Praskání za studena při svařování horkých vtoků je způsobeno hlavně kombinovanými účinky vodíkové křehkosti, vytvrzené mikrostruktury a omezovacího napětí. Jde o vysoce-rizikovou vadu s opožděným nástupem, která se často objevuje několik hodin až dní po svařování.
1. Vodíková křehkost
Zdroje vodíku: Vlhké svařovací materiály, znečištění úkosu olejem a nadměrně vysoká okolní vlhkost (jako je aktuální období dešťů ve Wu-chanu od dubna do června), které způsobují rozpouštění vodíku do roztavené lázně během svařování.
Hromadění vodíku: Během ochlazování se vodík hromadí na hranicích zrn, vměstcích nebo defektech ve svaru a tepelně{0}}ovlivněné zóně (HAZ), vytváří lokalizovaný vysoký tlak a snižuje houževnatost materiálu.
Klíčový dopad: Obsah vodíku přesahující 0,6 ml/100 g výrazně zvyšuje riziko praskání za studena.
2. Tvrzená mikrostruktura
Příčiny: U vysoce-uhlíkových nebo nízko{1}}legovaných ocelí způsobuje rychlé ochlazení přeměnu austenitu na křehký martenzit, což výrazně snižuje plasticitu a houževnatost.
Ovlivňující faktory:
Příliš rychlé ochlazování: Silnostěnné-komponenty jsou náchylné k tvorbě martenzitu, pokud nejsou předehřáté;
Vysoká tendence ke zpevnění materiálu: U legovaných ocelí, jako je formovací ocel H13 a 20CrMo, se riziko výrazně zvyšuje, když uhlíkový ekvivalent (Ceq) > 0,4 %.
Metalografická analýza může identifikovat obsah martenzitu; a Tvrdost podle Vickerse (HV) > 350 indikuje mikrostrukturální křehkost.
3. Zbytkové napětí a omezení
Zdroje:
Tepelné namáhání při svařování;
Vysoká strukturální tuhost a vysoká pevnost spoje (např. laminované desky horkého kanálu);
Dodatečné napětí způsobené nuceným vyrovnáním během montáže.
Mechanismus účinku: Zbytkové tahové napětí v kombinaci s vodíkovou křehkostí a vytvrzenou mikrostrukturou podporuje iniciaci a šíření trhlin ve slabých oblastech (jako je HAZ).
Zvláštní poznámka: Koncentrace napětí v geometricky nespojitých oblastech, jako jsou protínající se svary a zaoblené přechodové zóny, s největší pravděpodobností vyvolá vznik trhlin za studena.
4. Komplexní podmínky formace (model „tří-prvků“)
|
Živel |
Popis |
Kontrolní body rizika |
|
Vodík |
Externí vodík se rozpouští ve svaru |
Používejte svařovací materiály s nízkým{0}}vodíkem, suché svařovací elektrody a očistěte úkos. |
|
Tvrzená mikrostruktura |
Rychlé ochlazení tvoří martenzit. |
Předehřejte na 100–200 stupňů, kontrolujte přívod tepla a pomalé chlazení po svařování. |
|
Stres |
Koncentrace zbytkového tahového napětí. |
Optimalizujte posloupnost svařování, vyhněte se pevnému upevnění a provádějte ošetření po-svaření odlehčením pnutí. |
Všechny tři jsou nepostradatelné, ale pokud koexistují, riziko praskání za studena je extrémně vysoké, což vyžaduje systematickou prevenci a kontrolu.
