Лекция №14 Холодные трещины при сварке Теория сварочных процессов

Лекция №14
Холодные трещины при сварке
Теория сварочных процессов
Определение:
Холодные трещины – хрупкие локальные межзёренные
замедленные разрушения металла шва и ЗТВ, возникающие на
этапе охлаждения при температурах ниже 200оС и в после
сварочный период.
Отличительная особенность ХТ от ГТ – это блестящий не
окисленный излом.
К ХТ склонны углеродистые низколегированные стали.
Конструкции, в которых могут возникать ХТ: магистральные
газо- и нефтепроводы, объекты энергетики мосты и т.д.
Теория сварочных процессов
Виды ХТ:
1 – продольная в шве
2 – продольная трещина
по линии сплавления со
стороны шва – характерна
для сварки углеродистых
и низколегированных
сталей аустенитными
сварочными материалами
(«отрыв»)
3 – продольная в ЗТВ («откол»)
4 – поперечная трещина в шве;
5 – поперечная трещина в ЗТВ («частокол»)
Теория сварочных процессов
Факторы, влияющие на образование ХТ
1. Структура – наличие закалочных составляющих: мартенсита и бейнита.
Мартенсит и бейнит – неравновесные структуры.
Феррит твёрдый раствор углерода в α-железе (ОЦК)
Аустенит твёрдый раствор углерода в γ-железе (ГЦК)
Мартенсит – пересыщенный раствор углерода в α-железе.
У металла – искажённая кристаллическая решётка, высокая твёрдость и низкая
пластичность.
Бейнит – смесь мартенсита и цементита.
Перлит – механическая смесь феррита и цементита.
Первоначальное название ХТ – закалочные.
Теория сварочных процессов
Факторы, влияющие на образование ХТ
2. Диаметр бывшего аустенитного зерна (𝒅з ).
3. Содержание диффузионного водорода (Hд)
см3
Hд,
100г мет
Одно из старых названий ХТ – водородные.
4. Остаточные сварочные растягивающие напряжения 2-го
рода (σсв, МПа).
Условия образования ХТ.
𝜎св > 𝜎кр = 𝑓(М, Б, 𝑑з , Нд , 𝑡)
Теория сварочных процессов
Графическая схема образования ХТ
Теория сварочных процессов
𝝈в - предел прочности основного металла
𝝈р 𝒎𝒊𝒏 – показатель сопротивляемости холодным трещинам, МПа
Чем выше 𝝈р 𝒎𝒊𝒏 , тем выше сопротивляемость образованию холодным
трещинам.
𝒕𝒎𝒊𝒏 – момент минимальной сопротивляемости образованию холодных
трещин.
𝝈св𝟏 ; 𝝈св𝟐 - остаточные сварочные напряжения.
𝒕ХТ – момент образования холодных трещин при действии 𝜎св1 .
При действии 𝜎св2 холодных трещин не будет.
Теория сварочных процессов
Кривая 𝝈кр разделена на 2 периода:
I – завершаются структурные превращения, идёт диффузия Н2,
скопление Н2 на границах зёрен, в дефектах кристаллической
решётки.
II – отдых структуры, т.е. снижается уровень внутренних
микронапряжений; происходит десорбция (выход) Н2 из сварного
соединения.
𝜎р 𝑚𝑖𝑛
= 0,7 … 1,0
𝜎нач
Теория сварочных процессов
Особенности ХТ:
1) наличие инкубационного периода 0→tХТ
2) разрушение происходит при напряжениях ниже, чем 𝜎в
основного металла.
tmin зависит от:
1) химического состава
2) условий сварки (tокр.среды, влажность)
3) толщины стенки, мм.
Теория сварочных процессов
Структура
Структура определяется по диаграмме АРА в зависимости
от сварочного термического цикла.
Теория сварочных процессов
𝜔М2 → 100% М
𝜔М1 → 5% М
𝜔ФП1 → 5% ФП
𝜔ФП2 → 100% ФП
Теория сварочных процессов