Įvadas į kelių rūšių suvirinimo įtrūkimus

Suvirinimo įtrūkimai pagal savo pobūdį į taškus, gali būti skirstomi į karštus įtrūkimus, perkaitintus įtrūkimus, šaltus įtrūkimus, laminuotą plyšimą ir pan. Toliau pateikiamos tik įvairių įtrūkimų priežastys, charakteristikos ir prevencijos metodai, skirti konkrečiai plėtrai.
1. Terminiai įtrūkimai
Suvirinimo metu gaminamas esant aukštai temperatūrai, vadinamas terminiu krekingu, kuriam būdingas įtrūkimas išilgai pirminių austenito grūdelių ribų. Pagal suvirinimo metalo medžiagą (mažo legiruoto didelio stiprumo plienas, nerūdijantis plienas, ketus, aliuminio lydiniai ir kai kurie specialūs metalai ir kt.) taip pat skiriasi terminio įtrūkimo forma, temperatūros diapazonas ir pagrindinė priežastis. Šiuo metu terminiai įtrūkimai skirstomi į tris pagrindines kategorijas, tokias kaip kristalizacijos įtrūkimai, suskystinimo įtrūkimai ir daugiašaliai įtrūkimai.
(1) kristalizacijos įtrūkimai daugiausia susidaro anglinio plieno, kuriame yra daugiau priemaišų, mažai legiruoto plieno suvirinimo siūlių (kurių sudėtyje yra daug S, P, C, Si) ir vienfazio austenitinio plieno, nikelio lydinių ir kai kurių aliuminio lydinių suvirinimo siūlių. Šis įtrūkimas yra suvirinimo kristalizacijos procese, šalia kietosios fazės linijos, dėl metalo susitraukimo kietėjimo, likusio skysto metalo nepakanka, jo negalima pridėti laiku, veikiant įtampai. atsiranda išilgai kristalo įtrūkimo.
Prevencinės priemonės yra: esant metalurginiams veiksniams, tinkamas suvirinimo metalo sudėties reguliavimas, sutrumpinti trapios temperatūros zonos diapazoną, siekiant kontroliuoti suvirinimo sieros, fosforo, anglies ir kitų kenksmingų priemaišų kiekį; išgryninti suvirinimo metalo grūdelius, tai yra atitinkamų elementų, tokių kaip Mo, V, Ti, Nb ir kt., papildymas; Kalbant apie technologiją, prieš suvirinimą galima pašildyti, valdyti energijos liniją, sumažinti jungčių apribojimus ir kitus aspektus, kad būtų išvengta ir kontroliuojama.
(2) Arti siūlės zonos suskystinimo įtrūkimas yra tam tikras mikroplyšys, įtrūkęs išilgai austenito grūdelių ribos, kuris yra labai mažas ir atsiranda HAZ arba tarpsluoksnio arti siūlės zonoje. Jo priežastis paprastai yra suvirinimas šalia siūlės ploto metalo arba suvirinimo tarpsluoksnio metalo, esant aukštai temperatūrai, todėl šios austenito grūdelių ribų sritys ant žemo lydymosi eutektinių sudedamųjų dalių vėl išsilydo, veikiant tempimo įtempimui išilgai austenito tarpgranulinės dalies. trūkinėjimas ir suskystėjimo įtrūkimų susidarymas.
Tokios įtrūkimų prevencijos ir kontrolės priemonės bei kristalizacijos įtrūkimai iš esmės yra vienodi. Ypač metalurgijoje, kiek įmanoma sumažinti sieros, fosforo, silicio, boro ir kitų mažai tirpstančių eutektinių sudedamųjų dalių kiekį, yra labai veiksminga; procese galite sumažinti linijos energiją, sumažinti lydalo baseino lydymosi linijos įdubimą.
(3) Poligonizacijos įtrūkimai atsiranda dėl labai mažo plastiškumo aukštoje temperatūroje formuojantis poligonizacijai. Šis įtrūkimas nėra dažnas, todėl jo prevencijos ir kontrolės priemonės gali būti pridedamos prie suvirinimo, siekiant pagerinti elementų, tokių kaip Mo, W, Ti ir kt., poligonizacijos sužadinimo energiją.
2. Įkaitimo įtrūkimai
Paprastai pasitaiko kai kuriuose, turinčiuose plieno ir aukštos temperatūros lydinių (įskaitant mažai legiruotą didelio stiprumo plieną, perlitinį karščiui atsparų plieną, krituliais sustiprintus aukštos temperatūros lydinius, taip pat kai kuriuos austenitinius nerūdijančius plienus) elementus, juose nerasta. po suvirinimo įtrūksta, tačiau terminio apdorojimo procese įtrūksta. Perkaitusių stambiųjų kristalų dalių suvirinimo karščio paveiktoje zonoje atsiranda pakartotinio įkaitimo įtrūkimai, kurių kryptis yra išilgai austenito stambiųjų kristalų grūdelių ribos išplėtimo susiliejimo linijos.
Perkaitimo įtrūkimų prevencija ir kontrolė pasirenkant medžiagas, galite rinktis smulkiagrūdį plieną. Kalbant apie procesą, rinkitės mažesnę linijos energiją, aukštesnę pakaitinimo temperatūrą, o vėliau šildydami rinkitės mažai derančią suvirinimo medžiagą, kad išvengtumėte įtempių koncentracijos.
3. Šaltas įtrūkimas
Dažniausiai pasitaiko didelio, vidutinio anglies plieno, mažai, vidutinio legiruoto plieno suvirinimo karščio paveiktoje zonoje, tačiau kai kurie metalai, pvz., kai kurie ypač didelio stiprumo plienai, titanas ir titano lydiniai ir kt. Apskritai, plieno rūšies kietėjimo tendencija, vandenilio kiekis ir suvirintų jungčių pasiskirstymas, taip pat jungtys yra veikiamos ribojančio įtempio būsenos yra trys pagrindiniai didelio stiprumo plieno suvirinimo veiksniai, sukeliantys šaltus įtrūkimus. Martensitinė organizacija, susidariusi po suvirinimo, veikiant elementiniam vandeniliui, kartu su tempimo įtempimu susidaro šalti įtrūkimai. Paprastai jis susidaro per kristalą arba išilgai kristalo. Šalti įtrūkimai paprastai skirstomi į pirštų įtrūkimus, po suvirinimo įtrūkimus ir šaknų įtrūkimus.
Šaltų įtrūkimų prevencija ir kontrolė gali būti susijusi su ruošinio chemine sudėtimi, suvirinimo medžiagų parinkimu ir proceso priemonėmis trimis aspektais. Reikėtų stengtis rinktis medžiagas su mažesniu anglies ekvivalentu; suvirinimo medžiagos turi būti parenkamos naudojant mažai vandenilio elektrodus, suvirinimo siūlės turi būti derinamos su mažo stiprumo, o esant didelei medžiagos polinkiui į šaltą įtrūkimą, taip pat galima pasirinkti austenitines suvirinimo medžiagas; pagrįsta linijos energijos, išankstinio pašildymo ir terminio apdorojimo kontrolė yra užkirsti kelią ir kontroliuoti proceso priemonių šaltą įtrūkimą.
Suvirinimo gamyboje dėl plieno, suvirinimo medžiagų, skirtingų konstrukcijų, plieno naudojimo, taip pat dėl ​​skirtingų specifinių sąlygų statybos gali atsirasti įvairių formų šaltų įtrūkimų. Tačiau pagrindinis dalykas, su kuriuo dažnai susiduriama gamyboje, yra uždelstas įtrūkimas.

Yra trys uždelsto įtrūkimo formos:
(1) Suvirinimo pirštų įtrūkimai – šio tipo įtrūkimai atsiranda netauriojo metalo ir suvirinimo siūlės sandūroje, ir yra akivaizdi įtempių koncentracijos sritis. Įtrūkimo kryptis dažnai yra lygiagreti suvirinimo kanalui, paprastai pradedant nuo suvirinimo piršto paviršiaus iki pagrindinės medžiagos gylio.
(2) Įtrūkimai po suvirinimo kanalu – šis įtrūkimas dažnai atsiranda kietėjimo tendencijoje, didesniame vandenilio kiekyje suvirinimo karščio paveiktoje zonoje. Paprastai įtrūkimo kryptis yra lygiagreti sintezės linijai.
(3) šaknies įtrūkimas – šis įtrūkimas yra labiau paplitusi uždelsto krekingo forma, dažniausiai atsiranda esant didesniam vandenilio kiekiui ir nepakankamai pakaitinimo temperatūrai. Šio tipo įtrūkimai yra panašūs į suvirinimo pirštų įtrūkimus ir atsiranda toje siūlės dalyje, kurioje įtempių koncentracija yra didžiausia suvirinimo siūlės šaknyje. Šilumos paveiktos zonos stambiagrūdėje dalyje arba suvirinimo metale gali atsirasti šaknų įtrūkimų.
Plieno markės kietėjimo tendencija, vandenilio kiekis suvirintoje jungtyje ir jo pasiskirstymas, taip pat jungties, kuriai veikia ribojantis įtempis, būklė yra trys pagrindiniai veiksniai, sukeliantys šaltus įtrūkimus suvirinant didelio stiprumo plieną. Šie trys veiksniai yra tarpusavyje susiję ir tam tikromis sąlygomis vienas kitą stiprina.
Plieno rūšies kietėjimo tendenciją daugiausia lemia cheminė sudėtis, plokštės storis, suvirinimo procesas ir aušinimo sąlygos. Suvirinant, kuo didesnė plieno rūšies kietėjimo tendencija, tuo didesnė įtrūkimų tikimybė. Kodėl plieno kietėjimas sukelia įtrūkimus? Jį galima apibendrinti šiais dviem aspektais.
a: trapios kietos martensito organizacijos susidarymas - martensitas yra anglis ɑ geležies persotintame kietame tirpale, gardelėje yra anglies atomų su intersticiniais atomais, todėl geležies atomai nukrypsta nuo pusiausvyros padėties, gardelė patiria didelę aberaciją, todėl organizacija yra užkietėjusioje būsenoje. Ypač suvirinimo sąlygomis, šalia siūlės ploto kaitinimo temperatūra yra labai aukšta, todėl austenito grūdelių augimas vyksta rimtai, kai greitai aušinamas stambusis austenitas virsta stambiu martensitu. Iš metalų stiprumo teorijos galima žinoti, kad martensitas yra trapi ir kieta organizacija, atsiradus lūžiui sunaudos mažiau energijos, todėl suvirintose jungtyse esant martensitui, įtrūkimai lengvai susidaro ir plečiasi.
b: kietėjant susidarys daugiau gardelės defektų – Metalą veikiant termiškai nesubalansuotomis sąlygomis susidaro daug grotelių defektų. Šie grotelių defektai daugiausia yra laisvos darbo vietos ir dislokacijos. Suvirintoje šilumos paveiktoje zonoje didėjant šiluminiam įtempimui, esant įtempių ir šiluminio disbalanso sąlygoms, judės ir kaupsis tiek laisvos vietos, tiek dislokacijos, o jų koncentracijai pasiekus tam tikrą kritinę reikšmę, susidarys įtrūkimo šaltinis. Nuolat veikiant įtempiams, plėtimasis vyks nuolat ir susidarys makroskopiniai įtrūkimai.
Vandenilis yra vienas iš svarbių faktorių, sukeliančių didelio stiprio plieno suvirinimo šaltąjį įtrūkimą, ir turi vėlavimo ypatybę, todėl daugelyje literatūrų vandenilio sukeltas uždelstas įtrūkimas vadinamas "vandenilio trūkinėjimu". Eksperimentiniais tyrimais įrodyta, kad kuo didesnis vandenilio kiekis didelio stiprio plieno suvirintose jungtyse, tuo didesnis jautrumas įtrūkimams, vietiniam vandenilio kiekiui pasiekus tam tikrą kritinę vertę, ims atsirasti įtrūkimų, ir ši vertė vadinama kritiniu vandeniliu. įtrūkimų kiekis [H]kr.
Įvairios plieno šaltojo krekingo [H]cr reikšmės skiriasi, tai yra susijusi su plieno, plieno chemine sudėtimi, pakaitinimo temperatūra, aušinimo sąlygomis.
1: Suvirinimo metu drėgmė suvirinimo medžiagoje, rūdys ir alyva suvirinimo siūlės kampe bei aplinkos drėgmė yra visos priežastys, dėl kurių suvirinimo siūlė prisodrinta vandenilio. Paprastai vandenilio kiekis pagrindinėje medžiagoje ir vieloje yra labai mažas, tuo tarpu negalima ignoruoti drėgmės elektrodo srauto odoje ir drėgmės ore ir tapti pagrindiniu vandenilio sodrinimo šaltiniu.
2: Vandenilio tirpumas ir difuzijos pajėgumas skirtingose ​​metalų organizacijose skiriasi, vandenilio tirpumas austenite yra daug didesnis nei ferito tirpumas. Todėl suvirinant nuo austenito iki ferito, vandenilio tirpumas staiga sumažėja. Tuo pačiu metu vandenilio difuzijos greitis yra priešingas, staiga padidėjo nuo austenito iki ferito.
Suvirinant aukštoje temperatūroje išlydytame baseine bus ištirpęs didelis vandenilio kiekis, vėlesniame aušinimo ir kietėjimo procese dėl smarkiai sumažėjusio tirpumo vandenilis bando pasišalinti, tačiau dėl aušinimo vyksta labai greitai, kad vandenilis būtų per vėlu pasišalinti ir liktų suvirinimo metale formuojant difuzinį vandenilį.

4. Laminarinis plyšimas
Yra vidinis žemos temperatūros įtrūkimas. Apribotas storos plokštės arba suvirinimo karščio paveiktos zonos netauriuoju metalu, dažniausiai „L“, „T“, „+“ tipo jungtyse. Apibrėžiamas kaip valcuotas storio plieno plokštės išilgai plastiškumo krypties storis nėra pakankamai, kad atlaikytų suvirinimo susitraukimo deformacijos kryptį ir įvyko netauriojo metalo žingsnio tipo šaltas įtrūkimas. Paprastai dėl storos plieninės plokštės valcavimo procese kai kurie nemetaliniai intarpai pliene valcuojasi lygiagrečiai juostos inkliuzų riedėjimo krypčiai, o šiuos intarpus sukelia plieno plokštės mechaninės laidumo savybės. Laminarinio plyšimo prevenciją ir kontrolę renkantis medžiagas galima pasirinkti iš rafinuoto plieno, tai yra, z parinkimas iki didelio plieno plokštės našumo, taip pat galite pagerinti jungties dizaino formą, kad būtų išvengta vienašalio suvirinimo arba pakelkite z į įtempimo pusę iš kampo.
Laminarinis plyšimas ir šaltas įtrūkimas skiriasi, jis gamina ir plieno stiprumo lygis neturi nieko bendra, daugiausia su inkliuzų kiekiu pliene ir morfologijos pasiskirstymu. Paprastai laminarinėje plyšimo vietoje atsiras valcuotos storos plieno plokštės, tokios kaip mažo anglies plieno, mažai legiruoto didelio stiprumo plienas ir net aliuminio lydinio plokštės. Pagal laminarinio plyšimo vietą apytiksliai galima suskirstyti į tris kategorijas:
Pirmoji kategorija yra laminarinio plyšimo susidarymas, kurį sukelia šalti įtrūkimai suvirinimo pirštinėje arba suvirinimo šaknyje karščio paveiktoje suvirinimo zonoje.
Antroji kategorija yra suvirinimo šilumos paveikta zona išilgai inkliuzų įtrūkimų, yra labiausiai paplitęs inžinerinis laminarinis plyšimas.
Trečioji kategorija yra toli nuo karščio paveiktos zonos pagrindinėje medžiagoje išilgai įtrūkimų, paprastai daugiau storos plokštės struktūroje su daugiau MnS dribsnių inkliuzų.
Laminarinio plyšimo morfologija ir tipo, formos, pasiskirstymo, taip pat artimo ryšio vietos inkliuzai. Kai dominuoja riedėjimo kryptis išilgai sluoksniuotų MnS intarpų, laminarinis plyšimas turi aiškų žingsnį, kai silikato intarpai dominuoja tiesia linija, pvz., Al intarpai dominuoja netaisyklingame žingsnyje.

Suvirinant storos plokštės konstrukciją, ypač T tipo ir kampines jungtis, esant standžioms suvaržytoms sąlygoms, suvirinimo siūlės susitraukimas bus pagrindinės medžiagos storio kryptimi, kad susidarytų daug tempimo įtempių ir deformacijų, kai įtampa viršija plastiką netauriojo metalo deformacinis gebėjimas, inkliuzai ir metalo matrica bus atskirti nuo metalo matricos ir atsiranda mikroįtrūkimų, įtempimo metu ir toliau atlieka įtrūkimo antgalio vaidmenį išilgai plokštumos išsiplėtimo inkliuzai yra išsidėstę, susidaro vadinamoji "platforma".
Yra daug veiksnių, turinčių įtakos laminariniam plyšimui, daugiausia šiais aspektais:
1: morfologijos tipo, kiekio ir pasiskirstymo nemetaliniai intarpai yra esminė laminarinio plyšimo priežastis, ją sukelia plieno anizotropija, esminių skirtumų mechaninės savybės.
2: Z-krypties izoliavimo įtempiai, storasienės suvirintos konstrukcijos suvirinimo procese, kad atlaikytų skirtingą Z krypties uždarymo įtempį, liekamąjį įtempį ir apkrovą po suvirinimo, jas sukelia mechaninės laminarinio plyšimo sąlygos.
3: Paprastai manoma, kad vandenilio poveikis yra šalia karščio paveiktos zonos, šalto įtrūkimo sukeliamas laminarinis plyšimas, vandenilis yra svarbus įtakos veiksnys.
Kadangi laminarinio plyšimo poveikis yra labai didelis, žala taip pat labai rimta, todėl prieš statant būtina nuspręsti dėl plieno jautrumo sluoksniniam plyšimui.
Dažniausiai naudojami vertinimo metodai yra Z krypties tempimo pjūvio susitraukimo ir kaiščio Z krypties kritinio įtempio metodas. Siekiant išvengti laminarinio plyšimo, pjūvio susitraukimas neturėtų būti mažesnis nei 15%, paprastai tikimasi, kad=15 ~ 20% yra tinkamas, kai 25%, kad antilaminarinis plyšimas yra puikus.
Siekiant išvengti laminarinio plyšimo, visų pirma reikia imtis šių priemonių:
Pirma, rafinuojant plieną plačiai naudojami geležies desulfuravimo metodai ir vakuuminis degazavimas, galima išlydyti tik iš sieros kiekio tik {{0}}.003 ~ 0,005 % itin mažai sieros turinčio plieno, jo sekcijos susitraukimas ( Z kryptis) gali siekti 23 ~ 25%.
Antra, sulfidų inkliuzų formos valdymas yra paversti MnS kitais sulfido elementais, kad karšto valcavimo metu būtų sunku pailgėti, taip sumažinant anizotropiją. Šiuo metu plačiai naudojami papildomi elementai yra kalcis ir retųjų žemių elementai. Taikant pirmiau minėtą apdorojimą, plieną galima pagaminti su Z krypties pjūvio susitraukimu 50–70%, kad būtų atsparus laminuotai plyšimui.
Trečia, laminarinio plyšimo prevencijos požiūriu projektavimo ir konstravimo procesas daugiausia skirtas išvengti Z krypties įtempių ir įtempių koncentracijos, o konkrečios priemonės nurodytos šiame pavyzdyje:
(1) turėtų stengtis vengti vienpusio suvirinimo, o ne dvišalis suvirinimas gali palengvinti suvirinimo šaknies zonos įtempių būseną, kad būtų išvengta įtempių koncentracijos.
(2) Simetrinių suvirinimo siūlių naudojimas su mažesniu suvirinimu, o ne suvirinant didelį kiekį visos siūlės, kad nesusidarytų per didelis įtempis.
(3) Nuožulnus kampas turi būti padarytas toje pusėje, kuri veikia Z kryptimi.
(4) T tipo jungtims ant skersinės plokštės galima iš anksto sukrauti mažo stiprumo suvirinimo medžiagos sluoksnį, kad būtų išvengta suvirinimo šaknų įtrūkimų ir sumažinta suvirinimo įtampa.
(5) Siekiant užkirsti kelią sluoksniuotajam plyšimui, atsirandančiam dėl šaltojo įtrūkimo, turėtų būti imtasi kiek įmanoma daugiau priemonių, kad būtų išvengta šaltojo įtrūkimo, pavyzdžiui, sumažinti vandenilio kiekį, padidinti pašildymą ir kontroliuoti tarpsluoksnio temperatūrą.