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

+7(812) 418-2151

mail@mpoltd.ru

Внутренние дефекты сварных соединений, часть 2.

posted by: Станислав Раитин
Создано: 09 июня 2018
Просмотров: 32

Помимо описанных ранее к внутренним дефектам сварных соединений металлоконструкций относят холодные трещины, поры и неметаллические или шлаковые включения. Высокое качество сварных соединений – 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.

Холодные трещины сварных соединений металлоконструкций.

В отличие от горячих, описанных в предыдущей статье, холодные трещины сварных соединений металлоконструкций образуются в процессе остывания шва и кромок металлоконструкций до относительно невысоких температур. Металл шва и околошовной зоны возвращает свои высокие упругие свойства, присущие ему при нормальной температуре.

Основная причина возникновения холодных трещин сварных соединений металлоконструкций это образование закалочных структур (закалочные трещины) и присутствие водорода в металле шва (водородные трещины).

Образование закалочных холодных трещин сварных соединений металлоконструкций происходит при остывании шва до температуры 200оС и ниже. В это время происходит выделение мартенсита и на его границах возникают напряжения, которые и приводят к образованию холодных трещин шва.

Водородные трещины сварных соединений металлоконструкций появляются в случае, если в процессе сварки в шов попадает слишком много водорода. Водород при остывании шва диффундирует из металла шва в околошовную зону и скапливаясь в микропустотах и превращаясь в молекулярный водород он создает громадное давление приводящее к разрушению металла, проявляющегося в виде холодных трещин.

Наличие внутренних дефектов в сварном соединении металлоконструкций, таких как поры или шлаковые включения, увеличивает способность металла околошовной зоны к накоплению водорода и образованию холодных трещин.

Исходя из вышеизложенных теоретических данных, для предотвращения появления в металле шва или околошовной зоне холодных трещин рекомендуются следующие меры:

  1. Необходимы мероприятия способствующие уменьшению содержания водорода в зоне сварочного шва. Для этого требуется тщательная очистка свариваемой зоны от ржавчины, как правило содержащей много влаги, просушивание и прокалка электродов и защитных флюсов, осушение и постоянный контроль за содержанием влаги в используемых защитных газах.
  2. Необходимы мероприятия направленные на предотвращение образования закалочных структур в зоне шве и околошовной зоне. Для этого требуется снижение скорости образования сварного соединения, для чего в свою очередь требуется применение предварительного сопутствующего и последующего подогревов, использование аустенитной электродной проволоки, которая не образует мартенситную структуру, охлаждение готового сваренного узла в печи, утепления асбестом и т.д.

Поры и неметаллические включения сварных соединений металлоконструкций.

Такие дефекты сварки как поры и неметаллические, как правило шлаковые, включения могут возникать в металле образующем сварные соединения металлоконструкций как результат взаимодействия расплавленного металла с окружающей средой. Это взаимодействие происходит и на стадии плавления и в процессе кристаллизации сварочной ванны.

Поры в сварных швах сварных соединений металлоконструкций образуются в том случае, если в процессе кристаллизации сварочной ванны происходит выделение растворенного в жидком металле газа, пузырьки которого просто не успевают покинуть металл до его окончательного затвердевания.

Существует две основные причины избыточного газовыделения в сварочной ванне:

  • химические реакции между элементами находящимися в расплавленном металле, в результате протекания которых выделяется большое количество газа;
  • выделение из жидкого металла растворенных в нем газов.

При сварке сталей одной из основных причин образования пор в металле шва сварных соединений металлоконструкций является химическая реакция между углеродом и окисью железа, присутствующими в сварочной ванне В результате этой химической реакции в сварочной ванне образуется избыточное количество окиси углерода (СО).

Окись углерода нерастворима в жидком железе, поэтому образовавшийся в сварочной ванне сварных соединений металлоконструкций газ в виде пузырьков стремится покинуть место расплава, всплывая к его поверхности. Это выглядит как кипение поверхности сварочной ванны.

При осуществлении сварки в нижнем положении и достаточном времени существования сварочной ванны (при малых скоростях сварки ), газовые пузырьки успевают подняться на поверхность расплавленного металла и покинуть его, следовательно пор не образуется и металл шва сварных соединений металлоконструкций будет плотным.

Напротив, при сварке в потолочном положении удаление СО из металла шва сварных соединений металлоконструкций путём всплытия газовых пузырьков невозможно, а при слишком большой скорости сварки газовые пузырьки просто не успею покинуть расплавленный металл до его кристализации.

При наличии в металле элементов с большим сродством к кислороду (Si, Mn, Ti) реакция раскисления будет проходить за счет этих элементов и выделение СО будет менее значительным. Поэтому в сварочных материалах (присадочной или электродной проволоке) для сварки сталей так стремятся уменьшить содержание углерода и наоборот увеличить количество элементов - раскислителей.

И о второй причине появления газовых пузырьков в расплавленном металле шва сварных соединений металлоконструкций. В момент кристаллизации жидкого металла происходит выделение растворенных в нем газов. Для стали основной вклад в это дело вносят водород и азот, растворимость которых в твердой фазе в момент кристаллизации уменьшается в несколько раз по сравнению с растворимостью в жидком железе.

Скачкообразное изменение растворимости водорода и азота при достаточном времени существования сварочной ванны приводит к интенсивному выделению газовых пузырьков на границе раздела жидкой и твердой фаз.

В металлическом растворе азот и водород могут находиться только в атомарном состоянии, поэтому процесс их растворения в металле шва сварных соединений металлоконструкций сопровождается расщеплением молекул на атомы. При кристаллизации металла идет обратный процесс — выделение атомов азота или водорода из раствора и объединение в молекулы.

Затормозить процесс выделения растворенных в жидком металле сварных соединений металлоконструкций газов при кристаллизации (они останутся в твердом растворе) можно увеличением скорости охлаждения сварочной ванны. В результате в металле сварочного шва не будет пор и он останется плотным.

Основным источником азота, попадающего в зону сварки, является обычный воздух. Поэтому так важно для уменьшения поглощения азота при сварке стремиться снизить содержание воздуха в столбе дуги. Это достигается вытеснением воздуха из зоны горения применением обмазки, выделяющей газы, флюсов свободных от азота и использованием защитных газов.

Основными источниками водорода в зоне сварочного шва сварных соединений металлоконструкций являются продукты распада углеводов, содержащихся в покрытиях электродов, а также продукты диссоциации воды содержащейся в обмазке, флюсах, защитных газах и адсорбированной поверхностями свариваемых деталей и электродной проволоки.

Для уменьшения количества водорода, попадающего в сварочную ванну, необходима тщательная очистка кромок свариваемых металлоконструкций, а так же сварочной проволоки от ржавчины, масел и жиров, производить просушку электродов и флюсов.

Приглашаем к сотрудничеству

Позвонить нам: +7 (812) 987-9110, +7 (812) 418-2151

Отправить письмо: mail@mpоltd.ru

Заказать Обратный звонок