Trong đường hàn hoặc khu vực gần đường hàn, do ảnh hưởng của hàn, sự kết hợp nguyên tử của vật liệu bị phá hủy và đường nối hình thành do sự hình thành giao diện mới được gọi là vết nứt hàn, được đặc trưng bởi một khe hở sắc nét và một tỷ lệ khung hình lớn.
Các vết nứt có thể được chia thành các vết nứt nóng, vết nứt lạnh, vết nứt do ăn mòn ứng suất và vết rách lớp theo nhiệt độ và thời gian xảy ra. Trong sản xuất hàn, có nhiều nơi xảy ra vết nứt. Trên bề mặt mối hàn xuất hiện một số vết nứt và có thể quan sát bằng mắt thường; một số được ẩn bên trong mối hàn và chỉ có thể được tìm thấy thông qua phát hiện lỗ hổng; một số xảy ra trên mối hàn; và một số xảy ra trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Điều đáng chú ý là các vết nứt đôi khi xuất hiện trong quá trình hàn, và đôi khi xuất hiện sau khi mối hàn được đặt hoặc vận hành trong một khoảng thời gian sau khi hàn. Loại thứ hai được gọi là vết nứt bị trì hoãn, có hại hơn. Các vị trí và loại vết nứt phổ biến được thể hiện trong hình bên dưới.
hình ảnh
Vị trí và loại vết nứt phổ biến
2. Sự nguy hiểm của vết nứt hàn
Vết nứt do hàn là khuyết tật tai hại nhất. Ngoài việc giảm khả năng chịu lực của mối hàn, khe hở sắc nét ở cuối vết nứt sẽ gây ra sự tập trung ứng suất nghiêm trọng, thúc đẩy vết nứt mở rộng, cuối cùng dẫn đến phá hủy kết cấu hàn, sản phẩm sẽ bị hỏng. loại bỏ. gây tai nạn nghiêm trọng. Nói chung, vết nứt là một khuyết tật không thể chấp nhận được trong mối hàn. Sau khi tìm thấy, nó nên được loại bỏ hoàn toàn và sửa chữa và hàn.
3. Nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa vết nứt hàn
Do các nguyên nhân khác nhau và cơ chế hình thành của các vết nứt khác nhau, ba loại vết nứt nóng, vết nứt nguội và vết nứt hâm nóng sẽ được thảo luận riêng dưới đây.
3.1, crack nóng
Các vết nứt nhiệt thường đề cập đến các vết nứt được tạo ra ở nhiệt độ cao (từ gần phạm vi nhiệt độ hóa rắn đến trên đường A3 trên sơ đồ cân bằng sắt-cacbon) như trong hình bên dưới, còn được gọi là vết nứt nhiệt độ cao hoặc vết nứt kết tinh.
hình ảnh
Các vết nứt do nóng thường xảy ra bên trong mối hàn và đôi khi cũng có thể xuất hiện ở vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt, như thể hiện trong hình.
hình ảnh
lý do:
Do hiện tượng phân tách trong bể nóng chảy hàn trong quá trình kết tinh, eutectic và tạp chất có điểm nóng chảy thấp hình thành sự phân tách trong lớp xen kẽ chất lỏng trong quá trình kết tinh và độ bền sau khi hóa rắn cũng thấp. Khi ứng suất hàn đủ lớn, lớp xen kẽ lỏng sẽ được giải phóng. Các lớp hoặc kim loại rắn mới đông cứng tách ra để tạo thành các vết nứt.
Ngoài ra, nếu có eutectics nóng chảy thấp và tạp chất trên ranh giới hạt của kim loại cơ bản, các hợp chất nóng chảy thấp này sẽ tan chảy để tạo thành lớp xen kẽ lỏng trong vùng ảnh hưởng nhiệt nơi nhiệt độ gia nhiệt vượt quá điểm nóng chảy của nó. Khi ứng suất kéo mối hàn đủ lớn, cũng sẽ bị kéo rời ra tạo thành các vết nứt hóa lỏng trong vùng ảnh hưởng nhiệt.
Tóm lại, sự xuất hiện vết nứt nhiệt là kết quả tác động tổng hợp của các yếu tố luyện kim và cơ học.
Phòng ngừa:
Các biện pháp chống nứt nhiệt có thể bắt đầu từ hai khía cạnh là yếu tố luyện kim và yếu tố cơ học.
Kiểm soát hàm lượng các nguyên tố và tạp chất có hại trong kim loại cơ bản và vật liệu hàn
Hạn chế hàm lượng các nguyên tố dễ phân ly và tạp chất có hại trong kim loại cơ bản và vật liệu hàn (bao gồm que hàn, dây hàn, thuốc trợ dung và khí bảo vệ). Đặc biệt, cần kiểm soát hàm lượng các nguyên tố tạp chất như lưu huỳnh và phốt pho và giảm hàm lượng carbon.
Lưu huỳnh thực tế không hòa tan trong thép, và nó tạo thành sunfua sắt (FeS), có nhiệt độ nóng chảy thấp, với sắt. Trong quá trình hàn, sự hiện diện của sắt sunfua sẽ dẫn đến vết nứt nóng của mối hàn và vết nứt hóa lỏng trong vùng ảnh hưởng nhiệt, điều này sẽ làm giảm hiệu suất hàn; cùng lưu huỳnh tồn tại ở ranh giới thớ dưới dạng màng sẽ làm giảm tính dẻo và tính dai của thép. Nói chung, hàm lượng lưu huỳnh trong thép dùng để hàn không được vượt quá 0.045 phần trăm . Đôi khi cần kiểm soát chặt chẽ hơn.
Photpho sẽ làm giảm tính dẻo và tính dai của thép, tăng nhiệt độ chuyển biến giòn của thép, gây nứt các mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt. Hàm lượng phốt pho không được vượt quá 0.055 phần trăm . Đôi khi cần kiểm soát chặt chẽ hơn.
Hiệu suất hàn của vật liệu có liên quan mật thiết đến hàm lượng carbon. Hàm lượng carbon trong thép càng cao thì khả năng hàn càng kém. Người ta thường tin rằng hàm lượng carbon trong mối hàn được kiểm soát dưới 0.10 phần trăm và độ nhạy của vết nứt do nhiệt có thể giảm đáng kể.
Điều chỉnh thành phần hóa học của kim loại mối hàn, cải thiện cấu trúc của mối hàn, tinh chỉnh hạt của mối hàn để cải thiện độ dẻo của nó, giảm hoặc phân tán mức độ phân tách và kiểm soát tác hại của điểm nóng chảy thấp eutectic.
Ví dụ, khi hàn thép không gỉ austenit, việc sử dụng mối hàn cấu trúc hai pha austenit cộng với ferit có thể cải thiện khả năng chống nứt nhiệt của nó. Đường hàn austenit một pha dễ bị nứt nóng.
Sử dụng que hàn cơ bản hoặc thuốc trợ dung để giảm hàm lượng tạp chất trong mối hàn và cải thiện mức độ phân tách trong quá trình kết tinh.
Kiểm soát đặc điểm kỹ thuật hàn, tăng hệ số hình dạng của mối hàn một cách thích hợp, áp dụng phương pháp hàn nhiều lớp, tránh phân tách đường trung tâm và ngăn ngừa các vết nứt ở đường trung tâm. Khi hàn, tỷ lệ giữa chiều rộng mối hàn và chiều dày mối hàn trên mặt cắt mối hàn một lần được gọi là Hệ số hình dạng, hay hệ số hình dạng mối hàn, của mối hàn. Khi hệ số hình dạng của đường hàn quá nhỏ, đường hàn hẹp và sâu, các tạp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ tập trung ở trung tâm của đường hàn, điều này làm tăng đáng kể khả năng nứt do nhiệt. Khi hệ số hình dạng của đường hàn lớn, đường hàn rộng và nông, eutectics nóng chảy thấp và tạp chất tích tụ ở khu vực gần bề mặt của mối hàn, làm giảm đáng kể xu hướng nứt đường tâm.
Thực hiện các biện pháp giảm ứng suất hàn
Thực hiện các biện pháp công nghệ khác nhau để giảm ứng suất hàn, chẳng hạn như áp dụng trình tự và phương pháp hàn hợp lý, sử dụng năng lượng đầu vào hàn nhỏ hơn, phương pháp nung nóng sơ bộ và búa tổng thể, v.v.
Làm đầy miệng hố hồ quang trong quá trình đóng hồ quang có thể tránh được vết nứt miệng hố hồ quang.
3.2, vết nứt lạnh
Các vết nứt nguội thường đề cập đến các vết nứt được tạo ra bởi mối hàn dưới nhiệt độ A3 trong quá trình làm mát. Nhiệt độ hình thành các vết nứt thường dưới 300 ~ 200 độ, nằm trong phạm vi nhiệt độ biến đổi martensitic, vì vậy nó được gọi là vết nứt lạnh.
Các vết nứt nguội có thể xuất hiện ngay sau khi hàn hoặc một thời gian dài sau khi hàn, vì vậy chúng còn được gọi là các vết nứt muộn. Vì việc tạo ra các vết nứt lạnh có liên quan đến hydro nên nó còn được gọi là các vết nứt do hydro gây ra. Sự phát sinh vết nứt nguội có tính chất chậm trễ, có thể gây ra các tai nạn nghiêm trọng không mong muốn. Do đó, nó nguy hiểm hơn và phải được chú ý đầy đủ.
hình ảnh
Nguyên nhân của vết nứt lạnh
Các điều kiện cơ bản để hình thành các vết nứt nguội là: sự hình thành cấu trúc cứng trong các mối hàn; sự tồn tại và nồng độ của hydro khuếch tán; và sự tồn tại của ứng suất kéo hàn lớn. Ba điều kiện này ảnh hưởng lẫn nhau và thúc đẩy lẫn nhau. Trong các trường hợp khác nhau, bất kỳ yếu tố nào trong ba yếu tố đều có thể dẫn đến việc tạo ra các vết nứt nguội, trong đó hydro khuếch tán là yếu tố tích cực nhất gây ra các vết nứt lạnh.
Biện pháp phòng chống nứt nguội
1) Sử dụng các điện cực cơ bản hoặc chất trợ dung để giảm hàm lượng hydro khuếch tán trong kim loại mối hàn. Điện cực kiềm còn được gọi là điện cực hydro thấp, có thể làm giảm hàm lượng hydro trong kim loại mối hàn.
2) Các điện cực và chất trợ dung phải được sấy khô theo đúng các yêu cầu quy định trước khi sử dụng. Ngoài ra, rãnh và dây hàn cần được làm sạch cẩn thận để loại bỏ dầu, nước và các vết rỉ sét để giảm nguồn hydro.
3) Chọn thông số kỹ thuật hàn và đầu vào nhiệt hợp lý, chẳng hạn như nung nóng sơ bộ trước khi hàn, kiểm soát nhiệt độ lớp giữa, làm mát chậm sau khi hàn, v.v., để cải thiện trạng thái tổ chức của mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt.
4) Tiến hành xử lý nhiệt kịp thời sau khi hàn. Một là tiến hành xử lý ủ để loại bỏ ứng suất bên trong, tôi luyện cấu trúc đã tôi luyện và cải thiện độ dẻo dai của nó; hai là thực hiện xử lý loại bỏ hydro để thoát hoàn toàn hydro khỏi mối hàn.
5) Cải thiện chất lượng thép, giảm tạp chất phân lớp trong thép, đồng thời thực hiện các biện pháp từ thiết kế kết cấu và quy trình hàn để giảm ứng suất kéo hàn theo chiều dày của tấm, có thể ngăn ngừa rách lớp.
6) Thực hiện các biện pháp công nghệ khác nhau để giảm ứng suất hàn (xem các vết nứt do nhiệt, các biện pháp phòng ngừa để biết thêm chi tiết)
3.3, hâm nóng vết nứt
Các vết nứt nóng lại bắt nguồn từ vùng hạt thô trong vùng ảnh hưởng nhiệt của hàn, được đặc trưng bởi sự đứt gãy ranh giới hạt. Hầu hết các vết nứt xảy ra ở các bộ phận tập trung ứng suất. Nói chung, nó được hình thành khi khu vực hàn được nung nóng trở lại, vì vậy nó được gọi là vết nứt nung nóng lại.
Nguyên nhân của vết nứt hâm nóng
Lý do làm nóng lại các vết nứt thường được cho là do trong quá trình hâm nóng, cacbua dung dịch rắn quá bão hòa (chủ yếu là cacbua của vanadi và molypden) kết tủa lại trong quá trình gia nhiệt đầu tiên, dẫn đến độ bền và trượt bên trong các hạt. Căng thẳng tập trung vào các ranh giới hạt austenite trước đây. Các vết nứt nóng lại hình thành khi khả năng biến dạng dẻo của ranh giới hạt không đủ để chịu được các biến dạng gây ra trong quá trình phục hồi ứng suất.
Hâm nóng lại các biện pháp phòng chống vết nứt
1) Giảm ứng suất dư và nồng độ ứng suất, chẳng hạn như tăng nhiệt độ gia nhiệt trước, làm nguội chậm sau khi hàn và chuyển tiếp trơn tru giữa mối hàn và kim loại cơ bản.
2) Với tiền đề đáp ứng các yêu cầu thiết kế, hãy chọn vật liệu hàn thích hợp để cường độ nhiệt độ cao của kim loại hàn thấp hơn một chút so với kim loại cơ bản, cho phép giảm ứng suất trong mối hàn và tránh các vết nứt trong mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt.
3) Trong trường hợp đảm bảo độ bền của khớp ở nhiệt độ phòng, hãy tăng nhiệt độ ủ để giảm căng thẳng, dẫn đến kết tủa các hạt cacbua tương đối thô để cải thiện độ dẻo ở nhiệt độ cao.
