студени пукнатини
Такива пукнатини са локални крехки фрактури с междукристален (интрагрануларен) и транскристален (междукристален) характер, които се появяват в заваръчния шев и в зоната на топлинно въздействие на заваръчното съединение, когато то се охлади до температури под
300... 150 SS поради неблагоприятни промени в структурата и свойствата на метала. Техните формални характеристики са голяма дължина в сравнение с горещите пукнатини, разположение перпендикулярно или успоредно на шева и лъскава кристална фрактура без следи от високотемпературно окисление , Имената на студените пукнатини, приети в заваръчната практика, в зависимост от тяхното местоположение, са показани на фиг. 8.6.
Ориз. 8.6. Видове студени пукнатини а) в зависимост от ориентацията по отношение на заваръчния шев 1 - пукнатини с междина в заваръчния шев;
3 - стени, 6 - напречно в шева; б) морфология на пукнатината: 2, изцепки; 4 - разделяне по протежение на зоната на сливане; 5 - ламеларен
Въглеродните, втвърдяващите се ниско- и всички среднолегирани стомани, както и някои високолегирани термично обработени стомани, титанови и алуминиеви сплави са склонни към образуване на студени пукнатини.
Характеристиките на започването и развитието на студени пукнатини са:
1) наличието на подготвителни и инкубационни периоди, които определят времето преди появата на центъра на фрактурата и развитието му до субмикропукнатина;
2) определено ниво на якост на материала в състояние след заваряване, при което настъпва трансформацията на субмикропукнатина във визуално наблюдавана пукнатина.
Според съвременните концепции три причини са решаващи за образуването на студени пукнатини: структурният (закалителен) фактор, насищането на метала с водород и повишеното ниво на напрежения от първи вид.
За многослойно заваряванеПървичното закаляване се наслагва от процеси на повторно закаляване, различни етапи на темпериране, видове стареене и т.н., които могат да причинят пукнатини при повторно нагряване. Този процес очевидно се обяснява с сегрегация и фазови утайки, водещи до влошаване на свойствата на заваръчния метал или зоната около заварката (коагулация на карбиди, утаяване на интерметални съединения по границите на зърната и др.). При многослойно заваряване на чугунени стомани образуването на студени пукнатини е свързано с процесите на деформационно стареене при T - 200.300 °C [10].
Въпреки горното, "структурният фактор" се използва широко за предварителна качествена оценка на заваряемостта (склонност към студени пукнатини) чрез експериментални (по твърдост) и изчислително-статистически (по Seq) методи.
Водородът, който насища заваръчния метал от атмосферата на дъгата, от основния и електродния метал, е друг важен фактор, причиняващ образуването на студени пукнатини. Това явление често се нарича водородна крехкост. Причините за появата на студени пукнатини в този случай са:
2) наличието на определен минимум на дифузионен водород в зоната на заваръчното съединение, чийто източник по време на заваряване е главно заваръчният метал, т.е. [H]> 30 cm3 / 100 g. м.;
3) определено ниво на напрежения на опън в зоната на заварената връзка.
Когато заваръчната вана се охлади, водородът дифундира към нейната повърхност и в засегнатата от топлината зона. Максимална дифузия се наблюдава по време на периода на полиморфна трансформация y ->> но поради рязко намаляване на разтворимостта на водород във ферит. Преминавайки при T = 200 °C от атомната към молекулярната форма и адсорбирайки се върху свободните повърхности на структурни дефекти, водородът създава в локалните обеми на металаповишени налягания, които изчерпват способността му за деформация и причиняват микроразкъсвания, т.е. центрове на пукнатини. По-нататъшното им нарастване води до появата на макропукнатини. Наличието на неметални включвания (оксиди, нитриди, шлаки) в структурата улеснява растежа на пукнатините и тяхното движение от заваръчния шев в зоната на топлинно въздействие. Процесът на промяна на концентрацията на водород в заваръчния шев и зоната на топлинно въздействие се извършва за определен период от време. Поради това такива гребени често се наричат забавени гребени [10, II].
Високото ниво на напрежение (типове I и 11) катализира появата на студени пукнатини. Физическата същност на процеса е да деформира структурата на "най-слабия" участък, да промени дължината на границите на зърната и да създаде условия за ускорено развитие на пукнатини до критични размери. Ето защо появата на студени пукнатини в заварени съединения с голяма дебелина е по-вероятно, отколкото в малки.
От горното следва, че процесът на образуване и развитие на студени пукнатини е многозависим като цяло
редица конструктивни и технологични фактори на процеса на заваряване. Установяването на тези зависимости за конкретни марки стомани и типове конструкции често е дискусионен и засега не винаги еднозначно решен въпрос.
Методите и критериите за оценка на склонността към студени пукнатини се класифицират според:
1) естеството на процедурата за оценка - на непряка и пряка;
2) характер на показателите - на качествени, полуколичествени и количествени;
3) характер на използване на показателите - сравнителни и приложни.
Непреките методи позволяват да се оцени склонността на заварената връзка към студени пукнатини чрез изчисление без изпитване на материали, докато директните методи включват заваряване на технологични проби.
Критерии за оценка (показатели за заваряемост)изразени чрез стойността на един или повече параметри, предизвикващи образуването на пукнатини.Те могат да бъдат качествени („наклонени“, „ненаклонени“) или количествени, имащи числено изражение на параметър, който контролира процеса на напукване.
Изчислителните методи за оценка на склонността към студени пукнатини използват параметрични уравнения, получени чрез статистическа обработка на експериментални данни. Те свързват входните параметри (химичен състав, условия на заваряване, вид на съединението) с изходните параметри (температура на нагряване, индекс на склонност). В този случай често е трудно да се използва цялото разнообразие от фактори, които определят образуването на студени пукнатини.
В момента се използват следните параметрични зависимости: