Svejserevner klassificeres efter deres natur i varmerevner, genopvarmningsrevner, koldrevner, lamelrevner osv. Det følgende er en detaljeret forklaring af årsager, karakteristika og forebyggelsesmetoder for forskellige revner.
01
varme revner
Det opstår ved høje temperaturer under svejsning, så det kaldes hot crack. Det er karakteriseret ved revner langs den oprindelige austenitkorngrænse. Afhængigt af materialerne i det metal, der svejses (lavlegeret højstyrkestål, rustfrit stål, støbejern, aluminiumslegering og nogle specielle metaller osv.), er formen, temperaturområdet og hovedårsagerne til varme revner også forskellige. På nuværende tidspunkt er termiske revner opdelt i tre kategorier: krystalrevner, likvefaktionsrevner og polylaterale revner.
billede
(1) Krystal revner
Det forekommer hovedsageligt i svejsninger af kulstofstål og lavlegeret stål, der indeholder flere urenheder (indeholdende høj S, P, C, Si) og enfaset austenitisk stål, nikkel-baserede legeringer og nogle aluminiumslegeringssvejsninger. Denne form for revne opstår under svejsekrystallisationsprocessen nær soliduslinjen. På grund af det størknede metals krympning er det resterende flydende metal utilstrækkeligt og kan ikke fyldes i tide. Intergranulær revnedannelse opstår under påvirkning af stress.
Forebyggende og kontrolforanstaltninger er: med hensyn til metallurgiske faktorer, passende justering af sammensætningen af svejsemetallet, forkort rækkevidden af den skøre temperaturzone, kontroller indholdet af skadelige urenheder såsom svovl, fosfor og kul i svejsningen; forfine de primære korn af svejsemetallet, det vil sige passende tilføje Mo , V, Ti, Nb og andre elementer; Teknologisk kan det forebygges ved forvarmning før svejsning, styring af ledningsenergi, reduktion af samlingsfastholdelse mv.
(2) Liquefaction revner nær sømområdet
Det er en slags mikrorevne, der revner langs austenitkorngrænsen. Dens størrelse er meget lille og forekommer i HAZ nær sømområdet eller mellem lag. Dets dannelse skyldes generelt, at metallet i nærsømmeområdet eller metallet mellem svejsesømmene under svejsning bevirker, at den lavtsmeltende eutektiske sammensætning på austenitkorngrænserne i disse områder omsmeltes ved høje temperaturer. Under påvirkning af trækspænding danner den lavtsmeltende eutektiske sammensætning Austenit intergranulære revner flydende revner.
Forebyggelses- og kontrolforanstaltningerne for denne slags revner er grundlæggende de samme som for krystalrevner. Især inden for metallurgi er det meget effektivt at reducere indholdet af lavtsmeltende eutektiske grundstoffer som svovl, fosfor, silicium og bor så meget som muligt; med hensyn til teknologi kan det reducere ledningsenergien og reducere fusionsledningens konkavitet i smeltebassinet.
(3) Polygonale revner
Det er forårsaget af den lave plasticitet ved høje temperaturer under dannelsen af polygoner. Denne form for revne er ikke almindelig, og dens forebyggelses- og kontrolforanstaltninger kan omfatte tilføjelse af elementer som Mo, W, Ti osv. til svejsningen for at øge den polylaterale excitationsenergi.
02
genopvarm crack
Det forekommer normalt i visse ståltyper og højtemperaturlegeringer, der indeholder nedbørsforstærkende elementer (herunder lavlegerede højstyrkestål, perlitiske varmebestandige stål, nedbørsforstærkede højtemperaturlegeringer og nogle austenitiske rustfrie stål). Der blev ikke fundet revner efter svejsning. I stedet opstod der revner under varmebehandlingsprocessen. Genopvarmningsrevner opstår i de overophedede grovkornede dele af den svejsevarmepåvirkede zone, og deres retning er at udvide sig langs smeltelinjens austenit-grovkornede korngrænser.
Med hensyn til materialevalg for at forhindre genopvarmningsrevner kan finkornet stål anvendes. Med hensyn til teknologi, brug mindre lineær energi, brug højere forvarmningstemperatur og opfølgende opvarmningsforanstaltninger og brug lavt matchende svejsematerialer for at undgå stresskoncentration.
03
kold revne
Det forekommer hovedsageligt i den svejsevarmepåvirkede zone af høj- og mediumkulstofstål, lav- og mellemlegeret stål, men nogle gange forekommer der også kolde revner i svejsninger i nogle metaller, såsom nogle ultra-højstyrke stål, titanium og titanlegeringer. Generelt er ståltypens hærdningstendens, brintindholdet og fordelingen af den svejste samling, og samlingens fastspændingstilstand de tre hovedfaktorer, der forårsager koldrevner under svejsning af højstyrkestål. Under påvirkning af brintelement og trækspænding danner martensitstrukturen dannet efter svejsning kolde revner. Dens dannelse er generelt transgranulær eller intergranulær. Kolde revner er generelt opdelt i svejsede tårevner, svejserevner og rodrevner.
Forebyggelse og kontrol af kolde revner kan starte fra tre aspekter: den kemiske sammensætning af emnet, udvælgelsen af svejsematerialer og procesforanstaltninger. Materialer med lavere kulstofækvivalenter bør anvendes så meget som muligt; lav-hydrogen elektroder bør anvendes som svejsematerialer, og lav-styrke matching bør anvendes til svejsninger. Austenitiske svejsematerialer kan også bruges til materialer med høj koldrevne tendens; lineær energi, forvarmning og eftervarme bør være rimeligt kontrolleret. Varmebehandling er en procesforanstaltning for at forhindre koldrevnedannelse.
Ved svejseproduktion kan der på grund af de forskellige anvendte ståltyper og svejsematerialer, konstruktionens type og stivhed samt de specifikke konstruktionsforhold forekomme forskellige former for koldrevner. Forsinkede revner ses dog hovedsageligt i produktionen.
Forsinket revnedannelse findes i tre former:
(1) Svejsetårevne - Denne type revne stammer fra grænsefladen mellem basismetallet og svejsningen og har tydelige spændingskoncentrationssteder. Retningen af revnen er ofte parallel med svejsevulsten og starter generelt fra overfladen af svejsetåen og strækker sig til dybden af basismetallet.
(2) Revner under svejsestrengen - Denne form for revne forekommer ofte i den svejsevarmepåvirkede zone med stor hærdningstendens og højt brintindhold. Generelt er revneretningen parallel med fusionslinjen.
(3) Rodrevne - denne type revne er en almindelig form for forsinket revne, som hovedsageligt opstår, når brintindholdet er højt, og forvarmningstemperaturen er utilstrækkelig. Denne type revne ligner en svejsetårevne og stammer fra roden af svejsningen, hvor spændingskoncentrationen er størst. Rodrevner kan forekomme i det grovkornede segment af den varmepåvirkede zone eller i svejsemetallet.
Ståltypens hærdningstendens, brintindholdet og fordelingen af den svejste samling og samlingens fastspændingstilstand er de tre hovedfaktorer, der forårsager koldrevner under svejsning af højstyrkestål. Disse tre faktorer er indbyrdes forbundne og gensidigt forstærkende under visse betingelser.
Ståltypernes hærdningstendens er hovedsageligt bestemt af kemisk sammensætning, pladetykkelse, svejseproces og køleforhold. Ved svejsning gælder det, at jo større hærdningstendens ståltypen har, jo lettere er det at frembringe revner. Hvorfor revner stål efter at det er hærdet? Det kan opsummeres i følgende to aspekter:
(1) Dannelse af en sprød og hård martensitstruktur - martensit er en overmættet fast opløsning af kulstof i ɑ jern. Kulstofatomer eksisterer som interstitielle atomer i krystalgitteret, hvilket får jernatomerne til at afvige fra ligevægtspositionen og krystalgitteret ændres. Stor forvrængning får vævet til at være i en hærdet tilstand. Især under svejseforhold er opvarmningstemperaturen i nærsømmeområdet meget høj, hvilket får austenitkornene til at vokse alvorligt. Når den afkøles hurtigt, vil den grove austenit omdannes til grov martensit. Man kan vide fra styrketeorien om metaller, at martensit er en sprød og hård struktur, som forbruger mindre energi, når der opstår brud. Derfor, når der findes martensit i den svejste samling, er revner nemme at danne og udvide.
(2) Hærdning vil danne flere gitterdefekter - metal vil danne et stort antal gitterdefekter under termiske ubalanceforhold. Disse gitterdefekter er hovedsageligt ledige stillinger og dislokationer. Efterhånden som den termiske belastning i den svejsevarmepåvirkede zone øges, vil ledige pladser og dislokationer flytte sig og samle sig under forhold med stress og termisk ubalance. Når deres koncentration når en vis kritisk værdi, vil der dannes sprækkekilder. Under den fortsatte påvirkning af stress vil makroskopiske revner fortsætte med at udvide sig og dannes.
Brint er en af de vigtige faktorer, der forårsager koldrevner ved svejsning af højstyrkestål, og det har forsinkede egenskaber. Derfor kaldes forsinkede revner forårsaget af brint "brint-induceret revner" i mange dokumenter. Eksperimentelle undersøgelser har vist, at jo højere brintindhold i højstyrke stålsvejsede samlinger er, jo større er følsomheden over for revner. Når brintindholdet i et lokalområde når en vis kritisk værdi, vil der begynde at opstå revner. Denne værdi kaldes den kritiske værdi for revnedannelse. Hydrogenindhold [H]cr.
[H]cr-værdien af kold krakning i forskellige stål er forskellig, og den er relateret til stålets kemiske sammensætning, stålstyrke, forvarmningstemperatur og afkølingsbetingelser.
(1) Under svejsning er fugt i svejsematerialet, rust, oliepletter ved svejsningens rille og miljøets fugtighed alle årsager til brintrige svejsninger. Under normale omstændigheder er mængden af brint i basismetallet og svejsetråden meget lille, men fugten i elektrodebelægningen og fugten i luften kan ikke ignoreres, og bliver hovedkilden til hydrogenering.
(2) Brints opløsnings- og diffusionsevne i forskellige metalstrukturer er forskellige. Opløseligheden af brint i austenit er meget større end i ferrit. Derfor falder brints opløselighed pludselig under overgangen fra austenit til ferrit under svejsning. Samtidig er diffusionshastigheden af brint lige det modsatte, idet den pludselig stiger ved transformation fra austenit til ferrit.
Under påvirkning af høj temperatur under svejsning vil en stor mængde brint blive opløst i den smeltede pool. Under den efterfølgende afkølings- og størkningsproces vil brinten på grund af det kraftige fald i opløselighed undslippe så meget som muligt, men på grund af den hurtige afkøling vil brinten ikke nå at slippe ud. Forbliver i svejsemetallet for at danne diffust brint.
04
Lamellær revne
Det er en intern lavtemperatur revnedannelse. Det er begrænset til basismetal- eller svejsevarmepåvirket zone af tykke plader og forekommer for det meste i "L", "T" og "+" type samlinger. Det er defineret som en trinlignende kold revne, der opstår i grundmaterialet, fordi plasticiteten af den valsede tykke stålplade i tykkelsesretningen ikke er tilstrækkelig til at modstå svejsekrympningsbelastningen i denne retning. Generelt skyldes det, at nogle ikke-metalliske indeslutninger i stålet under valseprocessen af tykke stålplader rulles til strimmelformede indeslutninger parallelt med rulleretningen. Disse indeslutninger forårsager anisotrop ledningsevne i stålpladens mekaniske egenskaber. For at forhindre lamellarivning kan du bruge raffineret stål i materialevalg, det vil sige bruge stålplader med høj z-retningsydelse. Du kan også forbedre samlingsdesignet for at undgå enkeltsidede svejsninger eller lave riller på den side, der bærer z-retningsspændinger.
Lamelrivning er forskellig fra kold revnedannelse. Dets forekomst har intet at gøre med ståltypens styrkeniveau, men er hovedsageligt relateret til inklusionsmængden og fordelingsformen i stålet. Generelt kan der forekomme lamelrevner i valsede tykke stålplader, såsom stål med lavt kulstofindhold, lavlegeret højstyrkestål og endda aluminiumslegeringsplader. Lamellære tårer kan groft opdeles i tre kategorier efter deres placering:
Den første type er lamelrivning fremkaldt af kolde revner i svejsetåen eller svejseroden i den svejsevarmepåvirkede zone.
Den anden type er inklusionsrevner langs den svejsevarmepåvirkede zone, som er den mest almindelige lamelrevne i teknik.
Den tredje type inklusionsrevner i basismetallet væk fra den varmepåvirkede zone forekommer generelt i tykke pladestrukturer med flere MnS-flageindeslutninger.
billede
Formen for lamelarivning er tæt forbundet med typen, formen, fordelingen og placeringen af indeslutninger. Når de flagede MnS-indeslutninger er dominerende langs rulleretningen, har den lamelformede rivning en klar trinform, når den domineres af silikatinslutninger, er den lineær, og når den domineres af Al-indeslutninger, er den uregelmæssig. Trappet.
Ved svejsning af tykke pladestrukturer, især T-formede og hjørnesamlinger, under stive begrænsninger, vil krympningen af svejsningen frembringe store trækspændinger og belastninger i tykkelsesretningen af basismetallet. Når belastningen overstiger basismetallets plasticitet, Når deformationsevnen opstår, vil indeslutningerne og metalmatricen adskilles, og der vil opstå mikrorevner. Under den fortsatte påvirkning af stress vil revnespidserne udvide sig langs det plan, hvor indeslutningerne er placeret, og danne en såkaldt "platform".
Der er mange faktorer, der påvirker lamellære tårer, hovedsageligt herunder følgende aspekter:
(1) Typen, mængden og distributionsformen af ikke-metalliske indeslutninger er den væsentlige årsag til lamellær rivning. Det er den grundlæggende årsag til stålets anisotropi og mekaniske egenskaber.
(2) Z-retnings fastholdelsesspænding
Tykvæggede svejsede strukturer bærer forskellige Z-retnings spændinger, restspændinger og belastninger efter svejsning under svejseprocessen, som er de mekaniske forhold, der forårsager lamelarivning.
(3) Indflydelse af brint
Det antages generelt, at brint er en vigtig indflydelsesfaktor i lamellær rivning fremkaldt af kold revnedannelse nær den varmepåvirkede zone.
Da lamelrivning har en stor indvirkning, og farerne er meget alvorlige, er det nødvendigt at bedømme stålets følsomhed over for lamelrivning før konstruktion.
Almindeligt anvendte evalueringsmetoder omfatter Z-retning trækarealkrympning og stift Z-retning kritisk spændingsmetode. For at forhindre lamelrivning bør krympningen af arealet ikke være mindre end 15 %. Generelt forventes det at være 15~20%. Når den er 25 %, anses den lamellære rivemodstand for at være fremragende.
For at forhindre lamellarivning skal der hovedsageligt træffes foranstaltninger ud fra følgende aspekter:
(1) Raffineret stål
Metoden til tidlig afsvovling af smeltet jern og vakuumafgasning kan i vid udstrækning bruges til at smelte stål med ultralavt svovlindhold med et svovlindhold på kun 0.003~0,005 %, og dets sektionskrympning (Z) retning) kan nå 23 ~ 25%.
(2) Kontroller formen af sulfid indeslutninger
Det omdanner MnS til sulfider af andre grundstoffer, hvilket gør det vanskeligt at forlænge under varmvalsning og derved reducere anisotropi. I øjeblikket almindeligt anvendte additive elementer er calcium og sjældne jordarter. Stål behandlet som ovenfor kan producere lamelformede rivefaste stålplader med et svind i Z-retningen på 50 til 70 %.
(3) Ud fra perspektivet om at forhindre lamelarivning er design- og konstruktionsprocessen hovedsagelig for at undgå Z-retningsspænding og spændingskoncentration. De specifikke foranstaltninger er som følger:
1) Ensidige svejsninger bør så vidt muligt undgås. Anvendelse af bilaterale svejsninger i stedet kan afhjælpe spændingstilstanden i svejsningens rodzone og forhindre spændingskoncentration.
2) Brug symmetriske kantsvejsninger med en lille mængde svejsning i stedet for fuld penetration svejsninger med en stor mængde svejsning for at undgå for stor belastning.
3) Der skal laves en affasning på den side, der bærer Z-retningsspændingen.
4) For T-formede samlinger kan et lag af lavstyrke svejsemateriale forsvejses på den vandrette plade for at forhindre svejserodsrevner og også lette svejsebelastningen.
5) For at forhindre lamelrevner forårsaget af kold revnedannelse, bør nogle foranstaltninger til at forhindre kold revnedannelse vedtages så meget som muligt, såsom at reducere mængden af brint, passende øge forvarmningen, kontrollere mellemlagstemperaturen osv.
