Introduzione a diversi tipi di crepe di saldatura

Le crepe di saldatura per loro natura a punti, possono essere suddivise in crepe calde, crepe di riscaldamento, crepe fredde, strappi laminati e così via. Di seguito si riferiscono solo alle cause delle varie crepe, caratteristiche e metodi di prevenzione per un'elaborazione specifica.
1. Fessure termiche
Viene prodotto ad alte temperature durante la saldatura, la cosiddetta fessurazione termica, che è caratterizzata dalla fessurazione lungo i bordi originali del grano dell'austenite. A seconda del materiale del metallo saldato (acciaio ad alta resistenza a bassa lega, acciaio inossidabile, ghisa, leghe di alluminio e alcuni metalli speciali, ecc.), anche la forma della fessurazione termica, l'intervallo di temperatura e il motivo principale sono diversi. Allo stato attuale, le cricche termiche sono suddivise in tre categorie principali come cricche di cristallizzazione, cricche di liquefazione e cricche multilaterali.
(1) le cricche da cristallizzazione sono prodotte principalmente in acciaio al carbonio contenente più impurità, saldature di acciaio a bassa lega (contenenti S, P, C, Si è alto) e acciaio austenitico monofase, leghe a base di nichel e alcune saldature di leghe di alluminio. Questa fessura è nel processo di saldatura di cristallizzazione, in prossimità della linea di fase solida, a causa della solidificazione della contrazione del metallo, il metallo liquido residuo è insufficiente, non può essere aggiunto in modo tempestivo, sotto l'azione dello stress avviene lungo la rottura del cristallo.
Le misure preventive sono: nei fattori metallurgici, un'adeguata regolazione della composizione del metallo di saldatura, ridurre l'intervallo di zone fragili di temperatura per controllare la saldatura in zolfo, fosforo, carbonio e altre impurità nocive; affinare la grana del metallo di apporto, ovvero l'opportuna aggiunta di elementi quali Mo, V, Ti, Nb, ecc.; in termini di tecnologia, può essere preriscaldato prima della saldatura, controllare la linea di energia, ridurre i vincoli dei giunti e altri aspetti da prevenire e controllare.
(2) La cricca da liquefazione della zona vicino alla giuntura è un tipo di microfessura che si incrina lungo il confine del grano dell'austenite, che è di dimensioni molto piccole e si verifica nella zona vicino alla giuntura della HAZ o dell'interstrato. La sua causa è generalmente dovuta alla saldatura vicino all'area di giunzione del metallo o al metallo dello strato di saldatura, ad alte temperature, in modo che queste regioni dei bordi del grano dell'austenite sui costituenti eutettici a basso punto di fusione vengono rifuse, sotto l'azione dello stress di trazione lungo l'intergranulare dell'austenite. fessurazioni e formazione di fessure di liquefazione.
Questo tipo di misure di prevenzione e controllo delle crepe e le crepe da cristallizzazione sono sostanzialmente le stesse. Soprattutto nella metallurgia, per quanto possibile ridurre lo zolfo, il fosforo, il silicio, il boro e altri elementi costitutivi eutettici a basso punto di fusione del contenuto è molto efficace; nel processo, è possibile ridurre l'energia della linea, ridurre la concavità della linea di fusione del bagno di fusione.
(3) Le crepe da poligonizzazione sono causate da una plasticità molto bassa alle alte temperature durante la formazione della poligonizzazione. Questa cricca non è comune e le sue misure di prevenzione e controllo possono essere aggiunte alla saldatura per migliorare l'energia di eccitazione della poligonizzazione di elementi come Mo, W, Ti, ecc..
2. Riscaldare le crepe
Di solito si verifica in alcuni elementi contenenti elementi di rinforzo per precipitazione di acciaio e leghe ad alta temperatura (compresi acciaio ad alta resistenza a bassa lega, acciaio perlitico resistente al calore, leghe ad alta temperatura rinforzate per precipitazione, nonché alcuni acciai inossidabili austenitici), non sono stati trovati si crepa dopo la saldatura, ma si crepa durante il processo di trattamento termico. Si formano cricche da riscaldamento nella zona interessata dal calore della saldatura delle parti di cristallo grosso surriscaldate, la cui direzione è lungo la linea di fusione dell'estensione del confine del grano del cristallo grosso di austenite.
Prevenzione e controllo delle fessurazioni da riscaldamento dalla selezione dei materiali, è possibile scegliere l'acciaio a grana fine. In termini di processo, scegliere un'energia di linea più piccola, scegliere una temperatura di preriscaldamento più elevata e con le misure termiche successive, scegliere un materiale di saldatura a basso adattamento per evitare la concentrazione dello stress.
3. Crepa fredda
Si verifica principalmente nella zona interessata dal calore della saldatura di acciaio ad alto e medio tenore di carbonio, acciaio a bassa e media lega, ma alcuni metalli, come alcuni acciai ad altissima resistenza, titanio e leghe di titanio, ecc. A volte si verificano anche crepe a freddo nella saldatura. In generale, la tendenza all'indurimento del tipo di acciaio, il contenuto di idrogeno e la distribuzione dei giunti saldati, così come i giunti sono soggetti allo stato di stress confinante, sono i tre fattori principali della saldatura dell'acciaio ad alta resistenza per produrre cricche a freddo. L'organizzazione martensitica che si forma dopo la saldatura sotto l'azione dell'idrogeno elementare, insieme allo stress di trazione, si formano cricche fredde. La sua formazione avviene generalmente attraverso il cristallo o lungo il cristallo. Le cricche da freddo sono generalmente classificate come cricche sulle punte, cricche sottosaldature e cricche alla radice.
La prevenzione e il controllo delle cricche a freddo possono derivare dalla composizione chimica del pezzo, dalla scelta dei materiali di saldatura e dalle misure del processo in tre aspetti. Si dovrebbe cercare di scegliere materiali con un minor contenuto di carbonio equivalente; i materiali di consumo per la saldatura devono essere selezionati con elettrodi a basso contenuto di idrogeno, le saldature devono essere abbinate a bassa resistenza, poiché l'elevata tendenza del materiale alla fessurazione a freddo può anche essere selezionata materiali di consumo per la saldatura austenitica; Il controllo ragionevole dell'energia della linea, del preriscaldamento e del trattamento post-termico è quello di prevenire e controllare il cracking a freddo delle misure di processo.
Nella produzione di saldatura dovuta all'uso di acciaio, materiali di saldatura, diversi tipi di strutture, acciaio, nonché costruzioni in diverse condizioni specifiche, possono verificarsi diverse forme di cricche a freddo. Tuttavia, la cosa principale che si riscontra spesso nella produzione è il cracking ritardato.

Esistono tre forme di cracking ritardato:
(1) Incrinature nella punta della saldatura: questo tipo di incrinatura ha origine nella giunzione del metallo di base e della saldatura ed è presente un'evidente area di concentrazione delle tensioni. La direzione della cricca è spesso parallela al canale di saldatura, generalmente inizia dalla superficie del piede di saldatura fino alla profondità del materiale base.
(2) Crepe sotto il canale di saldatura: questa fessura si verifica spesso nella tendenza all'indurimento, con un contenuto di idrogeno più elevato nella zona interessata dal calore della saldatura. Generalmente la direzione della fessura è parallela alla linea di fusione.
(3) cricca alla radice - questa cricca è una forma più comune di fessurazione ritardata, si verifica principalmente in caso di contenuto di idrogeno più elevato e temperatura di preriscaldamento insufficiente. Questo tipo di cricca è simile alle cricche del piede di saldatura e ha origine nella parte della saldatura dove la concentrazione dello stress è maggiore alla radice della saldatura. Possono verificarsi cricche alla radice nella sezione a grana grossa della zona interessata dal calore o nel metallo saldato.
La tendenza all'indurimento del tipo di acciaio, il contenuto di idrogeno del giunto saldato e la sua distribuzione, nonché lo stato del giunto sottoposto allo stress di confinamento sono i tre fattori principali che producono cricche a freddo durante la saldatura di acciai ad alta resistenza. Questi tre fattori sono correlati e si rafforzano a vicenda in determinate condizioni.
La tendenza all'indurimento dell'acciaio è determinata principalmente dalla composizione chimica, dallo spessore della lamiera, dal processo di saldatura e dalle condizioni di raffreddamento. Durante la saldatura, maggiore è la tendenza all'indurimento del tipo di acciaio, maggiore è la probabilità che si producano cricche. Perché l'indurimento dell'acciaio provoca fessurazioni? Può essere riassunto nei due aspetti seguenti.
a: la formazione di un'organizzazione fragile e dura della martensite - la martensite è carbonio in una soluzione solida sovrasatura di ferro ɑ, nel reticolo esistono atomi di carbonio con atomi interstiziali, quindi gli atomi di ferro deviano dalla posizione di equilibrio, il reticolo subisce una grande aberrazione, con conseguente l'organizzazione in uno stato indurito. Soprattutto in condizioni di saldatura, vicino all'area di giunzione della temperatura di riscaldamento è molto elevata, per cui la crescita del grano di austenite avviene seriamente, quando il rapido raffreddamento, l'austenite grossolana si trasformerà in martensite grossolana. Dalla teoria della resistenza dei metalli si può sapere che la martensite è un'organizzazione fragile e dura, il verificarsi di fratture consumerà meno energia, pertanto, nei giunti saldati con presenza di martensite, le crepe sono facili da formare ed espandere.
b: L'indurimento formerà più difetti reticolari - Un gran numero di difetti reticolari si formano quando il metallo è sottoposto a condizioni termicamente sbilanciate. Questi difetti reticolari sono principalmente posti vacanti e dislocazioni. Con l'aumento dello stress termico nella zona termosaldata, nelle condizioni di stress e squilibrio termico, sia i posti vacanti che le dislocazioni si sposteranno e si raduneranno e quando la loro concentrazione raggiunge un certo valore critico, si formerà una fonte di cricche. Sotto la continua azione dello stress, l'espansione avverrà continuamente e formerà crepe macroscopiche.
L'idrogeno è uno dei fattori importanti che causano la fessurazione a freddo della saldatura dell'acciaio ad alta resistenza e ha la caratteristica del ritardo, pertanto in molte letterature la fessurazione ritardata causata dall'idrogeno è chiamata "cracking da idrogeno". Studi sperimentali hanno dimostrato che maggiore è il contenuto di idrogeno dei giunti saldati in acciaio ad alta resistenza, maggiore è la suscettibilità alle fessurazioni, quando il contenuto locale di idrogeno raggiunge un certo valore critico, inizieranno ad apparire delle crepe e questo valore è chiamato idrogeno critico contenuto delle fessure [H]cr.
Il valore [H]cr di vari cracking a freddo dell'acciaio è diverso, è correlato alla composizione chimica dell'acciaio, dell'acciaio, della temperatura di preriscaldamento e delle condizioni di raffreddamento.
1: Durante la saldatura, l'umidità nel materiale di saldatura, la ruggine e l'olio sulla smussatura della saldatura e l'umidità ambientale sono tutte cause di arricchimento di idrogeno nella saldatura. Generalmente la quantità di idrogeno nel materiale di base e nel filo è molto piccola, mentre l'umidità nella pelle del flusso dell'elettrodo e l'umidità nell'aria non possono essere ignorate e diventano la principale fonte di arricchimento di idrogeno.
2: L'idrogeno nelle diverse organizzazioni metalliche nella solubilità e nella capacità di diffusione è diverso, la solubilità dell'idrogeno nell'austenite è molto maggiore della solubilità della ferrite. Pertanto, durante la saldatura dalla transizione dall'austenite alla ferrite, la solubilità dell'idrogeno avviene un improvviso calo. Allo stesso tempo, la velocità di diffusione dell'idrogeno è opposta, dalla transizione dell'austenite alla ferrite improvvisamente aumentata.
Saldando ad alte temperature, ci sarà una grande quantità di idrogeno disciolto nel bagno di fusione, nel successivo processo di raffreddamento e solidificazione, a causa della forte diminuzione della solubilità, l'idrogeno cerca di fuoriuscire, ma a causa del raffreddamento molto veloce, in modo che l'idrogeno sfugga troppo tardi e venga trattenuto nel metallo di saldatura nella formazione di idrogeno per diffusione.

4. Strappo laminare
È un cracking interno a bassa temperatura. Limitato al metallo di base della piastra spessa o della zona interessata dal calore della saldatura, che si verifica principalmente nei giunti di tipo "L", "T", "+". Definita come lamiera d'acciaio spessa laminata lungo lo spessore della direzione della plasticità, non è sufficiente per resistere alla direzione della deformazione di contrazione della saldatura e si verifica una cricca fredda a gradini nel metallo di base. Generalmente a causa della spessa piastra d'acciaio nel processo di laminazione, alcune inclusioni non metalliche all'interno dell'acciaio rotolano parallelamente alla direzione di laminazione delle inclusioni del nastro, queste inclusioni causate dalla piastra d'acciaio nelle proprietà meccaniche della conduttività di ciascuna. La prevenzione e il controllo della lacerazione laminare nella selezione dei materiali possono essere selezionati dall'acciaio raffinato, ovvero dalla selezione di z alle elevate prestazioni della piastra in acciaio, è anche possibile migliorare la forma del design del giunto, per evitare saldature unilaterali o per portare z verso il lato della sollecitazione fuori dallo smusso.
La lacerazione laminare e la fessurazione a freddo sono diverse, producono e il livello di resistenza dell'acciaio non ha nulla a che fare, principalmente con la quantità di inclusioni nell'acciaio e la distribuzione della morfologia. Generalmente piastre di acciaio spesse laminate, come acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio ad alta resistenza a bassa lega e persino piastre in lega di alluminio, appariranno nello strappo laminare. In base alla localizzazione dello strappo laminare si possono grosso modo suddividere in tre categorie:
La prima categoria è la formazione di strappi laminari indotti da cricche fredde nel piede di saldatura o nella radice della saldatura nella zona di saldatura interessata dal calore.
La seconda categoria è la zona interessata dal calore della saldatura lungo la fessurazione delle inclusioni, è la lacerazione laminare ingegneristica più comune.
La terza categoria è lontana dalla zona influenzata dal calore nel materiale di base lungo la fessurazione delle inclusioni, generalmente più nella struttura a piastre spesse con più inclusioni di scaglie di MnS.
Morfologia della lacerazione laminare e inclusioni di tipo, forma, distribuzione, nonché la posizione di una stretta relazione. Quando la direzione di laminazione lungo le lamelle delle inclusioni di MnS è dominante, la lacerazione laminare ha un passo netto, quando le inclusioni di silicato sono dominanti in linea retta, come le inclusioni di Al sono dominanti in un passo irregolare.

Saldatura di strutture a piastre spesse, in particolare giunti di tipo T e angolari, in condizioni rigide vincolate, la contrazione della saldatura sarà nella direzione dello spessore del materiale di base per produrre molte sollecitazioni di trazione e deformazione, quando la deformazione supera la plastica capacità di deformazione del metallo base, le inclusioni e la matrice metallica verranno separate dalla matrice metallica e si verificheranno microfessurazioni, nello stress continua a svolgere il ruolo di punta della fessura lungo il piano di espansione delle inclusioni si trovano, la formazione di il cosiddetto "piattaforma".
Ci sono molti fattori che influenzano la lacerazione laminare, principalmente nei seguenti aspetti:
1: inclusioni non metalliche del tipo, quantità e distribuzione della morfologia è la causa essenziale della lacerazione laminare, è causata dall'anisotropia dell'acciaio, proprietà meccaniche delle differenze fondamentali.
2: Strutture saldate con stress di confinamento nella direzione Z a pareti spesse nel processo di saldatura per resistere a diverse sollecitazioni di confinamento nella direzione Z, stress residuo post-saldatura e carico, sono causate dalle condizioni meccaniche di lacerazione laminare.
3: Si ritiene generalmente che l'effetto dell'idrogeno sia in prossimità della zona interessata dal calore, indotto dalla fessurazione a freddo per diventare una lacerazione laminare, l'idrogeno è un importante fattore d'influenza.
Poiché l'impatto della lacerazione laminare è molto ampio, anche il danno è molto grave, quindi è necessario esprimere un giudizio sulla suscettibilità dell'acciaio alla lacerazione laminare prima della costruzione.
I metodi di valutazione comunemente utilizzati sono il ritiro della sezione di trazione in direzione Z e il metodo della sollecitazione critica in direzione Z del perno. Per prevenire la lacerazione laminare, il restringimento della sezione non deve essere inferiore al 15%, in genere si spera che=15 ~ 20% sia appropriato, quando 25%, che l'antilacrimazione sia eccellente.
Per prevenire la lacerazione laminare, le misure dovrebbero essere prese principalmente dai seguenti aspetti:
In primo luogo, i metodi di desolforazione del ferro ampiamente utilizzati per la raffinazione dell'acciaio e il degasaggio sotto vuoto possono essere fusi con un contenuto di zolfo di soli {{0}}, 003 ~ 0,005% di acciaio a bassissimo contenuto di zolfo, con il ritiro della sezione ( direzione Z) può raggiungere il 23 ~ 25%.
In secondo luogo, controllare la forma delle inclusioni di solfuro significa trasformare MnS in altri elementi di solfuro, in modo che sia difficile allungarsi nella laminazione a caldo, riducendo così l'anisotropia. Attualmente, gli elementi aggiunti ampiamente utilizzati sono il calcio e le terre rare. Con il trattamento di cui sopra, l'acciaio può essere prodotto con un restringimento della sezione in direzione Z compreso tra il 50 e il 70% per resistere allo strappo della lamiera di acciaio laminata.
In terzo luogo, dal punto di vista della prevenzione della lacerazione laminare, il processo di progettazione e costruzione mira principalmente ad evitare sollecitazioni nella direzione Z e concentrazione di sollecitazioni, e le misure specifiche sono indicate nel seguente esempio:
(1) dovrebbe cercare di evitare la saldatura unilaterale, invece della saldatura bilaterale può alleviare lo stato di stress della zona della radice della saldatura, al fine di prevenire la concentrazione dello stress.
(2) L'uso di saldature d'angolo simmetriche con meno saldature invece di saldare una grande quantità di saldatura completa attraverso la saldatura, in modo da non produrre stress eccessivo.
(3) Lo smusso deve essere realizzato sul lato soggetto a sollecitazione nella direzione Z.
(4) Per i giunti di tipo T, uno strato di materiale di saldatura a bassa resistenza può essere pre-impilato sulla piastra trasversale per prevenire crepe alla radice della saldatura e anche per moderare la deformazione della saldatura.
(5) Al fine di prevenire la lacerazione laminare causata dal cracking a freddo, dovrebbero essere adottate il più possibile alcune misure per prevenire il cracking a freddo, come ridurre la quantità di idrogeno, aumentare il preriscaldamento e controllare la temperatura dell'interstrato.