Тріщини при зварюванні та їх класифікація.
В зависимости от температурного интервала возникновения различают трещины горячие (кристаллизационные) и холодные (внутрикристаллические).
Горячие или кристаллизационные трещины это такие, которые появляются в металле на завершающей стадии кристаллизации в интервале температур 1200-1000°С. При остывании и затвердевании шва в процессе первичной кристаллизации между кристаллами остаются жидкие или полужидкие обогащенные растворенными элементами прослойки с температурой плавления ниже, чем у основного металла. При существовании таких прослоек в момент появления растягивающих напряжений, вызванных неравномерностью нагрева и остывания при сварке, в шве образуются горящие трещины. Они проходят по этим малопрочным прослойкам между кристаллами.
Горячие трещины могут появляться и в околошовной зоне, где при действии высокой температуры по границам растущих зерен выделяются легкоплавкие составляющие и вредные примеси.
Образование их зависит от химсостава металла шва, термического цикла сварки, вида соединения и жесткости конструкции, направленности кристаллизации и др. Склонность наплавленного металла к образованию трещин увеличивают сера (FeS; MnS + FeS), углерод, кремний, водород и т.д.
Существует несколько способов определения стойкости стали против образования горячих трещин. Один из способов, применяемый для всех способов дуговой сварки при толщине металла от 8 до 60 мм, состоит в следующем.
Для пробы (испытания) изготовляют образец из двух пластин, привариваемых по контуру к плите, и имеющих разделку кромок под сварку контрольного стыкового шва. Заваренный контрольный стыковой шов после остывания осматривают через лупу с целью выявления наружных трещин. После этого удаляют закрепляющие швы и образец разрезают на 4 темплета b =70 мм (при сварке под флюсом) и b = 45 мм - при ручной сварке. Темплеты разрушают по контрольному шву путем изгиба или растяжения и изучают излом на предмет наличия трещин. По наличию или отсутствию трещин дают качественную оценку склонности металла шва к образованию трещин.
Несколько видоизмененной конструкции подготавливают и исследуют образцы для определения склонности к образованию трещин углового шва или околошовной зоны.
Для качественной и количественной оценки показателя стойкости металла шва против образования горячих трещин применяется методика, разработанная в МВТУ им. Баумана. В канавку закрепленного с помощью концевых отверстий в губках разрывной машины образца наплавляют валик. Когда дуга пройдет среднее сечение, где имеются концентраторы-отверстия Ø 7 мм, начинается растяжение образца со скоростью А. Наличие концентраторов деформаций вызывает также поперечное растяжение металла шва, приближая условия деформации к реально возникающим при сварке.
При появлении трещин в шве дальнейшая деформация образца способствует их раскрытию до отчетливо видимых размеров. При отсутствии трещин металл шва деформируется пластично до конца испытаний. Меняя скорость растяжения образца при всех прочих равных условиях, можно найти критическую скорость растяжения образца, превышение которой вызывает появление трещин. Эта критическая скорость - Акр принята в качестве показателя сопротивляемости металла шва образованию горячих трещин при сварке. Наличие трещин устанавливают обычно внешним осмотром.
Холодные трещины возникают при низких температурах (ниже 400-300°) в результате структурных превращений в металле шва и околошовной зоны. Эти трещины внутрикристаллические. Их появление связано с фазовыми и структурными превращениями, продуктами которых являются хрупкие структуры типа мартенсита (НБ = 500-600).
Причинами появления их являются:
· концентрация водорода;
· концентрация углерода и легирующих элементов, вызывающая закалку и местные структурные напряжения;
· растягивающие напряжения от неравномерного нагрева и остывания;
· загрязнение металла фосфором;
· дефекты швов;
· объемно-напряженное состояние.
Для определения стойкости стали против образования холодных трещин применяют специальные пробы. На образец, изготовленный из испытываемой стали, вручную или полуавтоматом наваривают валик. После остывания из образца вырезают темплеты шириной b = 8-10мм, на боковых гранях которых приготовляют микрошлифы. После этого определяют наличие трещин в околошовной зоне, по которым и оценивают стойкость металла против образования трещин. Имеется ряд других проб на стойкость против образования холодных трещин.
