Повышение сопротивляемости образованию горячих трещин достигается за счет изменения химического состава металла сварного шва, выбора рационального типа конструкции и технологических мероприятий (предварительный подогрев, порядок наложения швов, выбор способа и режимов сварки), обеспечивающих необходимые условия для кристаллизации.
Способность к образованию шва без горячих трещин в процессе сварки называется технологической прочностью металла шва. В понятие технологической прочности сварных соединений также входит их прочность в процессе остывания и некоторого вылеживания без существенных внешних нагрузок.
Холодными трещинами называются локальные хрупкие межкри-сталлитные разрушения металла сварного соединения, образующиеся после окончания сварки в процессе охлаждения ниже 150... 100 °С или в течение последующих суток. Наиболее часто холодные трещины возникают в околошовной зоне, сварном шве и зоне сплавления. Основными факторами, обуславливающими появление холодных трещин, являются: образование закал очных структур, наличие диффузионного водорода в металле и высокий уровень растягивающих сварочных напряжений.
Как известно, превращение аустенита в мартенсит связано с возникновением структурных внутренних напряжений, а также с образованием структуры, обладающей пониженной пластичностью. Таким образом, действие внутренних напряжений в металле с пониженной пластичностью и приводит к образованию холодных трещин. Наиболее часто холодные трещины возникают при сварке закаливающихся сталей углеродистых, средне- и высоколегированных.
Возникновение закалочных структур обычно происходит на участке перегрева в околошовной зоне (ОШЗ). Часто холодные трещины образуются при комнатных температурах спустя длительное время после завершения процесса сварки. В этом случае развивается так называемое замедленное разрушение. Замедленные разрушения связаны с длительным действием поля собственных (сварочных) или создаваемых внешними силами напряжений такой величины, при которых продолжается процесс деформирования.
Возникновение холодных трещин также связано с водородом, растворенным в жидком металле, а затем диффундирующим в околошовную зону. Водород скапливается в микропустотах и неоднородностях металла, что может вызвать появление высоких давлений в них. Это ведет к развитию в окружающих объемах металла напряжений.
В основе методов борьбы с холодными трещинами лежит предупреждение превращения аустенита в мартенсит. К этим методам относятся: ограничение содержания в основном металле углерода и легирующих элементов, повышающих склонность к закалке; ограничение содержания водорода в металле шва; выбор оптимальных режимов сварки.
Ограниченное содержание водорода в шве достигается просушкой сварочных материалов, зачисткой и просушкой свариваемых кромок. При выборе оптимальных режимов сварки нужно стремиться к получению термического цикла сварки с замедленным охлаждением, что препятствует образованию закалочных структур.
Эффективным методом борьбы с холодными трещинами является применение предварительного или сопутствующего подогрева (200... 300 °С). Сочетание подогрева с оптимальными режимами сварки обеспечивает устранение перегрева в околошовной зоне и снижение скорости охлаждения в температурном интервале превращения аустенита.
Снижение жесткости сварной конструкции также способствует уменьшению внутренних напряжений и повышает сопротивляемость сварной конструкции образованию холодных трещин.
Наиболее эффективным методом предотвращения образования холодных трещин является низкий или высокий отпуск сварной конструкции сразу после сварки. Отпуск может быть общим и местным. Если позволяют размеры конструкции, то отпуск проводится в печи. Местный отпуск проводят индукторами или газовым пламенем. Можно накладывать дополнительный отжигающий валик.
Как показывает накопленный опыт, оптимальные режимы сварки в сочетании с предварительным подогревом и последующим отпуском практически во всех случаях обеспечивают удовлетворительное качество сварных швов изделий из низко- и среднелегированных сталей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.