Ievads vairāku veidu metināšanas plaisās

Metināšanas plaisas pēc būtības punktiem var iedalīt karstās plaisās, pārkarsēšanas plaisās, aukstās plaisās, laminētās plaisās un tā tālāk. Tālāk ir aprakstīti tikai dažādu plaisu cēloņi, raksturlielumi un profilakses metodes konkrētai izstrādei.
1. Termiskās plaisas
Tiek ražots augstā temperatūrā metināšanas laikā, tā saukto termisko plaisāšanu, kam raksturīga plaisāšana gar oriģinālajām austenīta graudu robežām. Atkarībā no metinātā metāla materiāla (mazleģētais augstas stiprības tērauds, nerūsējošais tērauds, čuguns, alumīnija sakausējumi un daži īpaši metāli utt.) atšķiras arī termiskās plaisāšanas forma, temperatūras diapazons un galvenais iemesls. Pašlaik termiskās plaisas ir sadalītas trīs galvenajās kategorijās, piemēram, kristalizācijas plaisas, sašķidrināšanas plaisas un daudzpusējas plaisas.
(1) kristalizācijas plaisas galvenokārt rodas oglekļa tēraudā, kas satur vairāk piemaisījumu, zema leģētā tērauda metinātā šuvē (kurā ir daudz S, P, C, Si ir augsts) un vienfāzes austenīta tēraudā, sakausējumos uz niķeļa bāzes un dažiem alumīnija sakausējuma šuvēm. Šī plaisa atrodas metināšanas procesā kristalizācijas procesā, cietās fāzes līnijas tuvumā, metāla saraušanās sacietēšanas dēļ, atlikušais šķidrais metāls ir nepietiekams, to nevar pievienot savlaicīgi, sprieguma ietekmē notiek gar kristāla plaisāšanu.
Preventīvie pasākumi ir: metalurģijas faktoros, atbilstoša metinājuma metāla sastāva pielāgošana, trauslās temperatūras zonas diapazona saīsināšana, lai kontrolētu metinājumu sērā, fosforā, ogleklī un citos kaitīgos piemaisījumos; attīra metināto metāla graudu, tas ir, atbilstošu elementu pievienošanu, piemēram, Mo, V, Ti, Nb utt.; Tehnoloģiju ziņā to var iepriekš uzsildīt pirms metināšanas, kontrolēt enerģijas līniju, samazināt savienojumu ierobežojumus un citus aspektus, lai novērstu un kontrolētu.
(2) Blakus šuves zonas sašķidrināšanas plaisa ir sava veida mikroplaisas, kas plaisā gar austenīta graudu robežu, kas ir ļoti maza izmēra un rodas HAZ vai starpslāņa tuvu šuves zonā. Tās cēlonis parasti ir metināšana pie šuves zonas metāla vai metinājuma starpslāņa metāla augstās temperatūrās tā, ka šie austenīta graudu robežu apgabali uz zemas kušanas eitektiskiem komponentiem tiek atkārtoti izkusuši stiepes sprieguma iedarbībā gar austenīta starpgranulu. plaisāšana un sašķidrināšanas plaisu veidošanās.
Šāda veida plaisu novēršanas un kontroles pasākumi un kristalizācijas plaisas būtībā ir vienādi. Īpaši metalurģijā, cik vien iespējams, ir ļoti efektīvi samazināt sēra, fosfora, silīcija, bora un citu zemas kušanas eitektisko sastāvdaļu saturu; šajā procesā jūs varat samazināt līnijas enerģiju, samazināt kausējuma baseina kausēšanas līnijas ieliekumu.
(3) Poligonizācijas plaisas izraisa ļoti zema plastiskums augstās temperatūrās poligonizācijas veidošanās laikā. Šī plaisa nav izplatīta, un tās novēršanas un kontroles pasākumus var pievienot metinājumam, lai uzlabotu tādu elementu kā Mo, W, Ti utt. poligonizācijas ierosmes enerģiju.
2. Uzsildīšanas plaisas
Parasti rodas dažos saturošos tērauda un augstas temperatūras sakausējumu nokrišņus stiprinošos elementos (tostarp zema leģētā augstas stiprības tērauda, ​​perlīta karstumizturīgā tērauda, ​​ar nokrišņiem stiprinātos augstas temperatūras sakausējumos, kā arī dažos austenīta nerūsējošā tērauda). plaisas pēc metināšanas, bet termiskās apstrādes procesā plaisas. Pārkarsētu rupjo kristālu daļu metināšanas siltuma ietekmētajā zonā rodas pārkarsēšanas plaisas, kuru virziens ir pa austenīta rupjā kristāla graudu robežas pagarinājuma saplūšanas līniju.
Atkārtotas plaisāšanas novēršana un kontrole no materiālu izvēles, varat izvēlēties smalkgraudainu tēraudu. Procesa ziņā izvēlieties mazāku līnijas enerģiju, izvēlieties augstāku priekšsildīšanas temperatūru un ar vēlākiem siltuma pasākumiem izvēlieties zemu pieskaņotu metināšanas materiālu, lai izvairītos no stresa koncentrācijas.
3. Aukstā plaisa
Galvenokārt sastopams augsta, vidēja oglekļa tērauda, ​​zema, vidēji leģēta tērauda metināšanas karstuma ietekmētajā zonā, bet daži metāli, piemēram, daži īpaši augstas stiprības tēraudi, titāns un titāna sakausējumi utt. Kopumā tērauda markas sacietēšanas tendence, ūdeņraža saturs un metināto savienojumu sadalījums, kā arī savienojumi ir pakļauti ierobežojošā sprieguma stāvoklim, ir trīs galvenie faktori augstas stiprības tērauda metināšanai, lai radītu aukstas plaisas. Martensīta organizācija, kas veidojas pēc metināšanas elementārā ūdeņraža iedarbībā, kopā ar stiepes spriegumu veidojas aukstas plaisas. Viņa veidošanās parasti notiek caur kristālu vai gar kristālu. Aukstās plaisas parasti tiek klasificētas kā plaisas pirkstā, plaisas zem metinājuma un sakņu plaisas.
Aukstu plaisu novēršana un kontrole var būt no sagataves ķīmiskā sastāva, metināšanas materiālu izvēles un procesa pasākumiem trīs aspektos. Jāmēģina izvēlēties materiālus ar zemāku oglekļa ekvivalentu; metināšanas palīgmateriāli jāizvēlas ar zemu ūdeņraža elektrodiem, metinātās šuves jāsaskaņo ar zemu stiprību, augstai materiāla aukstuma plaisāšanas tendencei var izvēlēties arī austenīta metināšanas palīgmateriālus; saprātīga līnijas enerģijas, priekšsildīšanas un pēctermiskās apstrādes kontrole ir novērst un kontrolēt procesa pasākumu aukstās plaisāšanu.
Metināšanas ražošanā, izmantojot tēraudu, metināšanas materiālus, dažāda veida konstrukcijas, tēraudu, kā arī dažādu specifisku apstākļu konstrukciju, var rasties dažādas aukstās plaisas. Tomēr galvenais, ar ko bieži nākas saskarties ražošanā, ir aizkavēta plaisāšana.

Ir trīs aizkavētas plaisāšanas veidi:
(1) Metinātās purngala plaisas — šāda veida plaisas rodas parastā metāla un metinājuma savienojuma vietā, un ir acīmredzama sprieguma koncentrācijas zona. Plaisas virziens bieži ir paralēls metinājuma kanālam, parasti sākot no metinātās šuves daļas virsmas līdz pamatmateriāla dziļumam.
(2) Plaisas zem metinājuma kanāla - šī plaisa bieži rodas sacietēšanas tendences, augstāka ūdeņraža satura metināšanas karstuma ietekmētajā zonā. Parasti plaisas virziens ir paralēls saplūšanas līnijai.
(3) sakņu plaisa - šī plaisa ir biežāk sastopama aizkavēta plaisāšana, galvenokārt rodas lielāka ūdeņraža satura un nepietiekamas priekšsildīšanas temperatūras gadījumā. Šis plaisas veids ir līdzīgs metinājuma purngalu plaisām un rodas tajā šuves daļā, kur šuves saknē ir vislielākā sprieguma koncentrācija. Sakņu plaisas var rasties karstuma ietekmētās zonas rupjo graudu daļā vai metinātajā metālā.
Tērauda markas sacietēšanas tendence, ūdeņraža saturs metinātajā savienojumā un tā sadalījums, kā arī savienojuma stāvoklis, kas pakļauts ierobežojošam spriegumam, ir trīs galvenie faktori, kas rada aukstas plaisas, metinot augstas stiprības tēraudu. Šie trīs faktori ir savstarpēji saistīti un noteiktos apstākļos viens otru pastiprina.
Tērauda markas sacietēšanas tendenci galvenokārt nosaka ķīmiskais sastāvs, plāksnes biezums, metināšanas process un dzesēšanas apstākļi. Metinot, jo lielāka ir tērauda markas sacietēšanas tendence, jo lielāka ir plaisu iespējamība. Kāpēc tērauda sacietēšana izraisa plaisāšanu? To var apkopot divos šādos aspektos.
a: trauslas cietas martensīta organizācijas veidošanās - martensīts ir ogleklis ɑ dzelzs pārsātinātā cietā šķīdumā, režģī pastāv oglekļa atomi ar intersticiāliem atomiem, tā ka dzelzs atomi novirzās no līdzsvara stāvokļa, režģī notiek liela aberācija, kā rezultātā organizācija rūdītā stāvoklī. Īpaši metināšanas apstākļos šuves zonas tuvumā sildīšanas temperatūra ir ļoti augsta, tāpēc austenīta graudu augšana notiek nopietni, kad strauji atdziest, rupjais austenīts tiks pārveidots par rupju martensītu. No metālu stiprības teorijas var zināt, martensīts ir trausla un cieta organizācija, lūzuma rašanās patērēs mazāk enerģijas, līdz ar to, metinātie savienojumi ar martensīta klātbūtni, plaisas ir viegli veidojamas un izplešas.
b: Sacietēšana veidos vairāk režģa defektu – liels skaits režģa defektu veidojas, metālu pakļaujot termiski nelīdzsvarotiem apstākļiem. Šie režģu defekti galvenokārt ir vakances un dislokācijas. Palielinoties termiskajam spriegumam metinātajā siltuma ietekmētajā zonā, sprieguma un termiskās nelīdzsvarotības apstākļos pārvietosies un pulcēsies gan vakances, gan dislokācijas, kuru koncentrācijai sasniedzot noteiktu kritisko vērtību, veidosies plaisu avots. Turpinot spriedzi, izplešanās notiks nepārtraukti un veidos makroskopiskas plaisas.
Ūdeņradis ir viens no svarīgiem faktoriem, kas izraisa aukstās plaisāšanu augstas stiprības tērauda metināšanai, un tam ir aizkavēšanās īpašība, tāpēc daudzās literatūrās ūdeņraža izraisīto aizkavēto plaisāšanu sauc par "ūdeņraža plaisāšanu". Eksperimentālie pētījumi ir pierādījuši, ka jo augstāks ir ūdeņraža saturs augstas stiprības tērauda metinātajos savienojumos, jo lielāka ir plaisāšanas iespēja, kad lokālajam ūdeņraža saturam sasniedzot noteiktu kritisko vērtību, sāks veidoties plaisas, un šo vērtību sauc par kritisko ūdeņradi. plaisu saturs [H]kr.
Dažāda tērauda aukstā krekinga [H]cr vērtība ir atšķirīga, tā ir saistīta ar tērauda ķīmisko sastāvu, tēraudu, priekšsildīšanas temperatūru un dzesēšanas apstākļiem.
1: Metināšanas laikā mitrums metināšanas materiālā, rūsa un eļļa metinājuma slīpumā, kā arī apkārtējais mitrums ir visi iemesli, kas izraisa ūdeņraža bagātināšanu metinātajā šuvē. Parasti ūdeņraža daudzums pamatmateriālā un stieplē ir ļoti mazs, savukārt mitrumu elektroda plūsmas apvalkā un mitrumu gaisā nevar ignorēt, un tas kļūst par galveno ūdeņraža bagātināšanas avotu.
2: Ūdeņradis dažādās metālu organizācijās šķīdības un difūzijas kapacitātē ir atšķirīgs, ūdeņradis austenīta šķīdībā ir daudz lielāka nekā ferīta šķīdība. Tāpēc, metinot no austenīta uz ferītu, ūdeņraža šķīdība pēkšņi samazinās. Tajā pašā laikā ūdeņraža difūzijas ātrums ir pretējs, pēkšņi palielinājās pāreja no austenīta uz ferītu.
Metinot augstās temperatūrās, izkusušajā baseinā būs izšķīdis liels daudzums ūdeņraža, turpmākajā dzesēšanas un sacietēšanas procesā krasas šķīdības samazināšanās dēļ ūdeņradis mēģina izplūst, bet atdzišanas dēļ notiek ļoti ātri, tā, ka ūdeņradis ir pārāk vēlu, lai izplūstu un aizturētu metinātajā metālā, veidojot difūzijas ūdeņradi.

4. Lamināra plīsums
Ir iekšēja zemas temperatūras plaisāšana. Attiecas tikai uz biezās plātnes vai metinājuma karstuma ietekmētās zonas parasto metālu, galvenokārt "L", "T", "+" tipa savienojumos. Definēta kā velmēta bieza tērauda plāksne gar biezuma virzienu plastiskums nav pietiekami, lai izturētu virzienā metināšanas kontrakcijas deformācijas un notika parastā metāla soli līdzīgu aukstu plaisu. Parasti biezas tērauda plāksnes dēļ velmēšanas procesā daži nemetāliski ieslēgumi tēraudā ir velmēti paralēli lentes ieslēgumu velmēšanas virzienam, šos ieslēgumus izraisīja tērauda plāksne katras vadītspējas mehāniskajās īpašībās. Lamināro plīsumu novēršanu un kontroli, izvēloties materiālus, var izvēlēties no rafinēta tērauda, ​​tas ir, izvēloties z līdz tērauda plāksnes augstajai veiktspējai, jūs varat arī uzlabot savienojuma konstrukcijas formu, lai izvairītos no vienpusējas metināšanas vai paceliet z uz sprieguma pusi no slīpuma.
Lamināra plīsums un aukstā plaisāšana atšķiras, tas rada un tērauda stiprības līmenim nav nekāda sakara, galvenokārt ar ieslēgumu daudzumu tēraudā un morfoloģijas sadalījumu. Parasti laminārajā plīsumā parādās velmēta bieza tērauda plāksne, piemēram, zema oglekļa tērauda, ​​zema leģēta augstas stiprības tērauda un pat alumīnija sakausējuma plāksne. Atkarībā no laminārās plīsuma atrašanās vietas var aptuveni iedalīt trīs kategorijās:
Pirmā kategorija ir lamināra plīsuma veidošanās, ko izraisa aukstās plaisas metinātajā pirkstā vai šuves saknē karstuma ietekmētajā metināšanas zonā.
Otrā kategorija ir metināšanas karstuma ietekmētā zona gar ieslēgumu plaisāšanu, ir visizplatītākā inženiertehniskā laminārā plīsšana.
Trešā kategorija atrodas tālāk no karstuma ietekmētās zonas pamatmateriālā gar ieslēgumu plaisāšanu, parasti vairāk biezās plāksnes struktūrā ar vairāk MnS pārslu ieslēgumu.
Laminārās plīsuma morfoloģija un ieslēgumi pēc veida, formas, izplatības, kā arī ciešas attiecības atrašanās vietas. Ja dominē rites virziens gar pārslainajiem MnS ieslēgumiem, laminārajai plīsumam ir skaidrs solis, kad taisnā līnijā dominē silikātu ieslēgumi, piemēram, Al ieslēgumi dominē neregulārā solī.

Biezu plākšņu struktūras metināšana, īpaši T veida un leņķa savienojumi, stingri ierobežotos apstākļos, metinājuma saraušanās būs pamatmateriāla biezuma virzienā, lai radītu lielu stiepes spriegumu un deformāciju, kad deformācija pārsniedz plastmasas parastā metāla deformācijas spēja, ieslēgumi un metāla matrica tiks atdalīta no metāla matricas un notiek mikroplaisāšana, spriegumā turpina spēlēt plaisas gala lomu gar plakni ieslēgumu paplašināšanās atrodas, veidojas tā sauktā "platforma".
Ir daudzi faktori, kas ietekmē lamināro plīsumu, galvenokārt šādos aspektos:
1: morfoloģijas veida, daudzuma un sadalījuma nemetāliskie ieslēgumi ir būtisks laminārās plīsuma cēlonis, to izraisa tērauda anizotropija, galvenās atšķirības mehāniskās īpašības.
2: Z-virziena ierobežojuma spriegums biezu sienu metinātās konstrukcijas metināšanas procesā, lai izturētu dažādu Z-virziena ierobežojuma spriegumu, pēcmetināšanas atlikušo spriegumu un slodzi, tos izraisa laminārās plīsšanas mehāniskie apstākļi.
3: parasti tiek uzskatīts, ka ūdeņraža iedarbība ir karstuma ietekmētās zonas tuvumā, ko izraisa aukstā plaisāšana, kas kļūst par lamināru plīsumu, ūdeņradis ir svarīgs ietekmējošais faktors.
Tā kā laminārā plīsuma ietekme ir ļoti liela, arī kaitējums ir ļoti nopietns, tāpēc pirms būvniecības ir jāizvērtē tērauda uzņēmība pret lamināro plīsumu.
Parasti izmantotās novērtēšanas metodes ir Z-virziena stiepes sekcijas saraušanās un tapas Z-virziena kritiskā sprieguma metode. Lai novērstu lamināro plīsumu, sekcijas saraušanās nedrīkst būt mazāka par 15%, parasti cer, ka=15 ~ 20% ir piemērots, kad 25%, ka pretlaminārais plīsums ir lielisks.
Lai novērstu lamināro plīsumu, pasākumi jāveic galvenokārt no šādiem aspektiem:
Pirmkārt, attīrot tēraudu plaši izmantotās dzelzs desulfurizācijas metodes un vakuuma degazēšanu, var izkausēt tikai no sēra satura tikai {{0}}.003 ~ 0,005% tērauda ar īpaši zemu sēra saturu, tā sekcijas saraušanās ( Z virziens) var sasniegt 23 ~ 25%.
Otrkārt, sulfīda ieslēgumu formas kontrole ir pārvērst MnS citos sulfīda elementos, lai karstās velmēšanas laikā to būtu grūti pagarināt, tādējādi samazinot anizotropiju. Šobrīd plaši izmantotie pievienotie elementi ir kalcijs un retzemju elementi. Izmantojot iepriekš minēto apstrādi, tēraudu var ražot ar Z-virziena sekcijas saraušanos no 50 līdz 70%, lai izturētu laminētu plīsumu tērauda plāksni.
Treškārt, no laminārās plīsuma novēršanas viedokļa projektēšanas un būvniecības process galvenokārt ir paredzēts, lai izvairītos no Z-virziena sprieguma un sprieguma koncentrācijas, un konkrētie pasākumi ir minēti šajā piemērā:
(1) jācenšas izvairīties no vienpusējas metināšanas, divpusējas šuves vietā var atvieglot metinājuma sakņu zonas spriedzes stāvokli, lai novērstu stresa koncentrāciju.
(2) Simetrisku šuvju izmantošana ar mazāku metināšanu, nevis metināt lielu daudzumu pilna metinājuma caur šuvi, lai neradītu pārmērīgu spriegumu.
(3) Slīpums jāizveido tajā pusē, kas pakļauta Z virziena spriegumam.
(4) T veida savienojumiem uz šķērsplāksnes var iepriekš uzlikt zemas stiprības metināšanas materiāla slāni, lai novērstu metināšanas sakņu plaisas, kā arī samazinātu metināšanas deformāciju.
(5) Lai novērstu lamināro plīsumu, ko izraisa aukstā plaisāšana, pēc iespējas jāveic daži pasākumi aukstās plaisāšanas novēršanai, piemēram, jāsamazina ūdeņraža daudzums, jāpalielina priekšsildīšana un jākontrolē starpslāņu temperatūra.