Hitsaussaumassa tai lähisauman alueella hitsauksen vaikutuksesta materiaalin atomiyhdistelmä tuhoutuu, ja uuden rajapinnan muodostuessa muodostunutta saumaa kutsutaan hitsaushalkeamaksi, jolle on ominaista terävä rako. ja suuri kuvasuhde.
Halkeamat voidaan jakaa kuumahalkeamiin, kylmähalkeamiin, jännityskorroosiohalkeamiin ja lamellirepeytymiseen lämpötilan ja esiintymisajan mukaan. Hitsaustuotannossa on monia paikkoja, joissa halkeamia esiintyy. Hitsin pintaan ilmestyy halkeamia, jotka voidaan havaita paljaalla silmällä; jotkut ovat piilossa hitsin sisällä ja ne voidaan löytää vain vikojen havaitsemisen avulla; joitain esiintyy hitsauksessa; ja jotkut esiintyvät lämmön vaikutusalueella. On syytä huomata, että halkeamia esiintyy joskus hitsausprosessin aikana ja joskus sen jälkeen, kun hitsaus on asennettu tai käytetty jonkin aikaa hitsauksen jälkeen. Jälkimmäistä kutsutaan viivästyneiksi halkeamiksi, jotka ovat haitallisempia. Yleisten halkeamien sijainnit ja tyypit on esitetty alla olevassa kuvassa.
kuva
Yleisten halkeamien sijainti ja tyyppi
2. Hitsaushalkeamien vaarat
Hitsaushalkeama on haitallisin vika. Hitsausliitoksen kantavuuden vähentämisen lisäksi halkeaman päässä oleva terävä rako aiheuttaa vakavan jännityksen keskittymisen, edistää halkeaman laajenemista ja johtaa lopulta hitsatun rakenteen tuhoutumiseen, ja tuote tulee romutettu. aiheuttaa vakavia onnettomuuksia. Yleensä halkeamat ovat hitsausliitoksissa kiellettyjä virheitä. Kun se on löydetty, se tulee poistaa kokonaan ja korjata ja hitsata.
3. Hitsaushalkeamien syyt ja ehkäisytoimenpiteet
Eri halkeamien eri syistä ja muodostumismekanismeista johtuen kolme kuumahalkeamatyyppiä, kylmähalkeamaa ja uudelleenlämmitettyä halkeamaa käsitellään seuraavassa erikseen.
3.1, kuuma halkeama
Lämpöhalkeamilla tarkoitetaan yleensä korkeissa lämpötiloissa syntyneitä halkeamia (läheltä jähmettymislämpötila-alueelta rauta-hiilitasapainokaavion A3-viivan yläpuolelle), kuten alla olevassa kuvassa näkyy, tunnetaan myös korkean lämpötilan halkeamia tai kiteytyshalkeamia.
kuva
Kuumia halkeamia esiintyy yleensä hitsin sisällä, ja joskus niitä voi esiintyä myös lämpövaikutusalueella, kuten kuvassa.
kuva
syy:
Hitsaussulassa kiteytysprosessin aikana esiintyvästä erotteluilmiöstä johtuen matalan sulamispisteen eutektiikka ja epäpuhtaudet muodostavat erottelua nestemäiseen välikerrokseen kiteytysprosessin aikana, ja lujuus jähmettymisen jälkeen on myös alhainen. Kun hitsausjännitys on riittävän suuri, nestemäinen välikerros vapautuu. Kerrokset tai vasta jähmettynyt kiinteä metalli irtoavat toisistaan ja muodostavat halkeamia.
Lisäksi, jos perusmetallin raerajoilla on matalassa lämpötilassa sulavaa eutektiikkaa ja epäpuhtauksia, nämä matalassa lämpötilassa sulavat yhdisteet sulavat muodostaen nestemäisen välikerroksen lämmön vaikutukselle, jossa kuumennuslämpötila ylittää sulamispisteensä. Kun hitsauksen vetojännitys on riittävän suuri, se myös vedetään erilleen muodostaen nesteytyshalkeamia lämpövaikutusalueelle.
Lyhyesti sanottuna lämpöhalkeamien esiintyminen on tulosta metallurgisten ja mekaanisten tekijöiden yhteisvaikutuksista.
Ennaltaehkäisy:
Toimenpiteet lämpöhalkeamien estämiseksi voivat alkaa kahdesta näkökulmasta, metallurgisista tekijöistä ja mekaanisista tekijöistä.
Hallitse haitallisten aineiden ja epäpuhtauksien pitoisuutta epäjaloisessa metallissa ja hitsaustarvikkeissa
Rajoita helposti erottuvien elementtien ja haitallisten epäpuhtauksien pitoisuutta epäjaloisessa metallissa ja hitsausmateriaaleissa (mukaan lukien hitsaustanko, hitsauslanka, juoksutetta ja suojakaasu). Erityisesti epäpuhtausaineiden, kuten rikin ja fosforin, pitoisuutta olisi valvottava ja hiilipitoisuutta tulisi vähentää.
Rikki on käytännössä liukenematon teräkseen, ja se muodostaa raudan kanssa rautasulfidia (FeS), jolla on alhainen sulamispiste. Hitsauksen aikana rautasulfidin läsnäolo johtaa hitsin kuumahalkeamiseen ja nesteytyshalkeamiin lämpövaikutusalueella, mikä heikentää hitsauksen suorituskykyä; sama rikki on raerajassa kalvon muodossa, mikä vähentää teräksen plastisuutta ja sitkeyttä. Yleensä hitsaukseen käytetyn teräksen rikkipitoisuus ei saa ylittää 0,045 prosenttia . Joskus tarvitaan tiukempaa valvontaa.
Fosfori vähentää teräksen plastisuutta ja sitkeyttä, nostaa teräksen haurautta siirtymälämpötilaa ja aiheuttaa halkeamia hitseihin ja lämpövaikutuksiin. Fosforipitoisuus ei saa ylittää 0,055 prosenttia . Joskus tarvitaan tiukempaa valvontaa.
Materiaalien hitsausteho liittyy läheisesti hiilipitoisuuteen. Mitä suurempi hiilipitoisuus teräksessä on, sitä huonompi on hitsattavuus. Yleisesti uskotaan, että hitsin hiilipitoisuus on alle 0,10 prosenttia, ja lämpöhalkeaman herkkyyttä voidaan vähentää huomattavasti.
Säädä hitsausmetallin kemiallista koostumusta, paranna hitsin rakennetta, hio hitsin rakeita sen plastisuuden parantamiseksi, vähennä tai hajottaa erotteluastetta ja hallitse matalan sulamispisteen eutektiikan haitallisia vaikutuksia.
Esimerkiksi hitsattaessa austeniittista ruostumatonta terästä austeniitin ja ferriitin kaksivaiheisen rakennehitsin käyttö voi parantaa sen lämpöhalkeilukestävyyttä. Yksivaiheinen austeniittinen hitsisauma on altis kuumahalkeamille.
Käytä perushitsaustankoa tai juokstetta vähentääksesi hitsin epäpuhtauspitoisuutta ja parantaaksesi erotteluastetta kiteytymisen aikana.
Ohjaa hitsausspesifikaatioita, lisää sopivasti hitsin muotokerrointa, ota käyttöön monikerroksinen monivaihehitsausmenetelmä, vältä keskilinjan erottelua ja ehkäise keskilinjan halkeamia. Hitsattaessa hitsin leveyden ja hitsin paksuuden suhdetta yksivaiheisessa hitsausosassa kutsutaan muototekijäksi eli hitsin muototekijäksi. Kun hitsaussauman muotokerroin on liian pieni, hitsisauma on kapea ja syvä, ja hitsaussauman keskelle kerääntyy epäpuhtauksia, joilla on alhainen sulamispiste, mikä lisää suuresti lämpöhalkeamien mahdollisuutta. Kun hitsaussauman muotokerroin on suuri, hitsisauma on leveä ja matala, matalassa sulava eutektiikka ja epäpuhtaudet kerääntyvät hitsin pintaan, mikä vähentää huomattavasti taipumusta keskiviivan halkeilulle.
Ryhdy toimenpiteisiin hitsausjännityksen vähentämiseksi
Suorita erilaisia teknisiä toimenpiteitä hitsausjännityksen vähentämiseksi, kuten kohtuullisen hitsausjärjestyksen ja -menetelmän ottaminen käyttöön, pienemmän hitsausenergian käyttö, yleinen esilämmitys ja vasarointimenetelmä jne.
Valokaarikraatterin täyttäminen kaaren sulkemisen aikana voi välttää kaarikraatterin halkeamia.
3.2, kylmähalkeama
Kylmähalkeamilla tarkoitetaan yleensä hitsin aiheuttamia halkeamia alle A3-lämpötilan jäähdytysprosessin aikana. Lämpötila, jossa halkeamia muodostuu, on yleensä alle 300-200 astetta, mikä on martensiittisen muunnoslämpötilan alueella, joten sitä kutsutaan kylmähalkeamiseksi.
Kylmähalkeamat voivat ilmaantua heti hitsauksen jälkeen tai pitkän ajan kuluttua hitsauksen jälkeen, joten niitä kutsutaan myös viivästyneiksi halkeamiksi. Koska kylmähalkeamien syntyminen liittyy vetyyn, sitä kutsutaan myös vedyn aiheuttamaksi halkeamaksi. Kylmähalkeamien syntyminen on luonteeltaan viivästynyttä, mikä voi aiheuttaa odottamattomia vakavia onnettomuuksia. Siksi se on vaarallisempaa ja siihen on kiinnitettävä täysi huomio.
kuva
Kylmähalkeamien syyt
Kylmähalkeamien muodostumisen perusedellytykset ovat: kovettuneen rakenteen muodostuminen hitsausliitoksissa; diffundoituvan vedyn olemassaolo ja pitoisuus; ja suuren hitsauksen vetojännityksen olemassaolo. Nämä kolme ehtoa vaikuttavat toisiinsa ja edistävät toisiaan. Eri olosuhteissa mikä tahansa kolmesta tekijästä voi johtaa kylmähalkeamien syntymiseen, joista diffundoituva vety on aktiivisin kylmähalkeamia aiheuttava tekijä.
Kylmähalkeamia ehkäisevät toimenpiteet
1) Käytä emäksisiä elektrodeja tai sulatteita vähentääksesi diffundoituvaa vetypitoisuutta hitsimetallissa. Alkalielektrodeja kutsutaan myös matalavetyisiksi elektrodeiksi, jotka voivat vähentää hitsimetallin vetypitoisuutta.
2) Elektrodit ja virtausaine on kuivattava tiukasti määriteltyjen vaatimusten mukaisesti ennen käyttöä. Lisäksi ura ja hitsauslanka tulee puhdistaa huolellisesti öljyn, veden ja ruostepisteiden poistamiseksi vedyn lähteen vähentämiseksi.
3) Valitse kohtuulliset hitsausspesifikaatiot ja lämmöntuotto, kuten esilämmitys ennen hitsausta, välikerrosten lämpötilan säätö, hidas jäähdytys hitsauksen jälkeen jne., parantaaksesi hitsin ja lämpövaikutusten vyöhykkeen organisatorista tilaa.
4) Suorita lämpökäsittely ajoissa hitsauksen jälkeen. Yksi on suorittaa hehkutuskäsittely sisäisen jännityksen poistamiseksi, karkaisun rakenteen karkaisemiseksi ja sen sitkeyden parantamiseksi; toinen on suorittaa vedynpoistokäsittely vetyn poistamiseksi kokonaan hitsausliitoksesta.
5) Paranna teräksen laatua, vähennä teräksen kerrossulkeumia ja ryhdy toimenpiteisiin rakennesuunnittelusta ja hitsausprosessista vähentääksesi hitsauksen vetojännitystä levyn paksuuden suunnassa, mikä voi estää kerrostetun repeämisen.
6) Suorita erilaisia teknisiä toimenpiteitä hitsausjännityksen vähentämiseksi (katso lisätietoja termisäröistä, ehkäisevistä toimenpiteistä)
3.3, lämmitä halkeama uudelleen
Uudelleenlämmityshalkeamat syntyvät hitsauksen lämpövaikutusvyöhykkeen karkearakeisesta vyöhykkeestä, jolle on ominaista raerajan murtuminen. Suurin osa halkeamista esiintyy jännityskeskittymisosissa. Yleensä se muodostuu, kun hitsausaluetta kuumennetaan uudelleen, joten sitä kutsutaan uudelleenlämmityshalkeamaksi.
Uudelleenlämmityshalkeamien syyt
Syynä uudelleenkuumennukseen halkeamien uskotaan yleisesti olevan se, että uudelleenkuumentamisen aikana ylikyllästyt kiinteän liuoksen karbidit (pääasiassa vanadiinin ja molybdeenin karbidit) saostuvat uudelleen ensimmäisen lämpöprosessin aikana, mikä johtaa rakeiden sisäiseen vahvistumiseen ja liukumiseen. Jännitys keskittyy entisille austeniitin raerajoille. Uudelleenlämmityshalkeamia muodostuu, kun raerajojen plastinen venymäkapasiteetti ei riitä kestämään jännitysrelaksaatiossa syntyviä rasituksia.
Lämmitä halkeamia ehkäisevät toimenpiteet
1) Vähennä jäännösjännitystä ja jännityskeskittymää, kuten nostamalla esilämmityslämpötilaa, hidasta jäähdytystä hitsauksen jälkeen ja sujuvaa siirtymistä hitsin ja perusmetallin välillä.
2) Suunnitteluvaatimusten täyttymisen edellytyksenä on, että valitse sopiva hitsausmateriaali siten, että hitsimetallin lujuus korkeassa lämpötilassa on hieman pienempi kuin perusmetallin, jolloin jännitys rentoutuu hitsissä ja vältetään halkeamat hitsauksessa. lämpövaikutusalue.
3) Jos liitoksen lujuus varmistetaan huoneenlämpötilassa, nosta hehkutuslämpötilaa jännityksen lievittämiseksi, mikä johtaa suhteellisen karkeiden karbidihiukkasten saostumiseen korkean lämpötilan sitkeyden parantamiseksi.
