Раздельные трещины | Сварка и сварщик

Раздельные трещины (105; Е) — группа трещин, которые могут находиться в металле сварного шва (1051), в зоне термического влияния (1053), в основном металле (1054)

Недопустимы, так как при действии рабочих нагрузок являются очагом развития разрушения конструкции

Внешние признаки

• горячие трещины (1051) имеют на изломе желтовато-оранжевый оттенок;
• холодные трещины (1053) — чистый, блестящий вид кристаллов;
• трещины в основном металле (1054) — цвет металла.

Дефект виден невооруженным глазом или через лупу небольшого (2-4х) увеличения при визуальном контроле.

Процесс возникновения

• горячие трещины образуются в результате силового воздействия сварочных напряжений по границам кристаллов, омываемых легкоплавкими эвтектиками:
• холодные трещины образуются в результате разрыва хрупких кристаллов в зоне термического влияния под действием сварочных напряжений;
• трещины в основном металле образуются как дефекты изготовления металла.

Причины возникновения

• горячие трещины (1051) возникают в металле шва под действием растягивающих сварочных напряжений, когда металл шва находится в твердо-жидком состоянии;
• холодные трещины (1053) возникают в твердом металле околошовной зоны, где образуются хрупкие закалочные структуры, разрушающиеся под действием продольных и поперечных сварочных напряжений;
• трещины в основном металле (1054) образуются под действием термического цикла сварки.

Способы предупреждения

Перед сваркой:

• применять металлы и сварочные материалы с пониженным содержанием серы, фосфора, углерода;
• использовать технологические процессы сварки, обеспечивающие минимальный уровень сварочных напряжений;
• применять кондукторы и прижимные приспособления, снижающие уровень сварочных напряжений.

Во время сварки:

• применять способы и приемы, снижающие остаточные сварочные напряжения:
• формировать сварной шов оптимальных размеров;
• применять режимы сварки, обеспечивающие уменьшение размеров кристаллов и деформацию сварного соединения.

После сварки:

• дать остыть металлу сварных швов конструкции, не вынимая ее из сборочного приспособления.

Способ устранения

Место образования трещины удалить шлифовальным инструментом. Образовавшуюся полость заварить заново.

Горячие трещины возникают чаще всего при сварке высоколегированных сталей аустенитного класса, алюминиевых, алюминиево-магниевых, титановых и никелевых сплавов. Чтобы снизить вероятность образования таких трещин, следует сваривать (с низкими значениями погонной энергии) металлы, содержащие минимальное количество вредных примесей и имеющие мелкозернистую структуру.

Холодные трещины образуются, главным образом, при сварке среднелегированных сталей перлитного и мартенситного классов. Для предотвращения холодных трещин не следует, где это возможно, жестко закреплять свариваемые элементы, сохраняя их податливость при сварке.

Внутренние трещины в сварных соединениях лучше всего выявляются при ультразвуковом контроле.

‹ Трещина в кратере Содержание Разветвленные трещины ›

почему возникают, как избежать их появления, как исправить проблему

В шпаклевке, покраске или любых других ремонтных работах можно столкнуться с дефектами. Они возникают, если мастер совершил технологическую ошибку на каком-либо этапе. В сварке самый «популярный» дефект — горячие трещины.

Для крупных и мелких предприятий есть технологические нормативные акты, в которых появление горячих трещин в готовой конструкции стандартизировано. Есть также ГОСТы, которые подробно описывают, в каких ситуациях допускаются те или иные погрешности.

Каждый ГОСТ имеет свою категорию, относится к своему типу деформаций. Это могут быть стандарты непровара кромки или корня, брызги металла, трещины при горячей и холодной сварке, свищи и пористые отверстия, измененная форма шва и прочее.

Содержание статьиПоказать

• Актуальность проблемы
• Типы
• Предотвращение появления холодных трещин
• Причины образования горячих трещин
• Меры предосторожности
• Исправление

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.

Типы

Не важно, какой термический режим вы выбирали, сваривая элементы. Трещины будут иметь свои особенности в зависимости от положения, например, радиального или продольного.

Горячие — это деструкции между кристаллами металла сварочного шва. Это может касаться и зоны в 10-15 сантиметров около шва, на которую тоже воздействует температура аппарата.

Обычно горячие трещины выглядят как надрез или неравномерный шов и появляются уже тогда, когда соединение остывает после варки. Сам шов с такой трещиной будет темным и кривым.

Если вы сваривали элементы, используя температуру до двухсот градусов, появляются трещины холодные. Такие нарушения — это единичные деструкции, которые также возникают уже на остывшем металле.

На месте перелома они светлые, а возникают около шва. С холодными трещинами вы столкнётесь при использовании дугового типа сварки для элементов из плотного металла с большой площадью поперечного разреза.

Горячие околошовные трещины появляются в четырёх разных ситуациях.

• Во время обработки стали для изготовления машинных деталей. В этом типе стали много серных соединений. Расплавляясь сульфиды образуют в зоне термовлияния плёнку, которая сильно понижает прочность шва. Такие дефекты называют ликвидационными. Они могут возникнуть и при использовании стали с легирующими элементами. Горячие трещины такого типа длинные, не имеют ответвлений.
• При сварке нержавеющей стали с «вкраплениями» никеля и хрома. Относительное удлинение в этом случае низкое, это и способствует возникновению горячих трещин.
• Для маленьких деталей (по типу головок цилиндров) характерны кристаллизационные дефекты — горячие микротрещины.

Есть и другие типы горячих трещин, но ситуации, в которых они появляются, бывают редко.

Предотвращение появления холодных трещин

Чтобы избежать холодных трещин важно тщательно прокалить используемый флюс и электродные стержни, а также заранее нагреть все детали до 200-400 градусов.

Желательно предварительно ознакомиться с требованиями по температуре для металла элементов, выбранного типа сварки. Узнайте, какой шов, а также порядок работы подходят в вашем случае.

Обеспечьте медленное остывание обработанной конструкции и ни в коем случае не используйте для этого охладительные элементы. Чтобы снять напряжение с деталей, проведите смягчающий отжиг.

Причины образования горячих трещин

Виды горячих трещин

Возникновение горячих разрушений обусловлено внешними и внутренними факторами. Основная причина — разделение элементов и окислившихся их частей. Изначально они не входят в состав материала.

Окислы появляются при использовании дополнительных примесей. Элементы, которые сегрегируют, становятся причиной горячих дефектов не только тогда, когда плавятся.

Они образуют тонкую пленку, которая уменьшает прочность на границе. Внутренние причины горячих трещин — отдельные свойства присадочных материалов.

Кроме этого возникновению горячих трещин способствует присутствие жидких прослоек или лишних примесей в металле, который вы свариваете.

Использование элементов из вольфрама, ванадия и титана усложняет сварку и нарушает химические связи внутри конструкции. Проблемы вызывают и нарушения целостности детали при её укорочении.

Если жёстко зафиксировать деталь при работе, она будет остывать неравномерно и может «покрыться» горячими коррозиями.

примеры горячих дефектов

Деформации с большей вероятностью появляются, когда металл становится жидким. Когда он в таком состоянии, его атомы массово перемещаются, а вместе с ними в металл переходят и грязевые частички из внешней среды.

А, пока металл остывает, в нём возникает лишнее напряжение. Такое происходит, когда шов «сел» неравномерно. Это основа возникновения именно поперечных горячих разломов.

Чтобы предотвратить эти проблемы нужно «следить» за металлом, пока он находится в расплавленном состоянии и создать условия для его раскисления. Желательно подобрать аналог сере, которая создает плёнки, это может быть, например, марганец.

Если всё-таки вы выбрали серу, следите за тем, чтобы она проходила слева от перитектической точки. Так выделится вещество, которое лучше ее растворит и исключит появления горячей деформации.

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.

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».

Что такое холодный крекинг?

Последнее обновление: 5 ноября 2019 г.

Что означает «холодное растрескивание»?

Холодное растрескивание – это несплошность или дефект сварки, в зависимости от спецификации, по которой оценивается сварной шов.

Холодное растрескивание вызывает периодическое или полное образование узких щелей с острыми краями по всему сварному шву и в зоне термического влияния сварного шва. Хотя это зависит от применения, холодное растрескивание обычно приводит к полному разрушению сварного шва.

Холодное растрескивание также называют водородным растрескиванием или просто водородным растрескиванием, потому что водород, захваченный в сварном шве и зоне термического влияния, ответственен за этот тип растрескивания. Это происходит, когда сталь быстро охлаждают и позволяют образовать мартенсит. Из-за быстрого при охлаждении атомы водорода, попавшие внутрь зоны термического влияния, соединяются и создают внутреннее напряжение в сварном шве. Это напряжение в сочетании с хрупкой микроструктурой, такой как мартенсит, вызывает образование трещин.

Реклама

Corrosionpedia объясняет образование холодных трещин

Более толстые материалы более склонны к образованию холодных трещин, поскольку материал, не подверженный воздействию сварки, служит теплоотводом, который быстро охлаждает сварной шов и позволяет образоваться мартенситу. Кроме того, стали с более высоким содержанием углерода с большей вероятностью подвержены холодному растрескиванию, поскольку повышенное количество углерода приводит к повышенной вероятности образования мартенсита.

Холодное растрескивание легко предотвратить с помощью различных методов. Для возникновения холодного растрескивания должна быть восприимчивая микроструктура, такая как мартенсит, источник диффузионного водорода и остаточное напряжение в сварном соединении. Предотвратить образование мартенсита можно предварительным подогревом свариваемого материала, что снижает скорость охлаждения сварного шва и околошовной зоны. Для уменьшения количества диффундирующего водорода в сварном шве можно использовать специальные присадочные материалы и сварочные процессы. Остаточное напряжение в соединении после сварки можно уменьшить послесварочной термической обработкой.

Реклама

Синонимы

Водородное растрескивание, замедленное растрескивание, растрескивание под бортом

Поделись этим термином

Родственные термины

• Водородный крекинг (HIC)
• Горячий крекинг
• Растрескивание сварного шва
• Инкубационный период
• Залысина

• Зона термического влияния
• Микроструктура
• Диффузия
• Остаточное напряжение
• Горячая слеза

Похожие материалы

• Что вызывает коррозионное растрескивание трубопроводов под напряжением?
• Холодная коррозия и системный подход к ее предотвращению
• Коррозионная усталость сварных соединений морских морских сооружений
• Обзор коррозии сварных соединений: причины и методы предотвращения
• Ультразвуковой контроль трещин: как избежать поломок трубопровода
• Причины и предотвращение коррозии сварных соединений

Теги

Углеродистая стальМеталлургиКоррозия 101ОтказКоррозионный процессМеталлыОтказ материала Отказ предотвращения коррозииОтказ от коррозии

Актуальные статьи

Коррозия

21 Типы коррозии и разрушения труб

Покрытия

5 наиболее распространенных типов металлических покрытий, о которых должен знать каждый

Покрытия

4 типа покрытий для бетонных полов (и что нужно знать о каждом)

Процедуры

5 способов измерения твердости материалов

Что вызывает горячее и холодное растрескивание сварного шва и как его избежать?

Что вызывает горячее и холодное растрескивание сварного шва и как его избежать? | Группа CWB

Перейти к основному содержанию

Поиск в сертифицированных каталогах CWB

Поиск сертифицированных компаний, инспекторов, инспекционных организаций, сварочных материалов, аккредитованных испытательных центров и утвержденных инженеров

Поиск на веб-сайте CWB

Поиск

Вопрос: Что вызывает горячее и холодное растрескивание сварного шва и как его избежать?

Автор: Профессор Адриан Герлих

Ответ: Феномен холодного растрескивания был источником путаницы и разочарования во многих отраслях промышленности при сварке углеродистых сталей.

Основная проблема заключается в том, что этот тип растрескивания часто называют водородным крекингом или замедленным растрескиванием, потому что он часто не происходит в течение нескольких дней после этого. Во многих стандартах качества фактически указано, что проверка сварных швов не проводится, по крайней мере, через 48 часов после выполнения сварки. Холодное растрескивание обычно обусловлено наличием водорода в металле шва и в зоне термического влияния (ЗТВ), но может возникать в местах под валиком или даже в металле шва.

Холодное растрескивание в конечном итоге происходит при совпадении трех факторов:

• имеется некоторое остаточное растягивающее напряжение, 

• ii) сталь превратилась в чувствительную мартенситную или бейнитную микроструктуру

• iii) в сталь поступает водород.

Первого фактора трудно избежать, так как растягивающие остаточные напряжения обычно накапливаются вблизи ЗТВ и носка сварного шва из-за термического сжатия при охлаждении.

Второй вопрос зависит от типа стали, особенно от углеродного эквивалента, так как это определяет вероятность образования хрупкого мартенсита. Хотя общее правило заключается в том, чтобы избегать сварки сталей с углеродным эквивалентом более 0,4%, такие инструменты, как диаграмма Гравилля, также учитывают фактическое согласие углерода, чтобы определить, когда применять контроль твердости посредством предварительного нагрева и термообработки после сварки.

Третьим фактором является общее содержание диффузионного водорода в сварном шве, которое в идеале должно поддерживаться на уровне [H] менее 5 частей на миллион.

Такие методы, как надлежащая сушка стержневых электродов и хранение их в нагретых печах после вскрытия, имеют важное значение. Однако водород может проникнуть в сварной шов из других внешних источников, таких как загрязняющие вещества при подготовке шва, такие как масло или смазка, и ржавчина (которая на самом деле состоит из смеси гидроксидов железа). Затем поглощенный водород может накапливаться в ЗТВ с помощью трехэтапного процесса, показанного на рисунке 1, где он сначала растворяется и диспергируется дугой в виде диффундирующего (атомарного водорода) и захватывается затвердевшим аустенитом в точке (1). По мере охлаждения металла шва углеродистая сталь будет превращаться в феррит + карбид в точке (2), где растворимость водорода резко снижается, и водород начинает переходить в аустенит в ЗТВ. Там аустенит более растворим, и превращение может быть медленнее, если основной металл имеет более высокое содержание углерода, чем металл сварного шва. Тогда диффузионный водород накапливается в ЗТВ в точке (3) и приведет к потенциальной трещине, если сталь превратится в хрупкий мартенсит и возникнут растягивающие остаточные напряжения. Возможное растрескивание происходит, когда диффундирующий атомарный водород рекомбинирует в молекулярный водород на микроскопических границах раздела в микроструктуре стали, что может занять несколько часов.

 

Рис.