Горячие трещины при сварке

Трещины – один из видов дефектов сварки. Характеризуются относительно большой длинной и приводят к значительному ослаблению места соединения деталей. Это происходит из-за разрывов в самом шве или в области вокруг него. Появляется дефект из-за высокого внутреннего напряжения в металле при одновременном снижении пластичности.

На то, что трещины относятся к горячим указывает темный оттенок окружающей их поверхности и ее значительная окисленность.

1 / 1

Содержание:

1. Различия трещин по форме и локации
2. Разновидность по времени образования
3. Причины возникновения
4. Способы контроля сварного шва
5. Устранение дефекта
6. Как предупредить образование горячих трещин

Различия трещин по форме и локации

Горячие трещины напоминают надрезы либо разрывы, идущие вдоль или поперек соединительного шва. Они бывают как крупными, так и малозаметными, порой для их выявления требуется увеличительное стекло. Форма у них извилистая. Из-за окислов металла они окрашены в темный цвет. Возникают они как в месте сварного шва, так и в зоне, непосредственно к нему прилегающей.

Горячие трещины шва делятся на продольные и поперечные. Кроме того, поперечные трещины могут возникать в толще свариваемого металла, не выходя на поверхность. В околошовной локации также могут возникать как продольные, так и поперечные дефекты, они различаются на:

• Кристаллизационные – как правило, большой длины, выходящие на поверхность, ветвление редкое. Обычно образуются из-за особенностей кристаллизации расплава – образовавшиеся по краям зерна имеют небольшой размер, затем появляются кристаллы столбчатого вида, их увеличение происходит перпендикулярно оси места стыка. Кроме того, свою роль играет величина угла примыкающих друг к другу кристаллитов, составляющих поликристаллическую структуру. Разрыв происходит между зернами.
• Ликвидационные – возникают из-за неоднородного состава сплава. Размер небольшой, возникают рядом с расположением кристаллов столбчатого типа. Образование нередко связано с перемещением загрязнений и примесей в межкристаллическое пространство и появлением неметаллических включений. В легированных сталях центрами роста зерен становятся тугоплавкие вещества, что приводит к физической неоднородности металла.
• Деформационные – появляются из-за неравномерной усадки материала во время остывания расплава.

Разновидность по времени образования

По времени образования трещины делятся на холодные и горячие

Образование горячих трещин при сварке происходит непосредственно во время сваривания деталей

Они возникают:

• во время кристаллизации материала;
• в нагретом до высоких температур металле;
• при нахождении сплава в твердожидком состоянии.

Возникновение происходит, когда металл нагрет до температур порядка 1000-1300 градусов Цельсия. В это время часть его уже начинает затвердевать. Другие части продолжают оставаться пластичными. Это хорошо заметно по ярко-красному металлу в центре шва и темному цвету околошовной зоны.

Холодное растрескивание происходит позже из-за усиления напряжения. Их появление сопровождается характерным треском, после чего на выглядящем ранее цельным соединении появляется трещина. Чаще всего холодное растрескивание происходит при остывании шва до 200-300 градусов.

Причины возникновения

Причины образования горячих трещин – разрушение межкристаллических связей. Возникновение ликвидационных трещин часто происходит при сварке:

• Сталей конструкционных марок, в составе которых содержатся сульфиты. При растворении неорганических солей в расплаве происходит процесс образования их пленок на границе зерен. Особенно подвержены этому дефекту стали, в которых содержится сера и фосфор. Поэтому эти два элемента считаются вредными, ухудшающими качество стальных сплавов.
• Марок сталей, легированных ниобием, титаном, ванадием, хромом, вольфрамом, молибденом. Также негативную роль могут оказывать другие легкоплавкие металлы. Их кристаллизация происходит в местах стыков зерен дендритов, причем застывают они последними. Процесс характеризуется ослаблением межкристаллической связи и возникновением напряжений в структуре металла.

В аустенитных марках легированных сталей трещины появляются из-за небольшой величины относительного удлинения. Поэтому детали из такого материала нужно жестко фиксировать во время сварки для затруднения структурной деформации.

Кристаллизационные дефекты появляются из-за неправильного использования технологии сварки, проводимой без учета особенностей высоколегированных марок сталей. Сварка на больших токах приводит к возникновению областей с крупными кристаллами, рост которых вызывает внутренние напряжения.

Причины также могут быть внешними. К ним относят наличие примесей, возникающих в расплавленном металле. Процесс связан с сегрегацией – механизма неравномерного распределения в массе сплава легирующих элементов, микрофаз.

Способы контроля сварного шва

Сварщик должен контролировать возможное образование горячих трещин. Для этого он очищает швы щеткой от шлака. Наплывы необходимо рассмотреть через увеличительное стекло, т.к. часто под них маскируются трещины.

В ответственных случаях, когда необходимо устранить ослабляющее влияние дефектов, проводят дефектоскопию при помощи рентгеновских установок. Так можно выявить даже внутренние полости. Трубопроводы, сосуды для хранения жидкостей и сжатых газов проверяют при помощи опрессовки сжатым воздухом. Также в сосуды могут наливать керосин или аммиак для контроля возможных протечек через микротрещины.

Устранение дефекта

Возникшие горячие трещины при сварке необходимо удалять, чтобы не ослаблять конструкцию. Помочь может единственный метод – проварить шов снова. Но просто еще раз пройти его поверху не стоит. Так нередко поступают, но подобным образом проблема не устраняется, происходит только ее маскировка. При этом сохраняется вероятность, что после остывания металла он снова треснет сразу или оказавшись под нагрузкой.

Бракованные участки вырезаются полностью, после чего эти места перевариваются. Работу необходимо проводить только после того, как удалось понять, из-за чего произошло растрескивание, были тщательно подобрана марка электродов и параметры сварного тока. Однако проще сделать это сразу, чем потом устранять брак.

Как предупредить образование горячих трещин

В основном растрескивание появляется у неопытных сварщиков из-за того, что они не соблюдают правильный режим и способ сварки и не подготавливают перед соединением детали должным образом. Чтобы не пришлось переделывать работу, необходимо:

• Правильно подобрать диаметр электрода и установить величину тока, чтобы они соответствовали толщине заготовок. Ориентировочные таблицы обычно указаны как в паспорте сварочного аппарата, так и на упаковке с электродами.
• Тщательно выбирайте электроды, чтобы присадки соответствовали металлу свариваемых деталей. Важен состав стержня или проволоки и обмазки. Смотрите рекомендации по использованию расходников, т .к. для каких сплавов они применяются.
• Используйте флюсы, которые содержат минимальное количество фосфора и серы. Лучше замените их на те, которые имеют в своей основе кремний.
• Перед сваркой прогрейте заготовки. Операция нужна для снятия напряжений металла, снижения перепадов температур между зоной сварки и остальными частями деталей.
• Используйте многопроходную технологию сварки, двигаясь со средней скоростью. Лучше пройти шов несколько раз в более быстром темпе, чем сделать это медленно, но за один раз. Усилить структуру металла поможет чередование направления движения электродом во время разных проходов.
• Если детали толще 5 мм, необходимо предварительно снять фаску с углом 45 градусов. Таким образом, сечение зоны соединения деталей приобретет форму литеры V или Y. Выемка заполняется в несколько проходов. Таким образом, повышается глубина шва и его прочность.
• После завершения сварки не охлаждайте их при помощи воды.

Выполнение этих правил значительно снизит вероятность растрескивания металла.