Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Холо дні трі щини або утво рення холо дних трі щин англ cold cracking локальні міжкристалічні руйнування металу зварних

Холодні тріщини

Холодні тріщини

Холо́дні трі́щини або утво́рення холо́дних трі́щин (англ. cold cracking) — локальні міжкристалічні руйнування металу зварних з'єднань у вигляді тріщин, що виникають у шві або пришовній зоні під дією власних зварювальних механічних напружень.

Загальна інформація

Холодні тріщини є типовим дефектом зварних з'єднань вуглецевих, середньолегованих і високолегованих сталей перлітного і мартенситного класів. Низьковуглецеві та низьколеговані сталі, а також високолеговані сталі аустенітного класу практично не схильні до утворення холодних тріщин.

Тріщини утворюються в зварних з'єднаннях при їх охолодженні до відносно невисоких температур, зазвичай, нижчих за 300 °С. Формальними ознаками холодних тріщин, які відрізняють їх від гарячих, є факт виявлення тріщин при візуальному спостереженні, зазвичай, після повного охолодження зварного з'єднання та наявність блискучого зламу без слідів високотемпературного окиснення.

Типи холодних тріщин

Розрізняють чотири основні типи холодних тріщин у зварному з'єднанні:

Тип 1 — підваликові тріщини. Вони утворюються в зоні термічного впливу на ділянці «крупного зерна». На цій ділянці температура при зварюванні є найвищою і аустенітні зерна виростають до найбільших розмірів. Такі тріщини спостерігаються, якщо феритний наплавлений метал містить водень.

Тип 2 — поперечні тріщини. Такі тріщини розвиваються у напрямку, перпендикулярному до ізотерм. Початок їхнього утворення спостерігається у зоні термічного впливу на ділянці грубозернистого мартенситу. Ці тріщини часто поширюються у наплавленому й основному металі. Вони утворюються навіть при відсутності водню, хоча він сприяє їх зародженню.

Тип 3 — тріщини від надрізу. Вони утворюються на вільній поверхні зони термічного впливу біля металу шва, на ділянці з різко вираженим ефектом надрізу. Початок тріщини може знаходитись в зоні багатовісних розтягувальних напружень у зоні великих мартенситних зерен. Ці тріщини можуть з'являтись при незначному вмісті водню.

Тип 4 — перехідні тріщини. Утворюються при зварюванні аустенітними електродами. Вони зароджуються в мартенситній зоні наплавленого металу поблизу лінії сплавлення.

Усі чотири типи тріщин найчастіше зароджуються та розвиваються в зоні грубозернистого мартенситу, що утворюється в процесі охолодження аустеніту від максимальної температури. Поперечні тріщини (тип 3) спостерігаються у багатошарових зварних швах.

Оцінювання схильності до утворення холодних тріщин

Відмінною рисою холодних тріщин є їх затримане зародження і уповільнений розвиток (до декількох діб). При виборі сталі для зварної конструкції ризик утворення холодних тріщин може бути оцінений за допомогою розрахунку вуглецевого еквівалента Секв (хімічний еквівалент вуглецю), що характеризує ступінь легування сталі і приводить вплив легувальних елементів на термічний цикл зварювання до впливу вуглецю. Різними дослідниками емпірично запропоновано більше десятка виразів Секв для окремих груп сталей.

На практиці часто застосовують вираз:

Секв=image,

або користуються рівнянням, рекомендованим Міжнародним інститутом зварювання:

Секв=image,

Сталі, у яких Cекв ≤ 0,45, вважаються не схильними до утворення холодних тріщин при зварюванні. При Cекв > 0,45 сталі стають схильними до утворення тріщин. Поява тріщин залежить від можливості утворення гартівних структур мартенситу та вмісту водню у зварному шві: чим більшою є концентрація водню, тим вираженішим стає розтріскування. Схильність до утворення тріщин залежить від внутрішніх напружень, що виникають у зварному з'єднанні після завершення зварювання, та їх розподілу. За наявності зовнішнього навантаження напруження, які воно створює, можуть сумуватись з внутрішніми. Для кожної сталі існує своя швидкість охолодження, перевищення якої приводить до утворення холодних тріщин. Вона називається першою критичною швидкістю охолодження — Wкр1.

Параметром, що вказує на окрихчення сталі внаслідок структурних перетворень, є твердість зони термічного впливу. Для звичайних нелегованих і низьколегованих сталей твердість зони термічного впливу повинна бути не вищою за HV 350. Можливу максимальну величину твердості визначають розрахунковим шляхом на основі хімічного складу сталі:

image

Якщо попередня оцінка зварюваності вказує на схильність сталі до утворення холодних тріщин, найчастіше для зменшення швидкості охолодження застосовують попередній підігрів виробу або зварного з'єднання. Температура попереднього підігріву може бути приблизно розрахована з урахуванням товщини металу за формулою:

image,

де: Сз — загальний еквівалент вуглецю, який є сумою хімічного (Секв) і розмірного (Сs) еквівалентів вуглецю, останній залежить від товщини зварної конструкції (s, мм), Секв визначається за рівнянням:

Секв = image,

а Cs:

Cs = 0,005s•Cекв.

Тоді: Сз= Секв+Сs= Секв(1+0,005s)

Крім непрямих методів, описаних вище, для оцінювання опору утворенню холодних тріщин застосовують прямі зварювальні технологічні проби у виглядів зразків визначеної форми і розмірів, які зварюють за визначеною технологією та проводять дослідження як кількісні так і якісні на наявність холодних тріщин.

Запобігання утворенню холодних тріщин

Висока опірність зварних з'єднань низьковуглецевих легованих сталей утворенню тріщин забезпечується у випадку, коли вміст дифузійного водню в наплавленому металі не перевищує 3,5…4,0 мл/100 г. Вища концентрація водню призводить до зниження опірності з'єднань утворенню холодних тріщин. Для запобігання утворенню холодних тріщин в цих сталях необхідні обмеження допустимих швидкостей охолодження. Наприклад, діапазон допустимих швидкостей охолодження зони термічного впливу для сталей 14Х2ГМРБ і 12ГН2МФАЮ W6/5= 13…18 °С/с, а для 12ХГН2МФБДАЮ W6/5= 4…6 °С/с.

Для запобігання утворення холодних тріщин при зварюванні з'єднань великої товщини слід застосовувати попередній підігрів. Як правило, він призначається при зварюванні металу товщиною понад 20 мм. Температура підігріву 80…100 °С. При зварюванні металу товщиною понад 40 мм температура підігріву 100…150 °С. При температурі навколишнього повітря нижче 0 °С необхідний попередній підігрів крайок, що зварюються до 100…120 °С для металу товщиною меншою за 30 мм і 130…150 °С для металу більшої товщини. Підігрів зварних з'єднань найбільш ефективний, якщо його здійснювати рівномірно по всій довжині шва з двох сторін від оброблення крайок на ширину не менше за 100 мм.

Стійкість зварних з'єднань проти утворення холодних тріщин може бути також підвищена застосуванням технології зварювання з «м'якими прошарками», за якої перші шари багатошарового шва виконують менш міцним і більш пластичним металом в порівнянні з подальшими шарами.

Див. також

Примітки

  1. Сварка в машиностроении: Справочник. т.3, 1979, с. 414.
  2. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи № 15 «Дослідження опірності сталей утворенню холодних тріщин при зварюванні» з дисципліни «Теорія процесів зварювання» для студентів спеціальності 131 «Прикладна механіка» усіх форм навчання / Укл.: О. Є. Капустян, Р. А. Куликовський. — Запоріжжя: ЗНТУ, 2017. — 10 с.
  3. Сварка в машиностроении: Справочник. т.3, 1979, с. 419.
  4. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавленим / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машиностроение, 1974. — 768 с.
  5. http://www.dgma.donetsk.ua/docs/kafedry/oitzv/metod/КонспектC2%A0%лекційC2%A0%Технол%20зварюв%20спец20%сталей.pdf[недоступне посилання]

Джерела

  • Багрянский К. В., Добротина З. А., Хренов К. К. Теория сварочных процессов. Учебник. — 2-е изд., перераб. — К.: Вища школа, 1976. — 424 c.
  • Теория сварочных процессов / Под ред.. Фролова Л. Л. — М.: Высшая школа, 1988. — 559 с. —
  • Деффекты сварных швов / Г. Ф. Деев, И. Р. Пацкевич. — К. : Наукова Думка, 1984. — 208 с..
  • Сварка в машиностроении: Справочних. В 4-х т / Редкол.: Г. А. Николаев (пред.) и др. — М. : Машиностроение, 1979. — Т. 3. — 567 с.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Holo dni tri shini abo utvo rennya holo dnih tri shin angl cold cracking lokalni mizhkristalichni rujnuvannya metalu zvarnih z yednan u viglyadi trishin sho vinikayut u shvi abo prishovnij zoni pid diyeyu vlasnih zvaryuvalnih mehanichnih napruzhen Zagalna informaciyaHolodni trishini ye tipovim defektom zvarnih z yednan vuglecevih serednolegovanih i visokolegovanih stalej perlitnogo i martensitnogo klasiv Nizkovuglecevi ta nizkolegovani stali a takozh visokolegovani stali austenitnogo klasu praktichno ne shilni do utvorennya holodnih trishin Trishini utvoryuyutsya v zvarnih z yednannyah pri yih oholodzhenni do vidnosno nevisokih temperatur zazvichaj nizhchih za 300 S Formalnimi oznakami holodnih trishin yaki vidriznyayut yih vid garyachih ye fakt viyavlennya trishin pri vizualnomu sposterezhenni zazvichaj pislya povnogo oholodzhennya zvarnogo z yednannya ta nayavnist bliskuchogo zlamu bez slidiv visokotemperaturnogo okisnennya Tipi holodnih trishinRozriznyayut chotiri osnovni tipi holodnih trishin u zvarnomu z yednanni Tip 1 pidvalikovi trishini Voni utvoryuyutsya v zoni termichnogo vplivu na dilyanci krupnogo zerna Na cij dilyanci temperatura pri zvaryuvanni ye najvishoyu i austenitni zerna virostayut do najbilshih rozmiriv Taki trishini sposterigayutsya yaksho feritnij naplavlenij metal mistit voden Tip 2 poperechni trishini Taki trishini rozvivayutsya u napryamku perpendikulyarnomu do izoterm Pochatok yihnogo utvorennya sposterigayetsya u zoni termichnogo vplivu na dilyanci grubozernistogo martensitu Ci trishini chasto poshiryuyutsya u naplavlenomu j osnovnomu metali Voni utvoryuyutsya navit pri vidsutnosti vodnyu hocha vin spriyaye yih zarodzhennyu Tip 3 trishini vid nadrizu Voni utvoryuyutsya na vilnij poverhni zoni termichnogo vplivu bilya metalu shva na dilyanci z rizko virazhenim efektom nadrizu Pochatok trishini mozhe znahoditis v zoni bagatovisnih roztyaguvalnih napruzhen u zoni velikih martensitnih zeren Ci trishini mozhut z yavlyatis pri neznachnomu vmisti vodnyu Tip 4 perehidni trishini Utvoryuyutsya pri zvaryuvanni austenitnimi elektrodami Voni zarodzhuyutsya v martensitnij zoni naplavlenogo metalu poblizu liniyi splavlennya Usi chotiri tipi trishin najchastishe zarodzhuyutsya ta rozvivayutsya v zoni grubozernistogo martensitu sho utvoryuyetsya v procesi oholodzhennya austenitu vid maksimalnoyi temperaturi Poperechni trishini tip 3 sposterigayutsya u bagatosharovih zvarnih shvah Ocinyuvannya shilnosti do utvorennya holodnih trishinVidminnoyu risoyu holodnih trishin ye yih zatrimane zarodzhennya i upovilnenij rozvitok do dekilkoh dib Pri vibori stali dlya zvarnoyi konstrukciyi rizik utvorennya holodnih trishin mozhe buti ocinenij za dopomogoyu rozrahunku vuglecevogo ekvivalenta Sekv himichnij ekvivalent vuglecyu sho harakterizuye stupin leguvannya stali i privodit vpliv leguvalnih elementiv na termichnij cikl zvaryuvannya do vplivu vuglecyu Riznimi doslidnikami empirichno zaproponovano bilshe desyatka viraziv Sekv dlya okremih grup stalej Na praktici chasto zastosovuyut viraz Sekv C Mn 6 Si 24 Ni 10 Cu 5 Mo 4 V 14 displaystyle C Mn 6 Si 24 Ni 10 Cu 5 Mo 4 V 14 abo koristuyutsya rivnyannyam rekomendovanim Mizhnarodnim institutom zvaryuvannya Sekv C Mn 6 Si 24 Cr Mo V 5 Ni Cu 15 displaystyle C Mn 6 Si 24 Cr Mo V 5 Ni Cu 15 Stali u yakih Cekv 0 45 vvazhayutsya ne shilnimi do utvorennya holodnih trishin pri zvaryuvanni Pri Cekv gt 0 45 stali stayut shilnimi do utvorennya trishin Poyava trishin zalezhit vid mozhlivosti utvorennya gartivnih struktur martensitu ta vmistu vodnyu u zvarnomu shvi chim bilshoyu ye koncentraciya vodnyu tim virazhenishim staye roztriskuvannya Shilnist do utvorennya trishin zalezhit vid vnutrishnih napruzhen sho vinikayut u zvarnomu z yednanni pislya zavershennya zvaryuvannya ta yih rozpodilu Za nayavnosti zovnishnogo navantazhennya napruzhennya yaki vono stvoryuye mozhut sumuvatis z vnutrishnimi Dlya kozhnoyi stali isnuye svoya shvidkist oholodzhennya perevishennya yakoyi privodit do utvorennya holodnih trishin Vona nazivayetsya pershoyu kritichnoyu shvidkistyu oholodzhennya Wkr1 Parametrom sho vkazuye na okrihchennya stali vnaslidok strukturnih peretvoren ye tverdist zoni termichnogo vplivu Dlya zvichajnih nelegovanih i nizkolegovanih stalej tverdist zoni termichnogo vplivu povinna buti ne vishoyu za HV 350 Mozhlivu maksimalnu velichinu tverdosti viznachayut rozrahunkovim shlyahom na osnovi himichnogo skladu stali HVmax 90 1050C 47Si 75Mn 30Ni 31Cr displaystyle HV max 90 1050C 47Si 75Mn 30Ni 31Cr Yaksho poperednya ocinka zvaryuvanosti vkazuye na shilnist stali do utvorennya holodnih trishin najchastishe dlya zmenshennya shvidkosti oholodzhennya zastosovuyut poperednij pidigriv virobu abo zvarnogo z yednannya Temperatura poperednogo pidigrivu mozhe buti priblizno rozrahovana z urahuvannyam tovshini metalu za formuloyu Tn 350 C3 0 25 displaystyle T n 350 cdot sqrt C 3 0 25 de Sz zagalnij ekvivalent vuglecyu yakij ye sumoyu himichnogo Sekv i rozmirnogo Ss ekvivalentiv vuglecyu ostannij zalezhit vid tovshini zvarnoyi konstrukciyi s mm Sekv viznachayetsya za rivnyannyam Sekv C Mn Cr 9 Ni 8 Mo 13 displaystyle C Mn Cr 9 Ni 8 Mo 13 a Cs Cs 0 005s Cekv Todi Sz Sekv Ss Sekv 1 0 005s Krim nepryamih metodiv opisanih vishe dlya ocinyuvannya oporu utvorennyu holodnih trishin zastosovuyut pryami zvaryuvalni tehnologichni probi u viglyadiv zrazkiv viznachenoyi formi i rozmiriv yaki zvaryuyut za viznachenoyu tehnologiyeyu ta provodyat doslidzhennya yak kilkisni tak i yakisni na nayavnist holodnih trishin Zapobigannya utvorennyu holodnih trishinVisoka opirnist zvarnih z yednan nizkovuglecevih legovanih stalej utvorennyu trishin zabezpechuyetsya u vipadku koli vmist difuzijnogo vodnyu v naplavlenomu metali ne perevishuye 3 5 4 0 ml 100 g Visha koncentraciya vodnyu prizvodit do znizhennya opirnosti z yednan utvorennyu holodnih trishin Dlya zapobigannya utvorennyu holodnih trishin v cih stalyah neobhidni obmezhennya dopustimih shvidkostej oholodzhennya Napriklad diapazon dopustimih shvidkostej oholodzhennya zoni termichnogo vplivu dlya stalej 14H2GMRB i 12GN2MFAYu W6 5 13 18 S s a dlya 12HGN2MFBDAYu W6 5 4 6 S s Dlya zapobigannya utvorennya holodnih trishin pri zvaryuvanni z yednan velikoyi tovshini slid zastosovuvati poperednij pidigriv Yak pravilo vin priznachayetsya pri zvaryuvanni metalu tovshinoyu ponad 20 mm Temperatura pidigrivu 80 100 S Pri zvaryuvanni metalu tovshinoyu ponad 40 mm temperatura pidigrivu 100 150 S Pri temperaturi navkolishnogo povitrya nizhche 0 S neobhidnij poperednij pidigriv krajok sho zvaryuyutsya do 100 120 S dlya metalu tovshinoyu menshoyu za 30 mm i 130 150 S dlya metalu bilshoyi tovshini Pidigriv zvarnih z yednan najbilsh efektivnij yaksho jogo zdijsnyuvati rivnomirno po vsij dovzhini shva z dvoh storin vid obroblennya krajok na shirinu ne menshe za 100 mm Stijkist zvarnih z yednan proti utvorennya holodnih trishin mozhe buti takozh pidvishena zastosuvannyam tehnologiyi zvaryuvannya z m yakimi prosharkami za yakoyi pershi shari bagatosharovogo shva vikonuyut mensh micnim i bilsh plastichnim metalom v porivnyanni z podalshimi sharami Div takozhGaryachi trishini Defekti metalivPrimitkiSvarka v mashinostroenii Spravochnik t 3 1979 s 414 Metodichni vkazivki do vikonannya laboratornoyi roboti 15 Doslidzhennya opirnosti stalej utvorennyu holodnih trishin pri zvaryuvanni z disciplini Teoriya procesiv zvaryuvannya dlya studentiv specialnosti 131 Prikladna mehanika usih form navchannya Ukl O Ye Kapustyan R A Kulikovskij Zaporizhzhya ZNTU 2017 10 s Svarka v mashinostroenii Spravochnik t 3 1979 s 419 Tehnologiya elektricheskoj svarki metallov i splavov plavlenim Pod red B E Patona M Mashinostroenie 1974 768 s http www dgma donetsk ua docs kafedry oitzv metod KonspektC2 A0 lekcijC2 A0 Tehnol 20zvaryuv 20spec20 stalej pdf nedostupne posilannya DzherelaBagryanskij K V Dobrotina Z A Hrenov K K Teoriya svarochnyh processov Uchebnik 2 e izd pererab K Visha shkola 1976 424 c Teoriya svarochnyh processov Pod red Frolova L L M Vysshaya shkola 1988 559 s ISBN 5 06 001473 8 Deffekty svarnyh shvov G F Deev I R Packevich K Naukova Dumka 1984 208 s Svarka v mashinostroenii Spravochnih V 4 h t Redkol G A Nikolaev pred i dr M Mashinostroenie 1979 T 3 567 s

Дата публікації:
Топ