Горячие трещины при сварке: Горячие трещины — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Горячие трещины

Горя́чие тре́щины — хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и зоны термического влияния, возникающие в твёрдо-жидком состоянии при завершении кристаллизации, а также в твёрдом состоянии при высоких температурах на этапе преимущественного развития межзёренной деформации. Они могут возникать при неблагоприятном сочетании некоторых факторов, связанных с понижением деформационной способности металла вследствие наличия в структуре легкоплавких эвтектик, дефектов кристаллического строения, выделения хрупких фаз, включения водорода (водородная болезнь) и т. д.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 573
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%8F%D1%87%D0%B8%D0%B5_%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%89%D0%B8%D0%BD%D1%8B

Актуальность проблемы

Сварочные работы в производственных или даже домашних условиях должны выполняться по общим инструкциям, с учетом ГОСТов.

Даже если вы варите что-то «для себя», соблюдение норм поможет сделать это качественнее, а любая «косметическая» или функциональная проблема при выполнении может повлечь за собой траты на обслуживание или даже замену всей конструкции.

Широко известный дефект — горячая трещина. Такой дефект может быть достаточно большим, чтобы увидеть из без увеличительного стекла. Некоторые из них относятся к «микро-«, разглядеть их просто так не получится.

Но и оба варианта могут быть очень опасными для готового соединения.

В зависимости от того, при каком нагреве была сварена конструкция, коррозии могут быть также горячими и холодными. Если швы сделали, например, при 1000 градусов, трещина в них горячая, а если меньше 1000 — холодная.

Оба варианта этого дефекта практически невозможно устранить, поэтому, найдя такие проблемы в изделии, мастер отмечает его как брак, отправляя в металлолом.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1030
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Виды горячих трещин при сварке

Все виды несплошностей относятся к дефектам, отрицательно отражающихся на прочности соединений. Природа холодных и горячих трещин при сварке различная. Холодные появляются при остывании в результате возникающих внутренних напряжений. Горячие – следствие межкристаллических разрушений. Обычно имеют вид надрезов или несплошностей, различают макро- и микродефекты. Горячие трещины темного цвета (за счет окислов), извилистой формы. По локализации разделяются на две группы:

растрескивания в зоне термического влияния;
дефекты в металле сварного шва.

Виды горячих трещин при сварке

Околошовные бывают нескольких видов:

Кристаллизационные длинные, обычно раскрытые, не имеют заметных ответвлений. Зависят от двух параметров, влияющих на структуру стали:

формы затвердевания ванны расплава, с краев обычно образуются мелкие зерна, затем крупные столбчатые растут перпендикулярно оси;

размера угла между кристаллитами в поликристаллической структуре, они постепенно смыкаются.

Кристаллизационные горячие ратсрескивания бывают внутренними (выявляются методами неразрушающего контроля) и выходящими на поверхность, определяемыми визуально.

Ликвиационные горячие трещины связаны с неоднородностью химического состава. По виду мелкие, образуются в местах, где близко расположены столбчатые кристаллы. Зависят от химического состава, наличия тугоплавких легирующих элементов. Деформационная способность структуры также снижается за счет миграции примесей и загрязнений в пространство между зернами, формируются неметаллические включения. При кристаллизации легированных сталей тугоплавкие частицы становятся центром образования кристаллов.
Деформацонные, связанные с неравномерностью усадки.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1712
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke

Причины образования холодных трещин при сварке

В качестве распространенных причин образования можно выделить три основные фактора:

В зоне термического влияния или непосредственно в самом шве микроструктура металла должна быть сильно чувствительной к воздействию водорода. Такой восприимчивостью обладает мартенситная структура. Она образуется при сварке сталей повышенной прочности.
В зоне, где имеется термическое влияние, должен образовываться диффузный водород, который может проникать в околошовную зону на шве.
В зоне термического влияния также должно присутствовать растягивающее напряжение.

Таким образом, основная причина появления трещин – это водород. Он может попадать в шов из флюса, который покрывает электрод. Даже при использовании газовой сварки он может проникать в металл из защитных газов, неубранных загрязнений на сварочной проволоке и так далее. Активным источником этого элемента может стать ржавчина, но электродное покрытие в любое случае дает больше всего примеси.

Механизм образования холодных трещин

Холодные трещины при сварке образуются следующим образом. Непосредственно после окончания сварочного процесса металл на соединении испытывает временное влияние водорода. Это может помешать контролю качества полученного соединения. Образуется диффузия водорода в тех местах, где образуются шлаковые включения и поры. Здесь же атомный водород превращается в молекулярный. Когда водород переходит в молекулярное состояние, он скапливается в определенных местах и именно места его скопления создает высокое давление газа. Это и становится причиной того, что в металле появляются блестящие поры.

Особенность этого процесса состоит в том, что водород может перейти в молекулярное состояние только при низкой температуре. Если температура выше 200 градусов Цельсия, то этот элемент находится в металле в атомарном состоянии. Постоянное влияние водорода приводит к тому, то материал становится более хрупким, так что структурные превращения при таком воздействии становятся бесповоротными. Большая уязвимость приграничных зон является результатом того, что в них происходит довольно большое количество различных процессов. В этих местах распадаются карбиды и сульфиды, которые и без воздействия водорода усугубляют положение. В результате комплексного воздействия границы швов всегда проявляют первые признаки появления трещин.

Как предотвратить появление трещин

Разобравшись с тем, какие причины возникновения холодных трещин при сварке, стоит предпринять меры, чтобы избежать этого явления. Одним из способов является смена приемов при сварке. Также стоит просушивать электроды перед началом сварки, так как это помогает избавиться от водорода и уменьшает вероятность образования холодных трещин при сварке. При газовой сварке не стоит использовать проволоку, которая протравлена в соляной кислоте, так как она становится большим источником водорода. Если после проведения сварных операций шов еще подогревать некоторое время, то это поможет выведению водорода, что снизит вероятность его появления и образования последующего напряжения. Температуру подогрева стоит держать в пределах 100-200 градусов Цельсия, примерно, в течении получаса. Если происходит сваривание стали большой толщины, то лучше несколько раз прерывать этот процесс и прогревать шов, после чего продолжать работу. При большой толщине холодные трещины при сварке образуются чаще. При использовании электрической сварки можно использовать электроды, в которых имеется минимальное содержание водорода, что обеспечивает до 15 мл вещества на 100 г шва.

Методы контроля

Методы контроля холодных трещин

Холодные трещины при сварке можно выявить такими методами как:

Ультразвуковая дефектоскопия;
Внешний зрительный осмотр;
Контроль на магнитном принципе;
Дефектоскопия радиационная;
Дефектоскопия капиллярная;
Метод контроля на проницаемость.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3813
Источник: https://svarkaipayka.ru/tehnologia/holodnaya-svarka/holodnyie-treshhinyi-pri-svarke.html

Методы предотвращения появления горячих трещин

Предупреждая образование горячих трещин, при разработке технологии учитывают особенности кристаллизации металлов. Основные способы снижения риска дефектов:

исключить жесткие соединения;
увеличить размер шовного валика при соединении толстостенных заготовок;
варить металл короткими участками, делая широкий шов;
при круговой сварке, соединении длинных заготовок оставлять детали подвижными максимальное время, заделывать концевые стыки в последнюю очередь;
не завышать ампераж;
делать много проходов с промежуточным отжигом;
внимательно проваривать корневую область, дефекты формируются именно там.

Важно фиксировать заготовки минимально, без зажима, следить за положением электрода. Детали должны быть хорошо подготовлены, чтобы исключить окалину, ржавчину, неметаллические включения. Электроды выбирают по типу металла, режиму сварки.

Для предотвращения дефектов, нужно строго следовать технологии

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 947
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke

Как уменьшить риск возникновения горячих трещин в сварном шве

Для снижения вероятности формирования горячих трещин в сварном шве, нужно контролировать металлургические процессы в расплавленном металле и обеспечить оптимальное раскисление металла при сварке.

В случае образования оксидов и сульфидов большое значение имеет отношение содержания кислорода к содержанию серы O/S в сварном шве. Если значение этого соотношения будет низкое, то по границам зёрен будут образовываться плёнки оксисульфидов. При увеличении этого соотношения плёнки перейдут в глобулярное состояние.

Для связывания серы самым лучшим вариантом будет её взаимодействие с марганцем. Снижение отрицательного влияния серы, в форме сульфидных плёнок, остаётся главной трудностью, особенного при повышенном содержании легирующих элементов в сварном шве.

Одним из способов устранения отрицательного воздействия серы на образование горячих трещин при сварке является управление процессом кристаллизацией, чтобы она проходила слева от перитектической точки. В этом случает, происходит большое выделение дельта-феррита, а в нём сера растворяется значительно лучше, чем в аустените.

Хорошим выходом будет связывание серы титаном, цирконием, или редкоземельными металлами. При содержании серы до 0,02%, можно избежать горячих трещин при сварке, если соблюсти пропорции: Zr/S>5, или Ti/S>8. Склонность металла сварного шва к образованию горячих трещин можно определить по выражению, приведённому на странице: «Оценка свариваемости сталей».

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1581
Источник: https://taina-svarki.ru/kachestvo-i-kontrol-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke-prichiny-obrazovaniya.php

Меры предосторожности

Чтобы во время или по окончании работы не образовывались горячие или холодные трещины, нужно запомнить несколько простых правил и придерживаться их.

Надёжная фиксация элементов при работе обеспечит равномерное распределение температуры в изделии.

Стоит учитывать и толщину стенки металлической детали и подбирать шов по ней: если шов будет слишком маленьким по отношению к детали, скорее всего, появятся проблемы.

Кроме шва подобрать режим сварки (от температуры до направленности электрического поля), угол наклона стержня.

Подготовьте детали и материалы перед работой. Детали нужно обработать термически, а электроды выбирать, учитывая тип сварки, материалом элементов и температурой.

Не стоит покупать дешевые электроды, это может повлиять на аккуратность и равномерность шва. Не допускайте перегрева или превышения силы тока для выбранного типа сварки.

Чтобы не спровоцировать появление горячей деформаций, нужно в первую очередь обратить внимание на инструкции к работе с конкретными сталями или сплавами.

Кроме этого, важно увеличивать или уменьшать ширину шва в соответствии с расширением или сужением сечения изделия. Швы должны быть цельными.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 1175
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Устранение трещины

Единственно возможный метод борьбы с горячими трещинами – снова проварить металл. До этого дефект вырезается. Технология регламентируется ГОСТ 5264-80 (ММА, MIG/MAG, TIG сварка), ГОСТ 1153-75 (сварка полуавтоматами и автоматами).

Реставрации подлежат участки, где обнаружены внутренние или внешние дефекты. Некоторые структурные нарушения в области термического влияния и сварного соединения устранить невозможно. Явный брак приходится вырезать участками полностью.

Зная причины образования горячих растрескиваний, специалисты тщательно подбирают электроды или присадочную проволоку, следят за технологией. Гораздо проще избежать дефектов, чем устранять их.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 676
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke

Исправление

Некритичные горячие дефекты работы можно устранить. Для этого есть и нормы ГОСТов 5264 и 1153 — в них предусмотрены этапы «заварки».

Перед работой во время осмотра определяют границы дефекта. Делается это с помощью газовой горелки, разогретой до 150 градусов Цельсия.

После осмотра края горячей трещины обрабатывают сверлом, которое либо должно совпасть с границей, либо отступать от нее максимум на 5 мм.

Если высверлить дефект не получается, можно выжечь его горелкой, также ею обрабатывают области термического влияния. Если размер дефекта более 30 см, заваривают его обратноступенчатым способом сварки.

Мы выяснили, что есть множество причин образования деформаций и дефектов при сварке. Основной дефект — растрескивание при разной температуре сварки, а чтобы они не возникали, нужно узнать особенности свариваемого материала и аппаратуры.

Причинами разломов могут быть «сбои» на любом из этапов работы: от подготовки элементов до создания шва. Для того, чтобы избежать подобных ошибок, существуют ГОСТы сварочных работ.

Лучше изучить их заранее, так как не все трещины поддаются исправлению. Чтобы не переделывать одну и ту же работу, тратя время и материалы, следует «семь раз отмерять».

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1206
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 12713
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 3411 (27%)
https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 3335 (26%)
https://svarkaipayka.ru/tehnologia/holodnaya-svarka/holodnyie-treshhinyi-pri-svarke.html: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 3813 (30%)
https://taina-svarki.ru/kachestvo-i-kontrol-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke-prichiny-obrazovaniya.php: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 1581 (12%)
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%8F%D1%87%D0%B8%D0%B5_%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%89%D0%B8%D0%BD%D1%8B: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 573 (5%)

Виды и способы предотвращения горячих трещин при сварке

В процессе осуществления любой деятельности или производства изделия существует вероятность появления дефектов. Они могут появляться по причине нарушения технологии работы на любом этапе. Одни из самых распространенных дефектов – это горячие трещины при сварке. Нормативными актами установлены стандарты наличия тех или иных дефектов в готовом изделии. Для сварочного процесса также существует ГОСТы, устанавливающие нормативы работы, в том числе и сварочные дефекты. Они подразделяются на несколько групп:

горячие и холодные трещины при сварке
Подрезы
Непровар кромки, корня
Наплывы
Полости (газовые полости, свищи)
Поры
Твердые включения
Несплавления
Нарушения формы соединения
Брызги металла
Случайная дуга

Любой сварочный процесс должен осуществляться строго по правилам и нормативам. Любой дефект является последствием нарушения этих правил. Бывают трещины большого размера, которые видно невооруженным глазом. А бывают микротрещины, которые заметны только при пятидесятикратном увеличении. Несмотря на их маленький размер, они также опасны, как и большие.

Трещины подразделяются на горячие и холодные в зависимости от температуры сварки. Если шов варился при температуре более тысячи градусов,то они будут называться горячими. Если температура варки была ниже – холодными.

И холодные, и горячие трещины являются неустранимыми дефектами. При их наличии изделие будет считаться браком и не подлежит эксплуатации.

Содержание статьи

Какие бывают трещины?
Меры по предотвращению возникновения холодных трещин
Как уменьшить вероятность появления горячих трещин?
Причины образования горячих трещин
Способы предотвращения их появления
Заварка трещин

Какие бывают трещины?

Горячие и холодные трещины при сварке могут также подразделяться по другим основаниям. Они могут быть поперечными, продольными, радиальными и так далее.

Горячие представляют собой межкристаллические разрушения, которые возникают в самом сварочном шве либо возле него, в так называемой зоне термического влияния. Имеют вид несплошности или надреза. Они появляются при кристаллизации металла либо после остывания соединения. Они имеют темный цвет и извилистую форму.

Холодные представляют собой локальные разрушения и образуются при остывании металла, если сварка осуществлялась при температуре до 200 градусов. Холодная трещина появляется возле сварного шва и имеет на изломе светлый оттенок. Такие дефекты возникают при дуговой сварке стальных изделий большой толщины.

Горячие трещины, которые появляются около шва, в свою очередь, подразделяются на четыре вида:

Ликвиационные
Появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения
Кристаллизационные
Появляющиеся по иным причинам

Первый вид дефектов появляется очень часто при работе с конструкционной сталью. В ее составе находится много разных включений, чаще это сульфиды. При плавлении некоторые из них растворяются в области термического влияния и превращаются в пленку. Она находится на границе зерен и снижает когезионную прочность изделия, по причине чего появляются горячие трещины. Появление этих дефектов при работе с низколегированной сталью вызвано присутствием легирующих элементов, таких как титан и ниобий. Ликвиационные дефекты довольно длинные, без ответвлений, более раскрытые.

Дефекты, появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения, возникают только при сварке аустенитных сталей.

Кристаллизационные дефекты представляют собой короткие микротрещины. Наиболее характерны для гбц.

Меры по предотвращению возникновения холодных трещин

Электроды и флюсы должны быть прокалены.
Все детали, использующиеся в сварочном процессе, должны быть предварительно нагреты до 250-450 градусов.
Нужно безоговорочно соблюдать все требования, правила и нормативы конкретного вида сварки, подбирать максимально оптимальную температуру нагрева.
Необходимо применять тот вид сварочного шва, который необходим в конкретном случае.
Остывание изделия должно происходить медленно и равномерно.
После окончания работ, в целях снятия напряжения в элементах проводят смягчающий отжиг.

Причины возникновения дефектов в виде горячих трещин бывают внешние и внутренние. К внешним причинам относится сегрегация элементов и окислов. Эти элементы не входят в состав свариваемого металла, а появляются вследствие использования вспомогательных примесей. Внутренние причины возникновения характеризуются влиянием присадочных материалов.

Сегрегирующие элементы не обязательно должны быть расплавлены, чтобы стать причиной появления горячей трещины. Они могут вызвать образование тонкой пленки, которая будет способствовать уменьшению прочности по границе зерен.

Как уменьшить вероятность появления горячих трещин?

Осуществлять контроль за металлургическими процессами, когда металл расплавлен.
Обеспечить оптимальный процесс раскисления металла.
При работе с серой нужно иметь ввиду, что она может стать причиной появления сульфидных пленок. Поэтому ей лучше взаимодействовать с марганцем.
Чтобы сера не оказывала негативного воздействия на появляющиеся дефекты, сварщик должен быть очень внимательным при кристаллизации сварного шва. Сера должна проходить слева от перитектической точки. В этой ситуации выделяется дельта-феррит, который лучше ее растворяет.

Причины образования горячих трещин

Наличие жидких прослоек.
Деформации, возникающие при укорочении детали.
Жесткая фиксация деталей при работе. Это препятствует возможности переместить элемент для правильного остывания. В результате появляются напряжения.
Варка с участием таких металлов, как вольфрам, титан, молибден и ванадий, может вызвать нарушение химических связей.
Присутствие «вредных» примесей в массе свариваемого металла: фосфора, серы.

Самая высокая вероятность возникновения деформаций в виде трещин присутствует, когда металл находится в жидком состоянии. Именно в этот момент примеси в массе металла мигрируют и происходит загрязнение пространства между зернами. Во время остывания также существует риск появления напряжений: в случае, когда усадка шва произведена неравномерно. Это является основанием появления поперечных горячих трещин.

Любая трещина – это результат невнимательности, несоблюдения технологии сварочного процесса, недостаточной осведомленности относительно состава материалов, подлежащих сварке.

Способы предотвращения их появления

Чтобы в процессе работы либо после остывания не появлялись ни горячие, ни холодные трещины, нужно предпринимать определенные действия:

Обеспечить не жесткую фиксацию элементов при работе.
Выбрать правильный размер шва в зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если область соединения имеет слишком маленький размер по отношению к толщине изделия, то вероятность появления трещин очень высока.
Выбрать нужный режим сварки для конкретного вида материала, учитывая все нюансы и особенности.
Варить строго в соответствии с установленными нормативами, в том числе и соблюдая угол наклона наконечника.
Все детали перед сваркой должны быть надлежащим образом подготовлены.
Выбрать электроды, соответствующие типу и температуре сварки, не приобретать дешевые электроды.
Не допускать перегрев, используя силу сварного тока выше рекомендуемого для конкретного вида сварки.

Таким образом, чтобы избежать появления дефектов в виде напряжений и трещин нужно:

Принимать во внимание все особенности работы с конкретным металлом.
Увеличить ширину соединения при значительной толщине изделия.
Не допускать появление узких валиков.
Выполнять сплошные швы.

Заварка трещин

Помимо нормативов для сварочного процесса существуют также нормативы устранения дефектов. Они установлены в ГОСТах 5264 и 1153.
Трещины перед «заваркой» должны быть подготовлены. Подготовка включает в себя осмотр и определение их окончаний. Это происходит при нагреве газовой горелкой до температуры 100-150 градусов.
Окончания трещины нужно высверливать. При работе со сверлом центр отверстия должен совпадать с окончанием трещины, либо отступать от него примерно на 3-5 мм.
При невозможности высверлить трещину, она прожигается газовой горелкой.
Перед процессом заварки трещин, которые не выходят за кромки трубы, лучше немного подогреть горелкой области, расположенные за концами трещин.
Заварка трещины размером более 300 мм происходит обратноступенчатым способом.

Таким образом, существует определенный перечень причин образования горячих трещин при сварке. Чтобы избежать их появления, нужно знать все особенности материала, с которым вам предстоит работать. Варка металла с момента подготовки и до момента остывания уже готового изделия должна производится строго в соответствии с нормативами, установленными ГОСТами. Не все дефекты подлежат исправлению, поэтому лучше заранее быть осведомленным обо всех правилах и нюансах работы с тем или иным материалом.

Природа образования горячих трещин при сварке

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Горячими трещинами называются хрупкие межкристаллитные разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникающие в области температурного интервала хрупкости в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла. Горячие трещины чаще всего возникают в сплавах, обладающих выраженным крупнокристаллическим строением, с повышенной локальной концентрацией легкоплавких фаз. Согласно общепринятым представлениям, они возникают в том случае, если интенсивность нарастания деформаций в металле сварного соединения в период остывания приводит к деформациям большим, чем его пластичность в данных температурных условиях. Способность сварного соединения воспринимать без разрушения деформации, вызванные термодеформационным циклом сварки, определяет уровень его технологической прочности.

В МВТУ им. Н. Э. Баумана Н. Н. Прохоровым была разработана теория технологической прочности металлов при сварке, согласно которой сопротивляемость сварного соединения образованию горячих трещин определяется тремя основными факторами: пластичностью металла в температурном интервале хрупкости, значением этого интервала и характером нарастания деформации при охлаждении (темпом деформации сварного соединения).

Графически эти представления наглядно могут быть проиллюстрированы графиками, представленными на рис. 12.43. Кривые пластичности П характеризуют изменение пластичности сварного соединения в т.и.х., а кривые е — интенсивность нарастания деформаций в свариом соединении в процессе остывания или темп деформации дe/дT.

На рис. 12.43,а показано влияние величины минимальной пластичности в т.и.х. на сопротивляемость сварного соединения образованию горячих трещин. При этом принято, что деформационная способность сплава в т.и.х. определяется его пластичностью, так как при температурах в области T_c упругой деформацией можно пренебречь ввиду ее незначительности. При тех же значениях т.и.х. и темпа деформации de/dT сплав, обладающий большей пластичностью — П_з, трещины не даст, так как возникающий темп деформации (кривая е) недостаточен для исчерпания его пластичности.

У сплава, пластичность которого характеризуется кривой 2, в момент, определяемый точкой А, значения пластичности и возникающей деформации равны — кривые касаются. Это критический случай. В сплаве, обладающем пластичностью в т.и.х., характеризуемой кривой 1, при том же темпе деформации е и температуре, соответствующей точке Б, произойдет исчерпание пластических свойств и образуется трещина. Таким образом, чем больше пластичность сплава в т.и.х., тем при равных прочих условиях меньше вероятность образования горячих трещин.

Значение пластичности П и характер ее изменения в т.и.х. зависят от химического состава сплава, схемы кристаллизации сварного шва, развития химической и физической неоднородности и других факторов, значение и степень влияния которых существенно зависят от методов, приемов сварки, применяемых режимов и т. д.

На рис. 12.43, б представлен случай, когда сплавы при одинаковой минимальной пластичности отличаются протяженностью температурного интервала хрупкости. При этом принято, что характер изменения пластичности в т.и.х. у всех трех рассматриваемых сплавов одинаков и пластичность остается практически неизменной на всем протяжении т.и.х.

В этом случае чем больше протяженность температурного интервала хрупкости, тем больше вероятность возникновения трещины. Значение т.и.х., так же как и значение минимальной пластичности, зависит от многих факторов, поддающихся управлению,главные из которых — химический состав свариваемых материалов и применяемых присадочных проволок, покрытия электродов, флюсы, режим сварки, определяющий форму шва, схему кристаллизации, и процессы структурообразования в шве и околошовной зоне, размер зерна, характер и интенсивность протекания ликвационных и сегрегационных процессов и др.

На рис. 12.43, в рассмотрено влияние темпа деформации de/dT при одинаковых значениях П и т.и.х. В сварном шве, при кристаллизации которого возникает темп деформации е, характеризуемый кривой 1, при температуре T₁ появится трещина, так как в этот момент значение деформации превысит пластичность соединения в т.и.х. Для соединения, темп деформации которого обозначен кривой 2, точка касания при температуре Т₂ будет критической.

Сплав, характеризуемый кривой 3, трещины не образует; более того, он имеет еще и некоторый запас пластичности ΔП. Таким образом, чем меньше темп деформации в т.и.х., тем меньше вероятность образования горячих трещин. Темп деформации, характеризуемый наклоном кривой е к оси температур и кривизной самой кривой, зависит от усадки сплава и деформаций, развивающихся в околошовной зоне. Следует иметь в виду, что деформация в сварном шве, обусловленная кристаллизационными и структурными процессами при остывании, распределяется по сечению весьма неравномерно: участки шва с более высокими температурами и вследствие этого менее прочные деформируются больше, чем участки, прилегающие к зоне сплавления и охлаждающиеся более интенсивно. Такое неравномерное распределение деформаций в сварном шве и т.и.х. иногда называют концентрацией деформаций.

Для равновесных условий кристаллизации акад. А. А. Бочвар связывает вероятность образования горячих трещин с эффективным интервалом кристаллизации Т_эф, определяемым как интервал температур, заключенный между температурой образования кристаллического каркаса внутри расплава и температурой солидуса. На рис. 12.44 изображен участок бинарной диаграммы состояния. По вертикальной оси отложены температура Т, линейная усадка сплава г и критическая скорость v_кр, определяющая уровень технологической прочности сплава.

Штриховой линией нанесены температуры образования кристаллического каркаса. Заштрихованная область соответствует значениям эффективного интервала кристаллизации Т_эф. Из приведенных кривых видно, что с увеличением Т_эф возрастает линейная усадка ε, а уровень технологической прочности (v_кр) падает.

Далее: Виды горячих трещин

Механизмы образования горячих трещин при сварке

Рекомендуем приобрести:

Горячие трещины являются одним из видов высокотемпературных межкристаллических разрушений. В зависимости от условий образования горячие трещины разделяются на кристаллизационные и подсолидусные. Трещины первого типа образуются, когда металл находится еще в твердо-жидком состоянии, трещины второго типа возникают ниже температуры солидуса Т_c, т. е. после завершения процесса кристаллизации. Характер разрушения определяется тем, каково в данном сплаве соотношение температурного интервала твердо-жидкого состояния ΔТ_т-ж эффективного интервала кристаллизации ΔТ_э и температурного интервала хрупкости ΔТ_хр (рис. 71). Нижние границы температурных интервалов ΔТ_э и ΔТ_т-ж совпадают с температурой солидуса, а верхняя граница немного сдвинута в область более низких температур относительно верхней границы ΔТ_т-ж, так как из-за эффекта предусадочного расширения температура начала линейной усадки может находиться ниже температуры образования кристаллического каркаса. Разница между ΔТ_т-ж и ΔТ_э, бывает весьма небольшой. Верхняя граница ΔТ_хр обычно близка к верхней границе ΔТ_т-ж,как это показано на рис. 71. Однако если металл при кристаллизации подвергается принудительной деформации, то перед срастанием каркаса кристаллитов может произойти их заклинивание. В этом случае верхняя граница ΔТ_хр может быть смещена в сторону более высоких температур.

Нижняя граница температурного интервала хрупкости ΔТ_хр, соответствующая положению эквикохезионной температуры Т_экв, может быть выше, равна или ниже температуры солидуса в зависимости от состава, свойств сплава, характера и условий его кристаллизации, определяющих механизм зарождения межкристаллического разрушения (кристаллизационные или подсолидусные трещины).

Горячие трещины обоих типов могут образовываться как в металле шва, так и в околошовной зоне сварных соединений. Это не изменяет их природы, но в то же время вносит определенные особенности в их зарождение, связанные с неодинаковыми условиями формирования химической и физической неоднородности кристаллического строения.

Например, имеются существенные различия в образовании жидких прослоек между кристаллитами (зернами) на завершающих этапах затвердевания металла шва и при оплавлении приграничных участков зерен околошовной зоны в процессе нагрева. Даже при одном и том же химическом составе присадочного и основного металлов строение, форма и состав жидких прослоек не могут быть одинаковыми в связи с разной природой процессов кристаллизации жидкого металла и оплавления зерен твердого металла. В последнем случае существенную роль играют исходная степень гомогенности основного металла, размер и форма его зерен и ряд других факторов.

В формировании подсолидусных трещин в металле шва и околошовной зоны решающее значение имеет характер расположения и протяженность границ зерен, степень развития таких зернограничных процессов, как миграция границ зерен и межзеренное проскальзывание, а также степень развития сегрегационных явлений по границам.

Принятое иногда в литературе деление горячих трещин по месту их расположения в сварном соединении или по направлению их развития относительно оси шва не может внести существенного вклада в выяснение их природы, механизмов зарождения и разработку металлургических путей их предупреждения. Однако такой подход оказывается полезным при анализе влияния конструкции соединений и технологических факторов на образование и развитие горячих трещин в связи с возможными методами регулирования теплового воздействия и полей деформаций при сварке.

Шоршоров М.Х. «Горячие трещины при сварке жаропрочных сталей».

Горячие трещины в сварных соединениях — Студопедия

Горячие трещины (ГТ) при сварке – хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и ЗТВ, возникающие в твердожидком состоянии при завершении кристаллизации, а также в твердом состоянии при высоких Т (рис. 20).

Рис. 20. Характерные места расположения горячих трещин	Потенциальную склонность к ГТ имеют конструкционные и легированные стали при любых видах сварки плавлением, и чаще всего они возникают в сплавах с кристаллическим строением, с повышенной локальной концентрацией легкоплавких фаз (аустенитные, ферритные и другие стали). ГТ подразделяются на кристаллизационные и подсолидусные.
Рис. 21. Характер изменения прочности G и пластичности П металлов и сплавов при нагреве до Т_л	Способность сварного соединения воспринимать без разрушения деформации, связанные с термодинамическим циклом сварки, определяет уровень его технологической прочности. Образование кристаллизационных ГТ обусловлено характером изменения прочности G и пластичности П металлов и сплавов при нагреве до Т_л (рис. 21).

В области нагрева до Т < Т_л прочность и пластичность сплавов резко падают. Пластичность остается на весьма низком уровне, а затем опять повышается. Такое изменение свойств можно объяснить, рассмотрев процесс кристаллизации металла из жидкого состояния (рис. 22).

Рис. 22. Схема, иллюстрирующая механизм деформирования

сплавов в жидко-твёрдом (а) и твёрдо-жидком (б) состояниях

Металл, нагретый до расплавления, охлаждается, и, начиная с Т_п, в нем образуются зародыши твердой фазы, и, пока их мало, пластичность расплава не отличается от пластичности жидкости.

Прочность такого жидко-твёрдого расплава близка к нулю, т.е. сопротивление деформации практически отсутствует.

Начиная с Т = Т_вг (температура верхней границы хрупкости), металл переходит в стадию твердо-жидкого состояния, при котором возможность жидкости перетекать между затвердевшими зернами резко уменьшается.

При деформировании происходит их заклинивание и дальнейший процесс становится возможным только в случае пластической деформации самих зерен либо смещения их друг относительно друга.

Деформация такого двухфазного агрегата при условии сохранения сплошности в направлении действия сил Р возможна только при смятии отдельных точек контакта зерен (рис. 22, б, 1–2, 3–7 и т.д.), повороте прилегающих зерен и их деформации.

На ранней стадии сохраняется возможность некоторого протекания жидкости в межзеренном пространстве.

Прочность закристаллизовавшейся твердой фазы в этот период намного больше, и, если наступает разрушение, оно происходит по границам зерен, т.е. будет иметь межкристаллический характер.

С дальнейшим снижением Т возрастает объемная прочность жидкости, уменьшается ее объем, увеличивается число контактов между зернами и повышается прочность самих зерен.

При некоторой Т границы упрочняются настолько, что разрушение происходит по телу самих зерен (точка А).

Температура резкого возрастания пластичных свойств находится ниже Т_с и называется нижней границей хрупкости (Т_нг).

Интервал температур, заключенный между верхней и нижней границами хрупкого состояния металла, называется температурным интервалом хрупкости (ТИХ).

Если при остывании сварного соединения в пределах ТИХ интенсивность нарастания деформаций приводит к деформациям большим, чем его пластичность в данных условиях, тогда возникают ГТ.

Максимальная деформация, которая не приводит к образованию трещин, называется предельной и соответствует пластичности П шва в данных условиях.

Сопротивляемость сварного соединения образованию ГТ определяется следующими факторами (рис. 23): пластичностью металла в ТИХ, значениями ТИХ, темпом деформации сварного соединения.

Сплав 3 (рис. 23, а) трещин не дает, так как возникающий темп деформации (кривая е) недостаточен для исчерпывания его пластичности (П > е). У сплава 2 в момент, определяемый точкой А, П = е. Это критический случай. У сплава 1 в момент, характеризуемый точкой Б, произойдет исчерпывание пластичности П и образуется трещина (П < е).

Рис. 23. Графическая иллюстрация теории технологической прочности при кристаллизации

Сплавы с одинаковой пластичностью, но с большей величиной ТИХ, более склонны к образованию ГТ (рис. 23, б). Темп деформации (наклон кривой е) зависит от усадки шва и деформаций, развивающихся в околошовной зоне. Чем меньше темп деформации в ТИХ, тем меньше вероятность образования трещин (рис. 23, в). Сплав 3 трещин не образует, он имеет еще некоторый запас пластичности П. Значение ТИХ и пластичности П сварочного соединения зависит от химического состава сплава, схемы кристаллизации и степени неоднородности шва и других факторов. Необходимые условия для возникновения разрушения – межзеренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки.

Подсолидусные трещины образуются при температуре ниже Т затвердевания. Место их зарождения – ослабленные включениями и несовершенствами строения границы кристаллитов, где межзеренные проскальзывания наиболее выражены (участки зоны оплавления, ликвационные участки и др.).

ТРЕЩИНЫ ПРИ СВАРКЕ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

При сварке нержавеющих сталей в сварных швах часто образуются трещины. В зависимости от состава и структуры металла шва трещины могут быть горячие или холодные. Горячие трещины образуются при высоких температурах и имеют
межкристаллитный характер, Холодные трещины являются закалочными. образуются при температурах ниже 300° С и имеют преимущественно транскристаллитный характер разрушения металла, Они образуются при сварке мартенситных и ферритно — мартенситных сталей проволоками идентичного с основным металлом состава.

Возникновение закалочных трещин связано с температурой 7 —* М-превращсния и величиной возникающих в металле объемных напряжений [227, 134], Вероятность появления таких трещин возрастает, если распад аустенита металла шва происходит при температурах ниже 290° С [227], С увеличением толщины свариваемого металла возможность образования холодных трещин возрастает. Насыщение сварочной ванны водородом также способствует образованию в швах холодных трещин.

Для предотвращения закалочных трещин применяют предварительный и сопутствующий местный или общий подогрев изделий прн сварке и последующее медленное охлаждение. Трещины предотвращаются благодаря тому, что подогрев металла повышает температуру^ —М-превращения и уменьшает интенсивность нарастания сварочных напряжений в нем. Горячие трещины чаще образуются в аустенитных швах, реже — в ферритно-мартенсит — ных и феррнтных. Для предотвращения горячих трещин в таких швах используют металлургические способы — соответствующее легирование и модифицирование металла, а также технологические меры — уменьшение глубины провара и жесткости свариваемых соединений, ускорение охлаждения шва и др.

По существующему в настоящее время мнению большинства исследователей трещины, возникающие в условиях затвердевания металла и последующего охлаждения, разделяются на кристаллизационные, образующиеся в металле при его твердо-жидком состоянии в процессе кристаллизации, и н о — л и г о н и з а ц и о н н ы е, связанные с образованием новых (вторичных) границ (высокотемпературной грануляцией) в уже затвердевшем металле в результате упорядочения несовершенств кристаллической решетки (процесса полигонизации).

А. А. Бочвар, Д. М. Рабкин, И. И. Фрумин, Н. Ф, Лашко, С, В. Лашко-Авакян, Б. И. Медовар связывают возможность образования кристаллизационных трещин с существованием в затвердевающем металле сварного шва или слитка остаточной жидкости, обогащенной ликватами. Сохранение этой жидкости между ветвями дендритов металла к моменту нарастания сварочных или усадочных напряжений приводит к образованию трещин в нем. Как правило, кристаллизационные трещины возникают в сплавах с относительно большим интервалом затвердевания. Трещины берут свое начало в междендритных пространствах и, следовательно, связаны с границами первичных кристаллитов.

Снижение содержания элементов и примесей, образующих или способствующих образованию легкоплавких эвтектик (сера, фосфор, кремний, углерод, ниобий и др.), уменьшение сплошности и общей протяженности прослоек жидкой эвтектики, например измельчением и дезориентированием структуры металла, а также уменьшение интенсивности роста величины напряжений в металле в момент пребывания его в критическом интервале температур повышают стойкость сварных швов против образования кристаллизационных трещин.

Н. Н. Прохоров, В. П. Демьянцевич связывают возможность образования горячих трещин в сварных швах с технологичной прочностью металла при высоких температурах, т. е. способностью металла претерпевать без разрушения упруго-пластическую деформацию при высоких температурах в процессе остывания при сварке. Деформационная способность металла шва при высоких температурах определяется соотношением между температурным интервалом хрупкости, интенсивностью нарастания напряжений (и соответственно деформаций) по мере снижения температуры и пластичностью металла в температурном интервале хрупкости. В условиях, когда фактические деформации превышают деформационную способность металла шва при высоких температурах, в нем образуются горячие трещины.

Б. А. Мовчан [153, 154, 15!э] указывает на то, что возникновение горячих трещин в сталях с однофазной аустенитной структурой связано с явлением полигонизации металла—образованием в уже затвердевшем металле вторичных границ кристаллитов в результате перемещения и группировки дислокаций. М. X. Шор — шоров и Ю. В. Соколов [208], исследуя свариваемость сплава Х20Н65В15, экспериментально подтвердили, что горячие трещины образуются прн температуре ниже солидуса, когда наиболее вероятна полигонизация.

По мнению Б. А. Мовчана, вокруг дислокаций на полигониза — ционных границах группируются также примеси — сера, углерод и фосфор, снижающие междуатомные связи, а также коагулируют вакансии, вследствие чего вторичные границы разрыхляются, С увеличением плотности дислокаций и вакансий степень несллошности М’еталла на полигонизационных границах возрас
тает и при этом могут образоваться микропоры. Места совпадения наибольшего разрыхления вторичных (полигонизационных) границ и высокой концентрации вредных примесей являются очагами зарождения горячих трещин.

V	Трещины

		к
	нет
	трещин

лк»

Рис. 57. График влияния погонной энергии сварки и содержания кремния в шве типа 0Х2ЭН28МЗДЗТ на образование горячих трещин в нем [103]:

О —нет трещин; С—j>e —

Фиксацией статистически равномерного распределения несовершенств кристаллической решетки, максимальным уменьшением содержания примесей, снижающих силы междуатомной связи при высоких температурах, или связыванием этих примесей в нерастворимые в твердом растворе соединения, а также легированием металла элементами, увеличивающими силы междуатомной связи (молибден, вольфрам), можно предотвратить образование горячих трещин в аустенитных сварных швах.

ісварха под флюсом АН-16).

Зафиксировать равномерное распределение несовершенств кристаллической решетки, т. е. предотвратить полигониза — цию металла н сегрегацию растворенных примесей к границам зерен, можно быстрым охлаждением металла при высоких температурах, обеспечением выделения второй фазы (феррита, карбидов) при температуре, предшествующей температурному интервалу полигонизации, или образованием второй фазы при кристаллизации (тугоплавких оксидов, боридов) и легированием элементами. блокирующими дислокации при высоких температурах (молибден, вольфрам и, как будет показано ниже, азот).

Из практики сварки нержавеющих сталей известно, что кремний является энергичным возбудителем горячих трещин в чисто — аустенитных сварных швах. Особенно это относится к швам, выполненным автоматической сваркой [146, 153, 68], которые отличаются большей глубиной провара по сравнению со швами, сваренными вручную. Вероятность образования горячих трещин в чнстоаустенитных швах при данном содержании кремния возрастает с увеличением погонной энергии сварки (рис. 57) [103] и толщины свариваемого металла.

Опыты автора, проведенные совместно с Г. П. Демьяненко с использованием рентгеноспектрального микроанализа, показали, что аустенитные швы типа 0Х23Н28МЗДЗТ имеют сильно развитую дендритную неоднородность по кремнию. Причем с по

вышением общего содержания кремния неравномерность его распределения по зерну возрастает. Так, в шве указанного типа, вы,- полненного автоматом на режиме с погонной энергией сварки 6000 кал/см, содержащем 0,54% Si и пораженном горячей трег щиной, количество кремния в центре зерна составляло в среднем 0.38%, а по границам 0,76%. Причем в отдельных местах границ содержание кремния достигало 0,95% и даже 2,0%. В шве без трещины с 0,30 Si, выполненном при таком же режиме, в центре зерна оказалось в среднем 0,29% Si и по границам зерен — 0,45% Si при максимальной концентрации кремния в отдельных местах границ 0,5—0,7%. При этом была также замечена неоднородность распределения кремния, а также меди, молибдена и титана между различными зернами аустенита. Следовательно, наблюдается прямая зависимость между общим содержанием кремния и степенью внутридендритной неоднородности по кремнию, с одной стороны, и склонностью аустенитных швов к образованию горячих трещин, с другой. Это, однако, касается только чистоаустенитных швов, так как легирование хромоникелевых швов, например типа 18-10, кремнием в количестве, обеспечивающем двухфазную аустенитно-ферритную структуру, повышает стойкость их против образования горячих трещин.

С уменьшением общего содержания кремния в чпстоаусте — нитном шве несколько снижается дендритная неоднородность в нем и по меди, являющейся также возбудителем горячих трещин, Так, в шве, содержащем 0,54% Si, количество меди в центре зерна составляло в среднем 2,1%, а по границам зерен — 2,9% при максимальной концентрации ее по границам 3,23%. Во втором шве с 0,30% Si в центре зерна было 2,06% Си и по границам— 2,19% при максимальной концентрации ее в отдельных местах границ 2,65%.

Не касаясь всего многообразия явлений развития дендритной химической неоднородности металла [34], отметим, что, кроме неоднородности, вызванной ликвидацией элементов в твердожидком состоянии кристаллизующейся сварочной ванны, развитию химической неоднородности металла в данном случае могут способствовать высокотемпературные структурные превращения как в твердо-жидком (Ж + б + 1-1 ), так и в твердом (б + + 1-*• 1 ) состояниях (см. рис. 58 и рис. 30). Исходя из представлений М. Паркса о совместном влиянии углерода и кремния на образование трещин в аустенитных швах [255], развитие дендритной неоднородности по кремнию в отмеченных выше швах можно объяснить следующим образом. В аустенитном шве при кристаллизации образуется значительное количество б-феррита, в котором растворено кремния больше, чем в аустените. При последующем б -*■ 7 -превращении вследствие быстрой перестройки решетки твердого раствора кремний не успевает продифундиро — вать и равномерно распределиться между первичным и вторичным аустенитом, а также по телу зерен, и поэтому оказывается сконцентрированным в большом количестве в пограничных областях зерен, особенно, по-видимому, по границам зерен вторичного аустенита. Чем больше содержится кремния в сварочной

Рнс. 58. Схематические разрезы тройной диаграммы состояний системы сплавов с расширенной f — областью, проведенные дерпен дикулярно концентрационной плоскости и параллельно граничным двойным системам с железом [47].

ванне к началу ее кристаллизации, тем больше образуется б-феррита в начальный момент кристаллизации шва, больше растворено кремния в этом феррите и тем в большей степени развивается дендритная неоднородность в аустенитном шве по кремнию в процессе б — превращения при охлаждении металла.

Экспериментально установлено [264, 146], что в чистоаустенитных хромоникелевых швах типа 15-35 и 25-20 предотвратить образование горячих трещин при содержании кремния более 0,20% можно за счет увеличения содержания углерода, так как последний в таких швах в некоторой степени нейтрализует вредное действие кремния. При весьма низком содержании углерода с целью предотвратить образование трещин в чистоаустенитных швах необходимо снижать до минимума также содержание кремния. М. Паркс считает [255], что благоприятное влияние углерода в данном случае обусловлено уменьшением количества

б-феррита в начальный момент кристаллизации, вследствие чего уменьшается дендритная неоднородность по кремнию н, следовательно, ослабевает его отрицательное действие на трещиноустой — чивость чистоаустенитных швов. По его данным, в чистоаустенит — ных швах трещины не образуются, если отношение <=г < 5.

С позиций этой теории можно объяснить усиление развития химической внутридендритной неоднородности в аустенитных швах и по другим ферритизирующим и аустенитизирующим элементам, которые обладают различной растворимостью в аустените и феррите. Если первые в большем количестве растворены в 6-феррите, то вторые — в первичном аустените, и поэтому в момент 6—7 — превращения неизбежно будет развиваться неоднородность и по тем и по другим элементам. Кроме того, неоднородность быстрокристаллнзующегося аустенитного металла по этим элементам должна быть не только в пределах зерна (внут — ридендритная химическая неоднородность), но и между зернами первичного и вторичного аустенита (межзеренная химическая неоднородность). Этим, по-видимому, и обусловлен отмеченный выше разброс данных рентгеноспектрального микроанализа по кремнию и меди в аустенитных зернах швов типа 0Х23Н28МЗДЗТ.

Можно также предположить, что дополнительное легирование аустенитного шва не только углеродом, но и другими элементами, уменьшающими количество 6-феррита в начальный момент кристаллизации металла, будет снижать степень внутридендритной и межзеренной химической неоднородности и, следовательно, повышать стойкость против образования трещин, а легирование элементами, повышающими количество первичного феррита при условии последующего б — 7-превращения при охлаждении шва, будет увеличивать химическую микронеоднородность и снижать поэтому устойчивость металла против образования трещин. Это, однако, может относиться к однофазным аустенитным швам, в которых происходит высокотемпературное б — Т — превращение, так как легирование ферритизпрующими элементами, в том числе и кремнием, обеспечивающим образование двухфазной конечной аустенитно-ферритной структуры, когда не происходит 6 -+-7 -превращения (см. две крайних справа диаграммы на рис. 58), не только не увеличит, а, наоборот, предотвратит или, по крайней мере, уменьшит внутридендритную химическую неоднородность. В этом случае стойкость сварных швов против образования горячих трещин значительно повышается.

Этим, по-видимому, объясняется двойственное влияние азота на стойкость хромоникелевых швов против образования трещин.

Таблица 1$ __

Влияние азота, кислорода и погонной энергии дуговой сеаркн ня устойчивость против образования трещин чистоаустенитных швов, выполняемых на жестких тавровых образцах автоматической сваркой под флюсом

	Сварочная проволока н флюс	Добавка аэотиро — мИЮдм	Погонваа смрюп	Содержание кремния	Общая длина горячих трещин в шве
S1	N	о
0Х23Н28МЗДЗТ (ЭИ 943)	0Х23Н28МЗДЗТ (0,68% S1), АН-18	—	6000	0,49	0,025	0,047	Сплошная трещина длиной 175 мм из 250 мм длины шва
То же	3,5	6000	0,52	0,165	0,048	Небольшой надрыв (3 мм) в кратере шва
0X23 Н28	Св-13Х25Н18, флюс АН-26	4,0	5300	0,45	0,037	0,056	Сплошная трещина длиной 250 мм из 250 мм длины шва
0,52	0,142	0,039	В начале и в кратере шва трещина длиной 105 мм
4,0	3900	0,49	0,042	0,043	Сплошная трещина длиной 250 мм
0,74	0,282	0,038	Трещин нет

То же.	—	5300	0,30	0,037	0,032	Прерывистые трещииы ДЛИНОЙ 200 мм
флюс АНФ-6	4,0	0,30	0,150	0,036	Прерывистые трещины длиной 140 мм из 250 мм длины шва
	—	3900	0,30	0,040	0,021	Прерывистые трещины длиной 170 мм
	4,0	0,30	0,248	0,028	В начале и в кратере шва трещины длиной 70 мм
То же,	—	5300	0,29	0,049	0,055	Сплошная трещина длиной 250 мм
флюс АН-18	4,0	0,28	0,210	0,085	Прерывистые трещины ДЛИНОЙ 60 мм
	—		0,26	0,040	0,059	В конце шва и в кратере трещины длиной 100 мм
	4,0		0,27	0,296	0,060	Трещин нет

Примечание В швах типа ООХ23Н26МЗДЗТ, выполняемых на стали ЭИ943 проволокой ЭИ943 под флюсом АНФ-6, содержалось 17,0 ял/100 г водорода. 0,0145 ял/100 г кислорода и 0.0175% неметаллических включений а выполняемых под флюсом АН-18—11,2 ял/100 г водорода, 0,0829 ял/100 г кислорода и 0,0152% неметаллических включений [103]. Не исключено, однако, более высокое общее содержание окислов в швах, выполняемых под флюсом АН-18, за счет необнаруживаемых анализом малостойких дисперсных окислов железа и марганца.

Как показали опыты автора, проведенные совместно с Г. П. Демьяненко и А. М. Солохой, введение в чпстоаустенитные швы типа 0Х23Н28МЗДЗТ и 0Х23Н18 до 0,15—0,25% азота повышает стойкость их против образования горячих трещин (табл. 15). Измельчение и дезориентирование структуры металла, обычно сопутствующие повышению стойкости двухфазных швов против образования горячих трещин, в данном случае не обнаруживается

Рис 59. Микроструктура сварных швов типа Х23Н18 без азота (а) п с

0,21% азота (б), Х150.

(рис. 59). Поэтому можно предположить, что повышение стойкости чистоаустенитных швов против горячих трещин при дополнительном введении азота в них обусловлено, во-первых, уменьшением количества или полным исключением образования первичного б-феррита при кристаллизации шва и, следовательно, понижением связанной с этим химической неоднородности металла по некоторым элементам, обладающим различной растворимостью в аустените и феррите и оказывающим при развитии неоднородности отрицательное влияние на его межзеренной пластичности и прочности и, во-вторых, что, по-видимому, не менее важно, тормозящим действием азота в аустените на перемещение и группировку дислокаций в полиганизационные границы, т. е. в фиксации более-менее равномерного распределения несовершенств кристаллической решетки аустенита и растворенных в нем вредных примесей.

Однофазные чпстоаустенитные швы, особенно хромоникелевые, в значительно большей степени подвержены образованию горячих трещин, чем двухфазные аустенитно-феррнтные, аусте —

нитно-карбидные или аустенитно-боридные. Причем, с точки зрения не только устойчивости против трещин, но и оптимальных механических свойств и, тем более, коррозионной стойкости следует отдать предпочтение аустеиитно-ферритным швам. Особенно сильно возрастает устойчивость аустенитно-ферритных швов против образования трещин, сохраняющих двухфазную структуру при введении азота. Если же при легировании азотом шов благодаря этому становится однофазным чистоаустенитным. то склонность его к горячим трещинам по сравнению с двухфазным швом такого же состава, но без азота, усиливается.

Исключение из описанных элементов, по-видимому, составляют сера, углерод, ниобий и другие, сильно лнквирующие в аустените при кристаллизации, независимо от первичного б-феррита и б -*т — превращения.

Это предположение о влиянии легирующих элементов на высокотемпературные структурные превращения и связанное с этим развитие внутридендритной химической неоднородности и устойчивости аустенитных швов против горячих трещин требует экспериментальной проверки.

Особенно сильное влияние на снижение стойкости аустенитных швов против образования горячих трещин оказывает ниобий, причем действие его значительно превосходит влияние кремния. В чистоаустенитном хромоникелевом шве типа 00Х20Н15 с весьма низким содержанием углерода, кремния и серы достаточно 0,30—0,35% ниобия, чтобы вызвать горячие трещины (рис. 60). По данным Б. И. Медовара [143], наличие 0,15—0,20% ниобия в чистоаустенитных хромоникелевых швах вызывает образование горячих трещин. Такое влияние ниобия обусловлено сильной дендритной ликвацией его из-за ограниченной растворимости в твердом растворе стали вследствие большой разности в размере его атома по сравнению с атомом железа. Естественно, что отрицательное действие ниобия сильно ослабевает в двухфазных
аустенитно-ферритных швах. Как будет показано ниже, отрицательное действие ниобия на ударную вязкость стали и сварных швов сохраняется и при двухфазной аустенитно-ферритной структуре. Ниобий снижает также пластичность швов, однако, подобно молибдену, он уменьшает вредное действие кремния на стойкость хромоникелевого металла типа 25-20 против образования трещин [222].

Что касается высокохромистых мартенситных и мартенситно — ферритных швов с повышенным количеством кремния то, как показали опыты автора, проведенные совместно с А. М. Понизов — цевым [73, 102], легирование их ниобием не только не уменьшает вредное влияние кремния, а, наоборот, ухудшает устойчивость таких швов против трещин. Причем наличие второй (ферритной) фазы (структурно-свободного феррита) в мартенситных швах не только не предотвращает образование трещин, а, наоборот, повышает склонность их к горячим трещинам.

Кроме снижения погонной энергии сварки, уменьшения содержания кремния, углерода, серы, фосфора, меди, повысить стойкость аустенитных швов против трещин можно измельчением зерна (введением модификаторов), а также легированием их молибденом, вольфрамом [150, 122, 153], ванадием и особенно марганцем [146, 153, 150]. Следует, однако, отметить, что даже при высоком содержании молибдена (6—8%) повышение в аустеиитном хромоникелевом шве фосфора и кремния может вызвать образование горячих трещин в нем [147]. Легирование же марганцем до 5—7% при одновременном введении азота предотвращает образование горячих трещин в чистоаустенитных швах даже с достаточно высоким содержанием кремния (0,9— 1,1%). Например, в отличие от хромоникелевых аустенитных швов типа 23-18 хромоникельмарганцевые швы на жестких тавровых образцах из стали Х25Н16Г6АР не имели горячих трещин при автоматической сварке под флюсом АН-26 проволокой того же состава. В этом случае введение кислорода в шов (при сварке под флюсом АН-18) устойчивость его против образования трещин не повышает; при дуговой сварке жестких тавров из этой стали той же проволокой на повышенных режимах в кратере шва, иногда и в начале шва, образуются продольные надрывы, по своему характеру являющиеся горячими трещинами.

Влияние молибдена на стойкость аустенитных швов против трещин показано в работе [37]. Использование проволоки 1Х25Н60М10 при сварке под ниэкокремнистым флюсом АН-15М комбинированных соединений нз теплоустойчивых низколегиро

ванных сталей с хромоникелевой аустенитной обеспечивает стойкость шва против горячих трещин.

По данным японских исследователей [276], влияние легирующих элементов на склонность аустенитного металла к горячим трещинам (Кс. г.т) определяется выражением (содержание элементов указаны в %)

кГ С [S+Р + (Sl/25)+(Ni/100)] 10J

ЗМп+Сг+Мо+V

При Лс. г.т<4 сталь (шов) не склонна к горячим трещинам.

Наиболее эффективное повышение стойкости аустенитных швов против образования горячих трещин все же обеспечивается при наличии в них ферритной составляющей. Так, даже при содержании 2,0—2,5% Si в хромоникелевом шве типа 18-9 (сварка стали Х18Н10Т проволокой Св-04Х19Н9С2), а также при наличии ниобия (сварка проволокой Св-08Х19Н10Б) трещины не образуются благодаря наличию 4—8% ферритной фазы. Меньшую склонность к горячим трещинам таких швов объясняют измельчающим и дезориентирующим действием второй фазы на первичную структуру металла, а также предотвращением или уменьшением полигонизации. Минимальное количество феррита, необходимое для предотвращения образования горячих трещин, в металле, содержащем ниобий и повышенное количество кремния, составляет 2%, а без ниобия и при минимальном содержании кремния — 1% [179, 129, 187]. С увеличением количества ферритной фазы в аустенитно-ферритном шве устойчивость его против трещин повышается [146, 176]. В мартенситном шве повышение количества структурно-свободного феррита (б-феррита), наоборот, уменьшает стойкость его против образования трещин [73].

По данным Н. Н. Прохорова [176], повышение содержания феррита в хромоникелевом аустенитном шве от 0 до 25% приводит примерно к четырехкратному увеличению его критической скорости деформации, что свидетельствует о повышении стойкости металла против образования горячих трещин. Автор совместно с К. А. Ющенко [101] исследовал влияние ферритной фазы в количестве от 3,5 до 85% на стойкость хромоникелевых швов против трещин. Было показано, что наиболее стойкими являются швы, содержащие от 20 до 60% ферритной фазы (рис. 61). Такие швы обладают наиболее измельченной структурой и примерно одинаковым размером зерен феррита и аустенита (рис. 62). В связи с положительным влиянием ферритной фазы на стой
кость швов против горячих трещин современная технология электродуговой сварки большинства аустенитных нержавеющих сталей предусматривает получение швов с аустенптно-ферритной структурой. Большинство исследователей рекомендует в аустенитных швах иметь от 2 до 7% ферритной составляющей. Это требование приобретает особую важность, если изделие эксплуатируется при температуре выше 300° С. С точки зрения оптимальной коррозионной стойкости, при условии, что рабочие температуры не превышают 300° С, содержание ферритной фазы в шве может достигать 60% [101].

85 74 57 48 36 27 >6 3,5

Количество а-фозы, К

Рис. 61. Влияние количества Рис. 62. Влияние никеля (количе —

ферритаой фазы на критнче — ства а-фаэы) на размер зерна

скую скорость деформации и феррита (I) и аустенита (2)

образование горячих трещин в в сварных швах с 20,6—21,6% Сг.

ферритно-аустенитных хромо — никелевых швах с 20—22% Сг.

Для обеспечения в аустенитных швах требуемого количества ферритной фазы проволоки и электроды, применяемые в практике для сварки аустенитных нержавеющих сталей, легируют дополнительным по сравнению со свариваемой сталью количеством ферритизирующих элементов—хромом, кремнием, ванадием, титаном, алюминием, молибденом. Однако для оптимальной общей коррозионной стойкости металла шва получать требуемое количество ферритной фазы в нем следует за счет дополнительного легирования хромом, как это имеет место, например, при использовании электродов ЦЛ-11, ЦТ-15, а не за счет введения повышенного количества кремния и особенно ванадия, сильно ухудшающих общую коррозионную стойкость металла в большинстве окислительных агрессивных сред.

В ряде случаев, исходя из условий необходимости обеспече
ния особых свойств металла (коррозионной стойкости в высоко — лгрессивых неокисляющих средах, стабильности структуры, вязкости и длительной работоспособности при весьма низких температурах и др.), требуемое отношение содержания никеля, марганца, азота к хрому и другим ферритизирующим элементам в стали и сварных швах должно быть таким, что образование второй фазы — ферритной или, тем более, боридной или карбидной исключается. К таким сталям, например, относятся корро — эионностойкие 0Х23Н28МЗДЗТ, 0Х17Н16МЗТ, 00Х17НІ6МЗБ, ООХ20Н20М4Б, ОООХ18АНЮ и хладостойкие Х14Г14НЗТ, 0Х14Г14Н4, ОООХ19АН12, 000X21Н9АГ7 и др. Опыты, проведенные автором, показали, что чистоаустенитные стали с высоким содержанием марганца можно успешно сваривать проволокой идентичного состава под безкремнистыми фторидными флюсами АНФ-6 и ему подобными, а хромоиикельмарганцевые с азотом — даже под флюсом АН-26. Что касается хромоникельмолибдено — вых и хромоникельмолпбденомедистых сталей с высоким запасом аустенитности, в том числе 0Х23Н28МЗДЗТ, то как было отмечено выше, при их сварке швы без трещин удается получить лишь при максимальном снижении в них содержания кремния (см. рис. 57) и использовании низкокремнистого окислительного флюса АН-18 [103].

Уменьшение склонности к горячим трещинам упомянутых швов находится в прямой зависимости от окислительной способности (в определенных пределах) нпзкокремнистого флюса. Если швы типа 0Х23Н28МЗДЗТ, выполняемые из стали толщиной 10 мм под флюсом АНФ-6 и, тем более, под флюсом АН-26, поражены трещинами, причем при сварке под флюсом АН-26 трещина по всему шву, то при использовании флюса АН-17 протяженность и количество трещин в таких швах резко уменьшается, а при сварке под флюсом АН-18 с ббльшей окислительной способностью, чем АН-17, трещины полностью отсутствуют. Однако, вследствие того, что при чрезмерном увеличении ОКІІСЛЄННОСТИ низкокремнистого флюса ухудшается пластичность и вязкость металла шва из-за повышения содержания кислорода в нем, количество окислов железа, вводимых во флюс, следует ограничить.

Необходимо также отметить, что швы типа 0Х23Н28МЗДЗТ наиболее благоприятной формы и с минимальным содержанием кремния удается выполнить автоматической сваркой под окислительным флюсом АН-18 без трещин при толщине свариваемого металла до 14—16 мм. С увеличением толщины этой стали возможность образования горячих трещин в швах указанного тииа! сильно возрастает. Так, например, попытка сварить по такой ( технологии (флюс АН-18, проволока 0Х23Н28МЗДЗТ) цилиндрическое изделие из стали 0Х23Н28МЗДЗТ толщиной 32 мм с продольными и кольцевыми швами встретила значительные трудности из-за образования горячих трещин. В таких случаях приходится либо применять усложненную технологию сварки, например, обеспечивающую аустенитно-ферритную структуру внутренних слоев шва и аустенитную структуру соответствующего состава для требуемой коррозионной стойкости наружных слоев его, либо вовсе отказаться от применения для таких целей монометалла и использовать двухслойный или при необходимости трехслойный лист с плакирующим слоем (слоями) из соответствующей высоколегированной стали.

Как показали опыты автора, проведенные совместно с Ю. А. Стеренбогеном, В. Г. Фартушным, Н. К. Бизиком и Г. П. Демьяненко, швы на толстолистовой стали марки 0Х23Н28МЗДЗТ можно получить без трещин, применяя многодуговую автоматическую сварку под флюсом АН-18 проволокой 000Х23Н28МЗДЗТ (ЭП516) или 000Х23Н28МЗДТ (ЭП579) диаметром 1,6—2,0 мм.

Четыре или пять проволок, расположенные последовательно на расстоянии 40—65 мм одна от другой (между последующими проволоками расстояние несколько больше, чем между первыми), подаются в зону сварки с одинаковой или первая дуга с несколько большей скоростью одним общим или первая самостоятельным приводом. Дуги питаются от одного общего или одна дуга от дополнительного источника при общей силе тока для четырех дуг 800—900 а, для пяти — на 250—350 а больше и напряжении на дугах 38—40 в при диаметре проволок 2 мм. Скорость сварки 16—20 м/ч. При этом каждая из последующих дуг направлена в хвост ванны ранее перемещающейся дуги или все дуги имеют раздельные ванны, но расположены (перемещаются) на минимальном расстоянии одна от другой. При таком расположении каждая последующая дуга повторно нагревает до высокой температуры и частично переплавляет слой шва, выполненный предыдущей дугой, в момент до протекания в нем процесса полигонизации и возникновения растягивающих напряжений, благодаря чему собственно и предотвращается образование горячих трещин.

Диаметр и количество проволок, расстояние между дугами и режим сварки могут несколько отличаться от указанных и под

бираются экспериментально в зависимости от толщины свариваемого металла.

Особую трудность также представляет автоматическая сварка чистоаустенитных хромоникелевых сталей, особенно с ниобием, даже с применением флюса АН-18. Для получения качественных швов сварку таких сталей необходимо выполнять на режимах с минимальной погонной энергией, применяя при этом присадочную проволоку либо с повышенным содержанием хрома для получения в шве небольшого количества ферритной фазы, либо с повышенным содержанием марганца для обеспечения его содержания в шве не менее 4—5%. Иногда приходится даже отказываться от автоматической сварки и выполнять ее ручными электродами соответствующей марки на весьма умеренных режимах с минимально возможной из условий нормального формирования шва погонной энергией сварки. При крайней необходимости толстолистовые стали можно сваривать многодуговой автоматической сваркой или электрошлаковой.

Благоприятное влияние кислорода на предотвращение горячих трещин в чистоаустенитных швах было установлено Б. И. Медоваром и Ю. В. Латашем [146], которые с этой целью в зону сварки вводили марганцевокислый калпй. При этом содержание кислорода н марганца в шве повышалось, а кремния, водорода и серы уменьшалось. Однако в случае, когда введение кислорода в зону сварки приводит к получению однофазного чистоаустенит — ного шва вместо двухфазного аустенитно-ферритного вследствие выгорания хрома и других ферритообразующих элементов, наблюдается не повышение, а ухудшение стойкости последнего против образования горячих трещин.

Высокое содержание окислов железа во флюсе АН-18 и сравнительно низкое содержание кремнезема и окислов марганца обусловливает торможение кремнемарганцевосстановнтельных реакций при сварке и даже окисление этих элементов из проволоки (капель электродного металла). При этом, как следует из табл. 14, окисляется также сера и уменьшается количество водорода в шве [103]. Однако не только, а возможно и не столько снижение содержания кремния и серы обусловливают повышение стойкости против горячих трещин чистоаустенитных сварных швов, выполняемых под низкокремнистыми окислительными флюсами. Этому способствует также более мелкозернистая структура этих швов по сравнению со швами, сваренными под флюсами АН-26 и АНФ-6 (рис. 63). С повышением окислительной способности низкокремнистого флюса АН-18 по сравнению
с АН-17 измельчение структуры металла шва усиливается. Если к тому же допустить, что применение для сварки аустенитных сталей флюса АН-18 вместо АНФ-6 и АН-26 приводит к повышению содержания кислорода в металле шва за счет увеличения количества необнаруживаемых анализом весьма дисперсных включений окислов железа и марганца, а возможно и хрома, то

Рнс. 63. Микроструктура металла швов типа 0Х23Н28МЗДЗТ, выполненных автоматической сваркой под флюсами АНФ-6 (а), АН-26 (б), АН-17 (в). АН-18 (г). Х300.

можно предположить, что действие кислорода на повышение стойкости шва против горячих трещин заключается также в блокировании дислокаций этими окислами (предотвращении или уменьшении полигонизации) и, следовательно, в фиксации более-менее равномерного распределения по зерну несовершенств кристаллической решетки аустенита и растворенных в нем вредных примесей. К аналогичным выводам пришли также А. А. Ерохин и О. М. Кузнецов [61]. Они полагают, что уменьшение сетки полигонизационных границ и связанное с этим повышение критической скорости деформации аустенитного наплавленного металла при увеличении содержания в нем кислорода более некоторого определенного

предела связано с образованием включений, блокирующих движение дислокаций.

Таким образом, благоприятное действие кислорода на повышение стойкости чистоаустенитных швов против образования горячих трещин состоит как в снижении содержания в них кремния, серы н, возможно, водорода, так и в уменьшении отрицательного действия этих вредных примесей вследствие измельчения структуры и торможения процесса полигонизации.

Поскольку с увеличением содержания кислорода заметного возрастания количества тугоплавких окислов в данном случае не наблюдается [103], измельчение структуры металла шва может быть обусловлено выделением некоторого избыточного количества кислорода нэ металла в период кристаллизации, о чем применительно к стальным слиткам указывал еще Д. К. Чернов.

В свете вышеизложенных экспериментальных данных о благоприятном влиянии кислорода п азота на стойкость стабильно — аустенитных хромоникелевых швов против образования горячих трещин представляет значительный интерес использование в качестве защитной среды при сварке некоторых аустенитных сталей смеси аргона с кислородом и агрона с небольшим количеством кислорода и азота. Естественно, что из условий обеспечения плотности и удовлетворительных механических свойств металла шва содержание в нем азота и кислорода при этом должно быть значительно меньше, чем при сварке без защиты. Состав таких смесей еще точно не установлен. По-видимому, в ближайшее время найдет широкое применение смесь аргона с 5% кислорода.

Отличительной особенностью указанных смесей газов является то, что при их использовании не происходит науглероживания металла шва, как это наблюдается при сварке в углекислом газе, и переход кремния в шов, как это, например, имеет место при сварке под флюсом АН-26, АНФ-14 и др.

Причины образования горячих и холодных трещин в сварных соединениях

ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЯЧИХ И ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ [c.172]

Причины образования горячих и холодных трещин в сварных соединениях. В процессе сварки могут образовываться трещины. Горячие трещины образуются в условиях повышенных температур из-за большой усадки при охлаждении металла сварочной ванны и из-за изменения состава свариваемых материалов. Большой склонностью к горячим трещинам, например, обладают сплавы, содержащие около 5% хрома и от 1,0 до 2,5% углерода, и сплавы с 9—10% хрома при содержании 0,9— 1,2% углерода. [c.62]

Горячие трещины, образующиеся при повышенном содержании примесей в металле или при неблагоприятном сочетании других причин, зависящих от термического состояния металла при сварке, от конструкции и размеров сварного соединения и т. д., а также холодные треш.ины, образованию которых способствуют повышенные остаточные напряжения, особенно объемные, являются резкими источниками концентрации напряжений, так как радиус закругления у дна трещины близок к нулю. [c.380]

Чем можно объяснить причины образования холодных и горячих трещин в металле сварного соединения [c.61]

Большинство этих сталей склонно к образованию горячих или холодных трещин при сварке, что усложняет процесс обеспечения качества сварных соединений с требуемыми свойствами. При дуговой сварке высоколегированных сталей следует предохранять поверхности металла от попадания на него брызг металла и шлака, так как они,- повреждая поверхность, могут быть причиной коррозии или концентрации напряжений, ослабляющих конструкцию. Для предохранения от приваривания брызг на поверхность металла, при летающую к шву, наносят защитное покрытие (крем нийорганический лак, грунт ВЛ-02, ВЛ-023 и др.) [c.219]

Для образования качественного сварного соединения следует предупредить возникновение в сварном шве различных дефектов пор, непроваров и главным образом трещин. Свариваемость стали тем лучше, чем меньше в ней углерода и легирующих элементов. Влияние углерода является определяющим. Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин, которая проявляется тем в большей степени, чем дольше металл шва находится в жидком состоянии. Причиной образования холодных трещин являются напряжения, возникающие при структурных превращениях, особенно мартенситном. [c.79]

При сварке металл подвергается расплавлению и затвердеванию, поэтому в сварных соединениях могут быть дефекты, присущие литому металлу (раковины, поры, шлаковые включения и др.). Кроме того, под воздействием высокой температуры в зоне термического влияния (околошовной зоне) также изменяются размеры зерна, возникают перегрев, закалка и отпуск, горячие и холодные трещины. Причинами образования дефектов в сварном шве являются недоброкачественность исходных материалов, нарушение режима сварки а также низкая квалификация и культура труда рабочих. [c.10]

В зависимости от причин возникновения их можно разделить на две группы. К первой группе относятся дефекты, связанные с металлургическими и тепловыми явлениями, происходящими в процессе образования, формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые включения, неблагоприятные изменения свойств металла шза и зоны термического влияния. [c.351]

Для металлов с пониженной свариваемостью характерно образование горячих или холодных трещин в шве и з. т. в. (рис. 5.48). Причины возникновения трещин снижение прочности и пластичности как в процессе формирования сварного соединения, так и в по-слесварочный период вследствие особенностей агрегатного состояния, полиморфных превращений и насыщения газами развитие сварочных деформаций и напряжений, вызывающих разрушение металла, если они превышают его пластичность и прочность. [c.229]

Материалами предыдущей главы, казалось бы можно и завершить монографию по сварке аустенитных жаропрочных сталей. На самом деле, уже рассмотрены многие важные вопросы металлургии, металловедения и технологии сварки этих сталей. Уделено особое внимание причинам образования различного рода дефектов в аустенитных швах. Описаны многие средства борьбы с этими дефектами. Подчеркивается, что главнейшей задачей, возникаюш,ей при сварке аустенитных сталей и сплавов, является разработка эффективных мер борьбы с горячими треш,инами в металле шва, наплавленном металле и в околошовной зоне. Для аустенитных сталей и сплавов с особо высоким содержанием легирующих элементов (до 50—60% Сг, до 3—6% А1 и до 3—6% Ti, до 20—25% Мо, до 20—25% W, до 3% Вит. д.), а также для дисперсионно-твер-деющих сверхпрочных аустенитных сталей и сплавов большую важность приобретает проблема борьбы не только с горячими, но и холодными трещинами в швах, наплавленном металле, околошовной зоне и основном металле. Не столь общей, но очень важной для многих жаропрочных сталей и сплавов является проблема хрупких разрушений сварных соединений в процессе эксплуатации, а иногда еще во время термической обработки. [c.361]

Высоколегированные стали и сплавы более склонны к образованию трещин, чем низкоуглеродистые. Горячие трещины появляются большей частью в аустенитных сталях, холодные — в закаливающихся сталях мартенситного и мартенситно-ферритного классов. Кроме этого, коррозионностойкие стали, не содержащие титана или ниобия или легированные ванадием, при нагревании выше 500°С теряют антикоррозионные свойства по причине выпадения из твердого раствора карбидов хрома и железа, которые становятся центрами коррозии и коррозионного растрескивания. Термической обработкой (чаще всего закалкой) можно восстановить антикоррозионные свойства сварных изделий. Нагревом до 850°С ранее выпавшие из раствора карбиды хрома вновь растворяются в аустените, а при быстром охлаждении они не выделяются в отдельную фазу. Такой вид термообработки называют стабилизацией. Однако стабилизация приводит к снижению пластичности и вязкости стали. Получение высокой пластичности, вязкости и одновременно антикоррозийности сварных соединений возможно нагревом металла до температуры НХХ П5() С и бысфым охлаждением в воле а-ка 1ка) [c.121]

Трещины. Распространенный и весьма опасный дефект сварных соединений алюминия и его сплавов — трещины — нарушает герметичность соединений, уменьшает их прочность и коррозионную стойкость. Кроме того, способствуя высокой концентрации напряжений, трещины под действием эксплуатационных нагрузок увеличивают свои размеры и могут стать причиной хрупкого разрущения. В связи с этим наличие в несущих элементах сварных конструкций трещин не допускается, а все обнаруженные в них трещины обязательно устраняют повторной сваркой. Трещины образуются под действием растягивающих деформаций в металле, обладающем пониженной пластичностью. В зависимости от температуры образования трещины относят к горячим или холодным. Горячие трещины чаще всего появляются в кристаллизующемся металле шва и зоны сплавления, который обладает аномально низкой пластичностью (б = 0,2-ь0,5%). Такие горячие трещины иногда называют кристаллизационными. Низкие значения относительного удлинения металла в процессе кристаллизации обусловлены охрупчивающим действием на сросшиеся границы зерен остатков жидкого металла. [c.76]

Холодные трещины могут возникать как в процессе остывания сварных соединений, например в интервале 500—700 °С, так и при комнатной температуре спустя некоторое время после окончания сварки. Причиной появления холодных трещин могут явиться фазовые превращения, например, в результате образования в значительных количествах о-фазы, мартенситной составляющей либо другой охрупчивающей фазы [4]. Они могут наблюдаться также в швах и околошовной зоне материалов, не претерпевающих структурных превращений, но обладающих малым запасом пластичности из-за чрезмерно высокой степени упрочнения твердого раствора. Холодные трещины в отличие от горячих могут иметь внутрикристаллитный характер. Очагами их зарождения могут быть также горячие трещины. [c.277]

Что такое горячее растрескивание (растрескивание при затвердевании)?

И растрескивание при затвердевании, и горячее растрескивание относятся к образованию усадочных трещин во время затвердевания металла шва, хотя горячее растрескивание также может относиться к ликвационному растрескиванию.

Трещины затвердевания могут появиться в нескольких местах и в разных направлениях, но чаще всего это продольные центральные трещины (совпадающие с пересечением зерен, растущих с противоположных сторон сварного шва) или «расширяющиеся» трещины, опять же продольные, но под углом к шву. направление по толщине ( рис.1 ). Если в пластине имеется центральная сегрегированная полоса, растрескивание может распространяться от этого места на границе плавления ( рис. 2 ). Трещины во всех местах могут быть заглубленными ( Рис.3 ) или поверхностным разрушением.

Растрескивание возникает, когда доступный запас жидкого сварочного металла недостаточен для заполнения промежутков между застывающим металлом сварного шва, которые открываются деформациями усадки. Таким образом, основными причинами появления трещин являются:

Чтобы контролировать растрескивание при затвердевании, необходимо управлять тремя основными факторами: составом металла сварного шва; образец затвердевания сварного шва; деформации затвердевающего металла шва.

Состав металла сварного шва влияет на растрескивание при затвердевании (поскольку состав определяет диапазон замерзания металла шва). Металлы сварных швов неизменно являются сплавами с диапазоном температур замерзания. Компоненты с низкой температурой плавления отклоняются затвердевающими дендритами, в результате чего образуется тонкая пленка жидкости, сохраняющаяся до низких температур и, таким образом, на некотором расстоянии от основной ванны жидкого металла. Эта пленка не выдерживает деформации сжатия, и если ее нельзя успешно подавать из сварочной ванны, образуется трещина.

Было идентифицировано несколько элементов, которые увеличивают риск растрескивания при затвердевании. ^[1]. Как правило, это те, которые образуют вторую фазу, поэтому небольшие добавки могут увеличить интервал замерзания сплава.

Форма сварного шва определяет характер затвердевания металла шва и, в свою очередь, в значительной степени зависит от параметров сварки. Выбор подходящих параметров сварки и подгонки дает сварные швы, которые затвердевают в восходящем, а не внутреннем направлении — т.е.е. те, которые имеют широкую неглубокую сварочную ванну — снижают риск образования трещин при затвердевании; но если бассейн слишком широкий, растрескивание при затвердевании все равно может произойти. Важно добиться хорошего контроля формы сварного шва; отношение ширины к глубине 0,5 обычно является лучшим для сопротивления растрескиванию при затвердевании. См. Раздел Как минимизировать риск образования трещин при затвердевании в сварных швах под флюсом (SAW)?

Скорость хода является критическим параметром сварки: высокая скорость движения приводит к получению длинной сварочной ванны с хвостом, который трудно подавать из передней части ванны.

Деформацию сварочной ванны часто сложно определить количественно, но на нее влияют ограничение стыка, толщина и прочность материала, а также используемая температура предварительного нагрева. Некоторые детали изготовления могут привести к тому, что более ранние части сварного шва будут вызывать дополнительные деформации усадки в затвердевающих областях, например сварка вокруг выступа или небольшого сопла.

Все сварные швы подвержены растрескиванию при затвердевании. Подробные сведения о том, как избежать растрескивания при затвердевании в ферритных сталях, приведены в руководстве по передовой практике механизмов растрескивания при производстве.Информация о некоторых аспектах предотвращения образования трещин при затвердевании в различных свариваемых материалах приведена в серии профессиональных знаний: Дефекты — трещины при затвердевании; Свариваемость материалов — нержавеющая сталь. Также см. Здесь информацию о склонности ферритных нержавеющих сталей к горячему растрескиванию.

Номер ссылки

«Влияние серы и фосфора на растрескивание при затвердевании металла шва». Metal Construction и British Welding Journal, август 1970, 2, 8, 333-338.

См. Дополнительную информацию о материалах и коррозионном растрескивании или свяжитесь с нами.

Исследование растрескивания сварного шва, Часть I — Горячее растрескивание

Примечание редактора. Это первая статья из серии, состоящей из двух частей.

В: Я работаю в мастерской среднего размера, и мы выполняем сварку с использованием процессов FCAW, GMAW и SMAW. Иногда мы сталкиваемся с проблемами растрескивания сварных швов. Что вызывает растрескивание сварного шва и что я могу сделать, чтобы это предотвратить?

A: Чтобы убедиться, что меры, которые вы принимаете для исправления растрескивания сварного шва, были успешными, вы должны сначала тщательно исследовать, почему оно вообще возникает.Если вы собираетесь предотвратить их в будущем, очень важно понять, что вызывает трещины сварных швов.

Прежде чем приступить к изготовлению, примите во внимание тип и толщину материала, а также уровень остаточного напряжения в сварной детали. Это поможет вам избежать ремонта трещин после завершения сварки. При этом существуют три основных типа трещин сварных швов: горячие трещины, трещины напряжения и водородные трещины.

Горячие трещины обычно возникают до завершения сварного шва и являются продольными.Их также называют трещинами по средней линии, потому что они обычно появляются по средней линии сварного шва. Горячие трещины чаще всего возникают при высоких скоростях движения, но, как известно, они возникают и при обычных скоростях движения. Когда элементы или соединения с более низкой температурой плавления, такие как сера, фосфор, медь, бор и селен, оказываются на центральной линии сварного шва во время затвердевания, конечным результатом обычно является горячая трещина.

Для устранения горячих трещин можно рассмотреть возможность уменьшения скорости движения.Таким образом вы сможете создать сварочную лужу более круглой формы. Исследования подтверждают, что сварочная лужа в форме капли может быть более восприимчива к горячему растрескиванию, чем лужа с закругленными краями.

Вам также следует рассмотреть возможность использования присадочного металла с более высоким содержанием марганца или металла с более простой системой шлака. Например, если у вас возникли горячие трещины с электродом E7014, вы можете заменить его на E7018.

Наконец, рассмотрите возможность удаления источника соединения с низкой температурой плавления.Это может быть сложно, если компаунд входит в состав используемого материала, но это все же вариант.

Мы еще обсудим стрессовые и водородные трещины в Части II.

ROSEN — 15 типов трещин трубопроводов

Что такое растрескивание трубопровода?

Трещины в трубопроводах могут образовываться на любой стадии — при производстве, изготовлении, установке или в течение всего срока эксплуатации. Существует множество форм растрескивания, вызванных разными механизмами. Морфология растрескивания сильно различается, и в теле трубы и сварном шве может присутствовать множество аномалий, которые не будут вести себя как трещины, но будут создавать трещиноподобные признаки в данных контроля трещин.Таким образом, трудно надежно идентифицировать различные типы трещин на основании одних только данных контроля. Решение для выявления и устранения трещин в трубопроводе начинается с понимания причины трещин.

Некоторые примеры трещин на трубопроводе и особенностей, которые могут выглядеть как трещины в данных ILI, приведены ниже.

pH, близкий к нейтральному SCC

pH, близкий к нейтральному, коррозионное растрескивание под напряжением

pH, близкий к нейтральному, SCC также возникает на внешних поверхностях труб под участками отслоения покрытия, но там, где CP полностью экранирован.Что касается SCC с высоким pH, поверхностные трещины обычно образуют колонии в осевом направлении трубы.

pH, близкий к нейтральному, SCC-растрескивание обычно происходит в сочетании с ямками и общей коррозией, поскольку это происходит в условиях свободной коррозии, то есть без поляризации CP. В отличие от SCC с высоким pH, распространение трещины через толщину стенки трубы носит трансгранулярный характер. Трещины имеют тенденцию быть более широкими, с корродированными стенками трещин и заполненными продуктами коррозии.

Считается, что он наиболее распространен в высоких широтах, где наблюдается заметное сезонное изменение содержания углекислого газа в почве.Некоторые исследования также связывают анаэробную микробную активность с инициированием SCC с pH, близким к нейтральному; Однако в целом механизм остается неясным и обсуждаемым. Тем не менее, считается, что для инициирования и роста требуется определенный уровень циклического стресса.

High pH SCC

Коррозионное растрескивание под напряжением при высоком pH — SCC

SCC при высоком pH происходит на внешних поверхностях труб в местах отслоения покрытия и частично экранированных CP. Трещины в трубопроводе обычно образуют колонии, которые выравниваются по оси с трубой.Распространение по толщине стенки трубы носит межкристаллитный характер. Трещины обычно не связаны с какой-либо внешней точечной коррозией или общей коррозией. Ряд факторов способствует возникновению и росту коррозионного растрескивания под напряжением при высоком pH, включая высокое напряжение, циклическое изменение давления и развитие карбонатно-бикарбонатной среды, частичное экранирование применяемой катодной защиты, умеренно повышенные температуры и постоянную или сезонную влажность в почва.

УСТАЛОСТНЫЕ ТРЕЩИНЫ

Усталостные трещины

Усталостные трещины трубопроводов расположены под прямым углом к главному напряжению.Трещины растут в ответ на нагрузку или циклическое изменение давления. Концентрация напряжений происходит на начальном дефекте или на вершине растущей трещины. На поверхности трещин могут быть характерные «следы пляжа», которые образовывались на каждой стадии роста трещины. Усталостное растрескивание трубопроводов обычно связано с областями концентрации напряжений, такими как вмятины и дефекты сварных швов.

КИСЛОТРАК

Кислотное растрескивание — HIC, сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением (SSCC)

Растрескивание под воздействием окружающей среды может также происходить внутри трубопроводов.Чаще всего это кислая среда. В результате реакций коррозии на водной основе в присутствии h3S на внутренней поверхности трубы образуется атомарный водород, который поглощается сталью трубы.

Когда атомарный водород задерживается на неровностях внутри стальной трубы — например, в случае неорганических включений (марганцевая сера) — и позволено собираться вместе с другим захваченным атомарным водородом, это приводит к образованию молекулярного водорода и локальному повышению давления, что приводит к образованию пузырей на средней стенке и растрескиванию параллельно стенке.Трещины трубопровода могут соединяться на разных уровнях через стенку трубы, создавая сквозные трещины (Step-Wise Cracking — SWC). Поверхностные пузыри также могут содержать трещины. Вариантом механизма HIC является стресс-ориентированный HIC (SOHIC).

Параллельно этому, как только атомарный водород поглощается внутри микроструктуры, он также может диффундировать в твердый раствор, что приводит к локальному охрупчиванию кристаллов и, в конечном итоге, к коррозионному растрескиванию под напряжением в присутствии остаточных или приложенных растягивающих напряжений.Этот механизм называется сульфидным коррозионным растрескиванием под напряжением (SSCC).

ЛАМИНАЦИЯ

Ламинирование

Ламинирование — это нежелательные неоднородности, расположенные параллельно поверхности трубы, которые обычно отмечены концентрацией неметаллического материала. Их вызывает раскатывание включений, раковин или труб в основном материале. Обычно прослои незначительны, но могут маскировать трещины.

Поверхностные прослои могут быть причиной возникновения усталостных и водородных трещин в теле трубы.Слоистость может вызвать вредные плоские элементы и растрескивание сварных швов, когда они совпадают, например, горячие разрывы при сварке под флюсом из-за расслоения.

ТРЕЩИНЫ КРЮКА

Трещины от крюка

Трещины от крюка возникают в сочетании с неметаллическими включениями или расслоениями на краях полосы, используемой для сварки ВПВ. Эти особенности частично включаются в сварной шов в виде совмещенных неоднородностей во время процесса формовки, что приводит к характерному внешнему виду крючка.

ОТСУТСТВИЕ FUSION

Отсутствие термоядерного синтеза

Отсутствие термоядерного синтеза является плоским (т.е.е. трещиноподобный) несплошность, в которой отсутствует соединение между металлом сварного шва и основным металлом или металлом сварного шва.

Отсутствие сварки может быть вызвано во время производства рядом факторов, связанных с параметрами процесса сварки, загрязнением и плохим качеством и контролем качества.

ПЛОСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛОСКИХ ТРУБ ДЛЯ ВПВ И HFI

Плоские элементы для сварных сварных труб для ВПВ и HFI

Отсутствие плавления в трубах для ВПВ проявляется в виде осевого трещиноподобного разрыва в средней точке линии соединения сварного шва.Его также называют холодной сваркой, пенетратором или сшиванием, в зависимости от его характеристик. Как и в случае сварки под флюсом, это может быть вызвано рядом факторов, связанных с параметрами процесса, загрязнением и т. Д.

Растрескивание при сварке

Трещины при сварке

В металле сварного шва плавлением (например, шов под флюсом и многоточечные кольцевые сварные швы) трещины могут быть как горячими, так и холодными. Горячие трещины от механизмов затвердевания могут быть как в продольном, так и в поперечном направлениях, а также иметь трещины.«Эти трещины обычно образуются на трубном заводе при сварке швов или при строительстве трубопровода при сварке кольцевых швов.

Холодное растрескивание металла шва требует присутствия водорода, чувствительной микроструктуры металла сварного шва и напряжений, поэтому трещины обычно образуются в продольном направлении. Хотя холодное растрескивание обычно происходит во время или сразу после процесса сварки (оно может быть отложено), существуют типы растрескивания под воздействием окружающей среды, которые также могут легко возникнуть в металле сварного шва.

В сварных швах EFW и ERW «трещины» в большинстве случаев будут располагаться в средней точке линии соединения.Несмотря на то, что такие особенности фактически связаны с плавлением, термин растрескивание все еще используется (например, трещина от крюка), и с точки зрения целостности холодные сварные швы, сшивание и пенетраторы оцениваются как трещины.

Трещины на пальцах ног

Трещины на носке

Пальцы при сварке плавлением особенно подвержены холодному растрескиванию из-за микроструктуры, присутствующей в ЗТВ, а также изменения формы. Эта неоднородность профиля действует как средство повышения напряжения, локально увеличивая приложенное напряжение во время формирования или, позже во время эксплуатации, как концентратор напряжений для усталостного растрескивания и т.п.

От места носка и в зависимости от формы нижележащего сварного шва трещина может оставаться в ЗТВ или распространяться на основной металл или металл шва.

Растрескивание носка, конечно, ограничивается сварными швами плавлением, поскольку только они имеют геометрию, в которой присутствуют пальцы. Следовательно, в трубах EFW или ERW растрескивание пальцев отсутствует.

ПОРИСТОСТЬ

Пористость

Пористость — это неоднородность полого типа, образованная захватом газа в металле сварного шва во время затвердевания.Это могут быть изолированные поры, множественные поры в кластере или удлиненные полости, также известные как червоточины. Это не форма растрескивания, но может усложнить осмотр сварного шва.

ОТСУТСТВИЕ ПРОНИКНОВЕНИЯ

Отсутствие проплавления

Отсутствие проплавления — это плоская (т.е. трещиноподобная) неоднородность, при которой шов не сваривается на всю толщину. При двусторонней сварке под флюсом проплавление происходит между внутренними и внешними проходами.

Круговой SCC

Коррозионное растрескивание под напряжением по окружности

SCC по окружности (высокий pH или близкий к нейтральному) возникает там, где условия окружающей среды являются правильными, а максимальное напряжение в трубе является осевым.Осевые напряжения обычно создаются изгибом трубы в соответствии с профилем грунта или дополнительными нагрузками, возникающими в результате движения грунта (оползни, просадки и т. Д.).

Растрескивание кольцевого шва

Окружная трещина в кольцевом сварном шве

ХОЛОДНОЕ ТРЕСКАНИЕ

Также называемое водородным холодным растрескиванием, водородным растрескиванием и замедленным растрескиванием, во время сварки требуется следующее: наличие диффузионного водорода, напряжения и чувствительная микроструктура металла.

ГОРЯЧЕЕ ТРЕСКАНИЕ

Механизмы горячего растрескивания, называемые также горячими трещинами, осевым растрескиванием и горячим разрывом, обычно зависят от трех влияющих факторов: недостаточная подача жидкого металла на фронте затвердевания из-за примесей с низкой температурой плавления, усадочное напряжение поперек затвердевающего сварного шва и допустимого размера сварного шва (отношение глубины к ширине).

ОСОБЕННОСТИ ПРИВАРНОГО ПЛАНАРА

Плоские элементы кольцевого сварного шва

ХОЛОДНОЕ ТРЕЩИНЕНИЕ

Холодное растрескивание может происходить в зоне термического влияния или в металле сварного шва как в корне, так и в верхней части сварного шва.Холодное растрескивание часто возникает в HAZ корня и шляпки, поскольку эти области более восприимчивы с точки зрения присутствующей микроструктуры и концентрации напряжений.

ОТСУТСТВИЕ ПРОНИКАНИЯ

Также известное как отсутствие проплавления в многопроходных кольцевых швах, это вызвано тем, что корневой проход не проникает в корневую область подготовки сварного шва.

ОТСУТСТВИЕ ПЛАВЛЕНИЯ

Отсутствие плавления кольцевых швов вызвано несращением металла шва с основным материалом или предыдущими проходами сварки.В кольцевых швах существуют разные типы неплавления в зависимости от местоположения. К ним относятся, например, отсутствие сращивания корней, отсутствие сращивания боковых стенок и отсутствие сращивания между проходами.

Где трещины?

Растрескивание может происходить где угодно, но для его возникновения необходимы определенные граничные условия. Следовательно, как и в случае с другими типичными аномалиями трубопроводов, фундаментальным вопросом является временная зависимость трещиноподобных аномалий. Для взлома трудно наблюдать временную зависимость. Следовательно, трещины в трубопроводах можно разделить на активные, связанные с окружающей средой, растрескивания и связанные с мельницей или неактивные плоские аномалии.

Трещины могут быть найдены в любом месте трубопровода, будь то тело трубы или сварные участки. Но трещины в трубопроводе всегда обнаруживаются перпендикулярно направлению основного местного напряжения материала трубы. Трубопровод под давлением испытывает так называемое кольцевое напряжение, которое создает среду для осевого растрескивания. Точно так же осевая нагрузка на трубопровод поддерживает возникновение окружных трещин.

Еще одним фактором является обнажение поверхности трубопровода. Коррозионная среда или другое воздействие на поверхность трубопровода — например, механическое повреждение — также способствуют возникновению трещин из-за микроохрупчивания.Наконец, важную роль играет материал трубопровода и его механические свойства. Стали с более высокой прочностью будут более восприимчивы к механизмам растрескивания под воздействием окружающей среды, связанным с водородным охрупчиванием, например SSCC, или водородным охрупчиванием из-за чрезмерной защиты CP. Наличие твердых участков также может способствовать повышению склонности к растрескиванию под воздействием окружающей среды из-за местных остаточных напряжений.

КАК УПРАВЛЯТЬ

Целостный подход

Как каждая угроза имеет свои уникальные характеристики, так и каждый конвейер.Подход к управлению трещинами трубопроводов с точки зрения «общей картины» позволяет операторам выбрать наиболее эффективный способ «взять под контроль трещины».

Группа ROSEN создала структуру управления трещинами в трубопроводах, которая представляет собой консолидацию передовых отраслевых практик и самых передовых решений по проверке трещин в трубопроводах с использованием знаний профильных экспертов. В нем описаны все ключевые элементы, необходимые для разработки всеобъемлющей и оправданной программы управления трещинами.Это систематический совместный подход, эффективный для управления даже самыми сложными формами взлома.

Этот подход не поддерживает использование самой причудливой или самой дорогой технологии обнаружения трещин; вместо этого он предлагает подход с добавленной стоимостью для обеспечения понимания целей и потребностей. Он включает элементы предварительной проверки, которые отвечают на важные вопросы, чтобы обеспечить оптимальный выбор системы.

Структура продолжает служить гибким руководством на протяжении всего процесса от проверки до целостности, что в конечном итоге приводит к созданию надлежащего плана управления угрозами.Он является модульным и адаптируемым, обеспечивая общее понимание и позволяя операторам выбирать, какие элементы важны для них в достижении их целей, и принимать решения, необходимые для безопасной и эффективной эксплуатации трубопроводов.

Узнайте больше о нашей платформе

Сбор ТОЧНЫХ ДАННЫХ ИНСПЕКЦИЙ

Инспекция на линии, конечно же, является основной частью системы управления трещинами в трубопроводе. ROSEN использует новейшие технологии обнаружения трещин.Используя ультразвуковые технологии с жидкостной связью или электромагнитно-акустические технологии с сухой связью, поддерживаемые технологией непоколебимой утечки магнитного потока, RoCD обеспечивает надежное обнаружение трещин и точное определение размеров трещин. Технология также устанавливает соответствующие базовые стандарты для успешного и эффективного управления целостностью трубопроводов.

Технологии обнаружения осевых трещин

: Zoom; EMAT

EMAT-C Technology

• Запатентованный принцип измерения для электромагнитно генерируемого ультразвука высокого разрешения
• Высоконадежное обнаружение и точный непрерывный размер
аномалий осевых трещин
• Надежное обнаружение отслоения покрытия, предшествующего растрескиванию
• Предпочтительное обслуживание для трубопроводы для газа или сжиженного газа

Подробнее о нашей услуге ROCD EMAT-C

: Zoom; UT-C_40

UT-C Technology

• Технология ультразвуковых поперечных волн для обнаружения и определения размеров
осевого растрескивания
• Высоконадежное обнаружение и точный непрерывный размер
аномалий трещин
• Предпочтительный сервис для трубопроводов жидкости от воды к бензину
— сырая нефть
• Повышенная чувствительность к обнаружению трещин с использованием специализированного зонда
и установки высокого разрешения
• Полная запись данных; нет сокращения данных для уверенности и
будущих сравнений

Подробнее о нашей службе ROCD UT-C

: Zoom; MFL-C

Технология MFL-C

• Технология циркулярного рассеяния магнитного потока
• Точная категоризация и оценка длинных швов с использованием магнитного насыщения
• Сверхвысокая плотность сенсора и высокая частота дискретизации способствуют идентификации и локализации трещин
• Служит также в качестве вспомогательной технологии за счет сбора данных, которые могут увеличить количество точек доступа к трещинам

Подробнее о нашей услуге ROCORR MFL-C

: Zoom; UT-Crack_Detection

Технологии обнаружения окружных трещин

В принципе, любую из вышеупомянутых технологий можно модифицировать, чтобы обнаруживать и определять размеры окружных трещин.Поскольку определение осевой нагрузки также важно, рекомендуются вспомогательные технологии, такие как определение осевого напряжения и анализ деформации изгиба. Услуги по обнаружению окружных трещин используются часто, но не так часто, как услуги по обнаружению осевых трещин.

Integrity

Сбор данных — это половина дела. Правильное их использование и получение наиболее ценной информации — это хитрость. Операторы должны заставить данные проверки работать на них. Это включает в себя надлежащую отчетность и анализ, а также дальнейшую оценку данных.

: Zoom; отчет_и_анализ

Отчетность и анализ

Тесное сотрудничество экспертов по оценке данных и старших инженеров по целостности с большим опытом работы с трещинами в трубопроводах обеспечивает надежные результаты и сосредоточение усилий на критических областях. Правильная визуализация данных в программном обеспечении для отчетов на основе полностью проанализированных данных, охватывающих весь конвейер, позволяет легко оценить имеющуюся информацию и лучше всего подходит для анализа потенциально опасных аномалий.

Узнайте больше о VIRTUALYZE

: Zoom; 2016_01_21__8001643_cracks

Немедленная приоритезация трещин

Ранжирование возможных трещин, выявленных системой контроля, позволяет оператору принимать решения. В нем подчеркиваются риски отказов, рекомендуются дальнейшие полевые исследования и определяются требования соответствия трубопроводов. После того, как станут доступны результаты предварительной проверки на линии, можно напрямую рассчитать индикативные давления отказа от дефектов, чтобы гарантировать выявление непосредственных угроз целостности и их приоритетность.

В сочетании с анализом восприимчивости и уверенностью специалиста по оценке данных ГПЗ, результаты будут использоваться для выбора участков для первоначальных полевых исследований. В конечном итоге процесс определяет приоритетность функций, которые требуют немедленного внимания, и определяет, где необходима дальнейшая проверка в полевых условиях.

: Zoom; Полная оценка трещин

Полная оценка трещин

Для полной оценки трещин окончательные результаты поточных инспекций, любых испытаний и полевых работ объединяются, а также оцениваются характеристики, чтобы определить влияние на целостность трубопровода в ближайшее время и в будущем.Будущая оценка целостности учитывает механизмы усталости и роста окружающей среды (например, SCC), где это применимо. Сводка всех предыдущих действий, включая анализ первопричин и металлургические испытания, предоставляет исчерпывающий список действий по смягчению последствий и ремонту.

: Zoom; Размер критического дефекта

Критический размер дефекта

Используя выбранный метод оценки (например, API 579, BS 7910, MAT-8, ln-Sec, CorLASTM), выполняются расчеты для определения размеров дефекта, которые были бы неприемлемыми.В выходных данных указаны минимальные требования к размеру системы ILI для обнаружения критических трещин в трубопроводе.

Также подчеркивается влияние консервативных исходных данных, таких как предполагаемая трещиностойкость. Это может быть расширено до Руководства по критическим трещинам и дефектам, в котором определены приемочные кривые, время отклика и требования к снижению давления, чтобы помочь в принятии решений на месте.

: Zoom; root_cause_analysis

Анализ первопричин

Анализ первопричин может варьироваться от диагностики типов трещин на трубопроводе до полного исследования отказов, вызванных трещинами.Специалисты по материалам, коррозии и сварке, имеющие опыт работы со всеми мыслимыми типами трещин, всегда готовы точно определить тип трещин. При необходимости доступны самые современные лабораторные исследования для поддержки исследований.

: Zoom; риск-менеджмент

Оценка рисков

Чтобы обеспечить комплексную стратегию управления трещинами, последствия отказа должны быть объединены с угрозой взлома, чтобы определить общий риск.Ключевым и уникальным вкладом является наш подход к моделированию восприимчивости: он начинается с передовых отраслевых практик, но постоянно модифицируется и дорабатывается для каждого трубопровода на основе результатов ГПЗ и полевых проверок для создания подробной индивидуальной модели.

Элементы существующей оценки риска оператором часто можно адаптировать, добавив самые свежие данные. Также есть возможность разработать совершенно новую модель. Как правило, оценка последствий завершается и объединяется с результатами оптимизированного анализа восприимчивости для создания общего анализа и отчета.

: Zoom; угроза_менеджмента

Управление угрозами

Доступны данные оперативного контроля. Данные были проанализированы и оценены. Операторы могут принимать краткосрочные решения для обеспечения работоспособности, срока службы и безопасности своих активов. Но структура управления трещинами трубопроводов идет еще дальше. Он включает в себя управленческий «шаг», который предполагает более активный и дальновидный подход. Этот элемент замыкает каркас и создает результат, превосходящий сумму всех частей.

: Zoom; план управления

План управления

Объединение всех частей вместе создает надежный, оправданный план управления трещинами, который обеспечивает оптимальную комбинацию действий (прямая оценка, ILI, гидроиспытания, повторное покрытие, замена) для обеспечения безопасности. Подобный план позволяет операторам принимать правильные меры по техническому обслуживанию в нужное время, чтобы продлить срок службы, безопасность и производительность своих активов.

Управление данными

Основным условием для быстрой и надежной оценки целостности актива является наличие согласованных и полностью согласованных наборов данных. Кроме того, все больше и больше нормативов требуют, чтобы все записи о трубопроводе были отслеживаемыми, проверяемыми и полными.

Однако, поскольку объемы собираемых данных неуклонно растут, создание системы записи, в которой все доступные данные легко доступны, становится все более важной проблемой для операторов трубопроводов.

Узнайте больше о NIMA

ОБУЧЕНИЕ

Компетентность — ключевой фактор в управлении активами трубопроводов. Риски, которые они представляют, а также безопасность людей и окружающей среды, становятся все более неизбежными. Кроме того, стандарты и правила прямо требуют, чтобы весь персонал был компетентным и квалифицированным в своих соответствующих областях ответственности.

Понимая эту потребность, ROSEN разработала учебные курсы, образовательные программы и квалификации, специально предназначенные для борьбы с угрозами.В частности, обучение управлению взломом конвейеров доступно по различным темам, связанным с целостностью, и по применению программного обеспечения для создания отчетов.

Узнайте больше о повышении квалификации

: Zoom; разделительная линия_900px