logo
Проектирование!
ПК "Машпромобъединение"iso 32

Проектирование и изготовление нестандартного оборудования в САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ

logo mpex
Производство!

+7(812) 987-9110

+7(812) 322-8737

mail@mpoltd.ru

Внутренние дефекты сварных соединений, часть 1.

posted by: Станислав Раитин
Создано: 10 мая 2018
Просмотров: 222

К внутренним дефектам сварных соединений металлоконструкций относят горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и внутренние непровары. Наиболее опасным среди них являются внутренние трещины и непровары. Их не возможно обнаружить визуально, но они резко снижают работоспособность и надежность сварных конструкций.

Высокое качество сварных соединений металлоконструкций – это показатель правильности выбранной технологии сварки металлоконструкций, пригодности сварочных материалов и основного металла, квалификации сварщиков, качества организации рабочего места сварщика, а так же технического состояния оборудования и оснастки.

Работы, необходимые для устранения дефектов сварных соединений металлоконструкций оказывают значительное влияние на стоимость выпускаемой продукции, поэтому дешевле организовать мероприятия по снижению вероятности образования дефектов в сварных соединениях.

В предыдущей статье мы говорили о дефектах сварных соединений металлоконструкций относящихся к наружным, сейчас - о внутренних. К внутренним дефектам сварных соединений металлоконструкций относят горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и внутренние непровары.

Горячие трещины сварного шва.

Горячие трещины сварного шва – это межкристаллитные разрушения возникающие в твердожидком состоянии при завершении процесса кристаллизации при сварке металлоконструкций. Потенциальную склонность к образованию горячих трещин имеют все конструкционные сплавы при любых видах сварки плавлением.

Чистые металлы без примесей кристаллизуются и плавятся при одной и той же температуре. С присутствием легирующего элемента или примеси это будут уже две разных температуры. В интервале температур (интервале кристаллизации) расплав находится в двухфазном состоянии, в нем присутствуют и жидкие и твердые частицы.

Кроме того при переходе металла из жидкого состояния в твердое резко сокращается его объем, происходит усадка. Усадка шва при сварке металлоконструкций, как правило, происходит в стесненных условиях и возникают растягивающие напряжения и деформации.

Выделим три главных причины зарождения кристаллизационных трещин:

  • величина интервала кристаллизации сплава, которая зависти от его химического состава;
  • величина минимальной пластичности сплава в интервале кристаллизации, которая зависит от его химического состава, размеров кристаллитов и направления их роста;
  • темпа нарастания упругопластических деформаций в процессе кристаллизации и последующего охлаждения сварного соединения и зависти от скорости охлаждения.

Варьируя эти факторы, можно найти оптимальные конструктивные и технологические решения, стойкие против горячих трещин при сварке металлоконструкций.

Интервал кристаллизации сплава

Все химические элементы, входящие в состав металла шва, делим на три группы. Первая - вредные примеси, увеличивающие интервал кристаллизации и снижающие стойкость металла шва против кристаллизационных трещин (сера, фосфор) при сварке металлоконструкций.

Вторая - элементы, влияние которых может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от их концентрации и сочетания. Третья группа - элементы, присутствие которых не влияет на образование горячих трещин при сварке металлоконструкций.

Для уменьшения вероятности образования горячих трещин при сварке металлоконструкций требуется использование материалов (электродов, проволоки, флюса) с минимальным содержанием вредных веществ. Так же для снижения концентрации вредных примесей связывают их в тугоплавкие прочные соединения, например с марганцем.

Так же на вероятность возникновения горячих трещин при сварке металлоконструкций оказывает влияние формы сварочной ванны. Кристаллиты в сварочном шве растут противоположном теплоотводу направлении. Если шов слишком узкий, а провар глубокий, кристаллиты растут навстречу друг другу. Трещины могут возникать в зоне срастания кристаллитов.

С другой стороны, при наплавке, когда укладываются широкие швы с малой глубиной проплавления кристаллиты растут снизу вверх, вытесняя легкоплавкие составляющие на поверхность шва, где и возможно возникновение горячих трещин.

Анализ зависимости критического содержания углерода в стали, выше которого при сварке металлоконструкций в сварочном шве возникают горячие трещины, от формы шва показывает, что наиболее благоприятная его форма - чашеобразный шов.

Темп деформации при кристализации.

Как уже говорилось на темп деформации при сварке металлоконструкций оказывает влияние главным образом скорость охлаждения металла шва.

Согласно проведенным исследованиям скорость охлаждения, при сварке листов встык за один проход, в свою очередь, зависит от коэффициента теплопроводности, теплоемкости, удельного веса свариваемого металла, толщина свариваемых листов и температуры.

Важным параметром здесь является температура сопутствующего подогрева, которую следует увеличивать для уменьшение скорости охлаждения. Предварительный или сопутствующий подогрев деталей сварного соединения при сварке металлоконструкций является эффективной мерой, обеспечения уменьшения темпа деформации кристаллизующегося металла.

Требуемая для исключения образования горячих трещин температура подогрева, зависит от химического состава металла шва. Чем больше углерода содержится в металле шва, тем выше температура подогрева. На практике свариваемые детали металлоконструкций можно подогреть в печах или в газовом пламени.

Кроме изменения температурного режима, величину растягивающих напряжений и темп деформации металла в интервале кристаллизации можно уменьшить за счет рационализации конструкций узлов и элементов металлоконструкций подлежащих сварке. Это уменьшение количества и сосредоточенности швов, оптимальной разделки кромок, устранения излишней жесткости сварных узлов.

Размер первичных кристаллов шва.

Размер первичных кристаллов шва так же оказывает влияние на темп деформации. Деформация металла шва при высоких температурах в процессе его кристаллизации и последующего остывания осуществляется, в основном, путем скольжения и поворота кристаллитов друг относительно друга.

Следовательно, чем меньше размеры кристалликов в шве, тем больше плоскостей скольжения, тем более пластичен металл, тем больше значение величины минимальной пластичности сплава в интервале кристаллизации.

Кроме того, измельчение кристаллитов в шве в процессе кристаллизации способствует уменьшению степени химической неоднородности шва, то есть уменьшению концентрации вредных примесей на границе кристаллитов. Поэтому швы с мелкозернистой структурой обладают более высокой стойкостью против кристаллизационных трещин.

Приглашаем к сотрудничеству

Позвонить нам: +7 (812) 987-9110, +7(812) 322-8737

Отправить письмо: mail@mpоltd.ru

Заказать Обратный звонок