Трещина - это несплошность, вызванная местным разрывом шва, которая может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.
Микротрещина - это трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при 50-кратном увеличении. В зависимости от температуры, при которой образуются трещины, их условно подразделяют на горячие и холодные. Горячие трещины в сталях возникают при температуре, превышающей 1000 °С, а холодные - при более низкой. Трещины являются самым серьезным дефектом сварного соединения, как правило не подлежащим устранению.
Горячие трещины - это хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в твердожидком состоянии в процессе кристаллизации, а также при высоких температурах в твердом состоянии. Они извилисты, в изломе имеют темный цвет, сильно окислены, распространяются по границам зерен. По современным представлениям горячие трещины вызываются действием двух факторов: наличием жидких прослоек между зернами в процессе кристаллизации и деформациями укорачивания.
|
|
В интервале температур плавления и полного затвердевания происходит миграция примесей и загрязнений в межзеренные пространства. Наличие между зернами жидкой фазы, примесей и загрязнений снижает деформационную способность шва и околошовной зоны. Неравномерность линейной и объемной усадок шва и основного металла при охлаждении приводит к возникновению внутренних напряжений, являющихся причиной появления микро- и макроскопических трещин как вдоль, так и поперек шва.
Причинами образования горячих трещин при сварке являются:
большое количество вредных примесей (особенно серы и фосфора) в металле свариваемых заготовок;
наличие в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающие связь между зернами;
жесткое закрепление свариваемых заготовок или повышенная жесткость сварного узла, затрудняющая перемещение заготовок при остывании.
Холодные трещины - это локальные меж- или транскристаллические разрушения сварных соединений, образующиеся в металле при остывании до относительно невысоких температур (как правило, ниже 200 °С) или при вылеживании готового изделия. Холодные трещины в шве и переходной зоне расположены под любым углом ко шву - в изломе светлые или со слабыми цветами побежалости и возникают преимущественно при дуговой сварке низколегированной стали большой толщины. Чаще всего трещины возникают в переходной зоне вследствие неправильной техники сварки или неправильно выбранного присадочного материала. Для предупреждения образования холодных трещин применяют:
|
|
прокаливание флюсов и электродов перед сваркой;
предварительный подогрев свариваемых заготовок до 250-450 °С;
ведение процесса сварки в режиме с оптимальными параметрами;
наложение швов в правильной последовательности;
медленное охлаждение изделия после сварки;
проведение непосредственно после сварки смягчающего отжига для снятия остаточных напряжений.
Общими причинами появления трещин, как горячих, так и холодных, в швах сварных соединений являются:
слишком высокая жесткость соединений;
слишком малый размер сварного шва для данной толщины соединения;
несоблюдение или неправильный выбор технологии сварки;
дефекты в сварном шве;
t неправильная подготовка соединения под сварку;
неудовлетворительное качество или неправильный выбор типа электродов;
использование повышенных значений сварочного тока, которое может привести к появлению крупнозернистых охрупченных участков структуры;
высокое содержание углерода или легирующих элементов в основном металле, не учтенное при выборе технологии сварки.
Для предупреждения образования трещин в швах сварных соединений необходимо:
разрабатывать металлоконструкции и технологию сварки, которые позволяют исключить применение соединений с высокой жесткостью;
при сварке изделий достаточно большой толщины увеличивать размеры сварных швов;
не допускать при сварке узких валиков, производить сварку полноразмерным швом короткими участками по 200-250 мм;
выбирать последовательность выполнения сварных швов такой, чтобы максимально долго оставлять незаваренными концевые участки соединения, с тем чтобы они обладали максимально возможной подвижностью;
обеспечить сплошность и хорошее сплавление сварных швов;
в некоторых случаях обеспечить предварительный подогрев свариваемых частей;
сборку соединений производить с одинаковым и требуемым по технологии зазором, при необходимости для выравнивания зазора применять стягивающие сборочные приспособления;
не допускать при сварке завышенных по сварочному току режимов сварки;
по возможности сварной шов делать многопроходным, так как однопроходные швы могут быть более хрупкими, а в многопроходных швах происходит отжиг каждого предыдущего слоя;
разделку заполнять сразу после завершения сварки корня шва, так как воздействию напряжения чаще всего подвергается область корневого шва.