Под совокупным воздействием сварочных напряжений и других факторов охрупчивания разрушается атомарная связь металла в локальной области сварного соединения стальной трубы, и образовавшийся зазор на границе раздела называется сварочной трещиной. Она имеет острые выемки и большое соотношение сторон.
(1) Характеристики дефектов термических трещин: В процессе сварки стальных труб трещины, образующиеся в результате охлаждения металла сварного шва и зоны термического воздействия до высокотемпературной зоны вблизи солидуса, являются термическими трещинами.
Причина: Это результат комбинированного воздействия жидкого слоя, образованного низкоплавкой эвтектикой в процессе охлаждения и кристаллизации расплавленного металла, и затвердевания под действием растягивающего напряжения. Усиление воздействия любого из этих факторов может способствовать образованию термических трещин.
Профилактические меры: контролировать содержание вредных примесей в сварном шве стальной трубы, то есть содержание углерода, серы и фосфора, и уменьшать образование низкоплавкой эвтектики в расплавленной ванне. Содержание серы и фосфора в металле свариваемой стальной трубы обычно составляет менее 0,03%. Массовая доля углерода в сварочной проволоке не превышает 0,12%. Для сварки важных компонентов следует использовать основные сварочные прутки или флюс. Контролировать параметры сварки, соответствующим образом увеличивать коэффициент формы сварного шва стальных труб и избегать глубоких и узких сварных швов. Использовать многослойную и многопроходную сварку, предварительный нагрев перед сваркой и медленное охлаждение после сварки, правильно выбирать форму сварного соединения, рационально организовывать последовательность сварки и стараться использовать симметричную сварку. Использовать дугогасительные пластины для вывода ямок дуги наружу свариваемого изделия, чтобы даже при возникновении трещин ямки дуги они не влияли на само свариваемое изделие.
(2) Характеристики дефектов холодных трещин: Сварочные трещины, образующиеся при охлаждении сварных соединений стальных труб до более низкой температуры (200–300 для стали), называются холодными трещинами.
Причины: Холодные трещины в основном возникают в среднеуглеродистых сталях, низколегированных сталях и среднелегированных высокопрочных сталях. Причины следующие: сам сварочный материал имеет большую склонность к упрочнению; в сварочной ванне растворяется большое количество водорода; в процессе сварки в сварочном шве возникает большое напряжение ограничения.
Профилактические меры: Перед сваркой необходимо тщательно просушить сварочный пруток и флюс в соответствии с требованиями, чтобы уменьшить источник водорода. Необходимо тщательно очистить канавку и обе ее стороны от грязи, влаги и ржавчины, а также контролировать температуру окружающей среды. Следует выбирать высококачественные низководородные сварочные материалы и соответствующие сварочные процессы. При сварке низколегированной высокопрочной стали с высокой закаливаемостью следует использовать электроды из аустенитной нержавеющей стали. Необходимо правильно подобрать параметры сварки, предварительный нагрев, медленное охлаждение, последующий нагрев и термообработку после сварки. Следует выбрать рациональную последовательность сварки для снижения внутренних напряжений в сварном шве. Необходимо соответствующим образом увеличить сварочный ток и снизить скорость сварки, чтобы замедлить скорость охлаждения зоны термического воздействия и предотвратить образование затвердевшей структуры.
(3) Характеристики дефектов, вызванных повторным нагревом: Трещины, возникающие в результате повторного нагрева сварного шва в определенном температурном диапазоне после сварки (например, термообработка для снятия напряжений или многослойная сварка), называются трещинами, вызванными повторным нагревом.
Причина: Трещины от повторного нагрева обычно возникают в диапазоне 1200–1350 °C вблизи линии плавления. Температура нагрева, при которой образуются трещины от повторного нагрева в низколегированной высокопрочной стали, составляет приблизительно 580–650 °C. При увеличении содержания в стали легирующих элементов, таких как хром, молибден и тромбин, тенденция к образованию трещин от повторного нагрева возрастает.
Профилактические меры: контролировать химический состав стальной трубы и сварочного металла, а также соответствующим образом регулировать содержание элементов, оказывающих значительное влияние на образование трещин при повторном нагреве (таких как хром, ванадий и бор). Снизить жесткость соединения и концентрацию напряжений, обеспечить гладкую шлифовку сварного шва и его границы раздела с основным материалом. Использовать высокую тепловую мощность при сварке. Повысить температуру предварительного и последующего нагрева. Принимать технологические меры для снижения сварочных напряжений, такие как использование электродов малого диаметра, сварка с малыми параметрами сварки и отказ от раскачивания электрода во время сварки. При снятии напряжений путем отпуска избегать чувствительной температурной зоны, вызывающей образование трещин при повторном нагреве. Чувствительная температура зависит от типа стали.
Дата публикации: 09.04.2025