать присадочный металл с низким содержанием водорода и произвести предварительный нагрев основного металла до соответствующей температуры с учетом типа основного металла и присадочного металла, а также толщины свариваемых компонентов. Эти шаги также довольно широко применяются и для предотвращения других типов холодных трещин, перечисленных на Иллюстрации1. Кроме того, чтобы избежать образования продольных разрывов, основной металл должен обладать достаточной пластичностью по всей толщине, и содержание серы в нем должно быть низким. Присутствие неметаллических примесей также влияет на микротрещины в зоне термического влияния (HAZ) и в сварочном металле.

В противоположность этому, считается, что деформационные трещины (которые могут образовываться как в корне, так и на внешней границе шва) не зависят от диффузного водорода, температуры и прочности сварного шва. Для предотвращения деформации компонентов сварные соединения должны быть в достаточной степени закреплены.

» Источники «

[1] Японское инженерное общество сварки. Сварочные дефекты MAG/MIG и меры по их предотвращению. Издательство Sanpo Publications Inc.

Верх страницы