Степени свариваемости

В сварочной практике традиционно принято различать несколько качественных степеней свариваемости: xoрoшая, удовлетворительная, ограниченная и плохая.

При достаточной свариваемости, т. е. когда в заданных технологических и конструктивных условиях удовлетворяются требуемые эксплуатационные свойства сварных соединений, она классифицируется как хорошая. При недостаточной свариваемости удовлетворительная соответствует случаю, когда достаточную свариваемость можно обеспечить выбором рационального режима сварки; ограниченная, когда для этой цели необходимо применять специальные технологические мероприятия или изменить способ сварки; плохая, когда никакими мерами невозможно достичь достаточной свариваемости.

Показатели свариваемости

В практике исследований свариваемости, как правило, применяются специальной конструкции сварные образцы или образцы с имитацией сварочных термических или термодеформационных циклов. В результате испытаний таких образцов определяются условия появления дефектов, характеристики структуры, механические и специальные свойства сварных соединений или зон имитации, абсолютные или относительные значения которых принимаются за количественные показатели.

Практически пользуются набором основных показателей, типовых для каждого вида материалов и условий эксплуатации изготовленных из них сварных конструкций:

1. Склонность к образованию трещин как показатель свариваемости материала, который устанавливается по факту образования трещин в сварном соединении и оценивается качественно или количественно критической величиной одного из факторов, обусловливающих трещинообразование.

2. Стойкость против образования трещин как показатель свариваемости материала, который устанавливается по факту отсутствия трещин и оценивается качественно или количественно подкритической величиной одного из факторов трещинообразования.

3. Сопротивляемость образованию трещин означает свойство материала в структурном и напряженно-деформированном состоянии шва или зоны термического влияния сопротивляться разрушению, соответствующему по характеру разрушению при образовании трещин.

Виды трещин швов

Горячие трещины

Горячие трещины (ГТ) при сварке - хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и зоны термического влияния, возникающие в твердожидком состоянии при завершении кристаллизации, а также в твердом состоянии при высоких температурах на этапе преимущественного развития межзеренной деформации.

Потенциальную склонность к ГТ имеют все конструкционные сплавы при любых видах сварки плавлением, а также при некоторых видах сварки давлением, сопровождающихся нагревом металла до подсолидусных температур.

Причины образования горячих трещин.

Наличие температурно-временного интервала хрупкости обусловливает потенциальную склонность сплавов к ГТ, является необходимым условием и первой причиной их образования.

Вторая причина ГТ - высокотемпературные деформации. Они развиваются вследствие затрудненной усадки металла шва и формоизменения свариваемых заготовок, а также при релаксации сварочных напряжений в неравновесных условиях сварки и при послесварочной термообработке, усиленные тепловой структурной и механической концентрацией деформации.

Холодные трещины

Холодные трещины (XT) объединяют категорию трещин в сварных соединениях, формальными признаками которых являются появление визуально наблюдаемых трещин практически после охлаждения соединения; блестящий кристаллический излом трещин без следов высокотемпературного окисления. XT - локальные хрупкие разрушения материала сварного соединения, возникающие под действием собственных сварочных напряжений. Размеры XT соизмеримы с размерами зон сварного соединения. Локальность разрушения объясняется частичным снятием напряжений при образовании трещин, а также ограниченностью зон сварного соединения, в которых возможно развитие трещин без дополнительного притока энергии от внешних нагрузок.

К образованию XT при сварке склонны углеродистые и легированные стали, некоторые титановые и алюминиевые сплавы.

Основными факторами, обусловливающими образование XT, являются:

1. Структурное состояние металла сварного соединения, характеризуемое наличием составляющих мартенситного и бейнитного типа;

2. Концентрация диффузионного водорода в зоне зарождения очага трещины;

3. Уровень растягивающих сварочных напряжений I рода.

Ламелярные трещины

Ламелярные трещины - трещины в ЗТВ, образующиеся параллельно поверхности свариваемых листов, имеющие ступенчатый (каскадный) характер. Визуально наблюдаются после окончания сварки и завершения охлаждения. Излом трещин хрупкий, без следов окисления, большую часть которого составляют плоские древовидные участки (имеющие вид расщепленного дерева). Эти участки совпадают со слоистостью металла, образующейся в результате прокатки, и по этой причине трещины получили название ламелярных (слоистых трещин или слоистого растрескивания). Образуются, как правило, в угловых и тавровых соединениях низколегированных сталей мартеновской и конвертерной выплавки под действием сварочных напряжений, направленных по толщине свариваемых листов. По многим внешним признакам напоминают холодные трещины, поэтому часто рассматриваются как таковые.

Исследованиями установлено, что образование ламелярных трещин связано с наличием в металле вытянутых плоских неметаллических включений типа сульфидов и силикатов.

Для предотвращения ламелярных трещин применяют конструктивные и технологические мероприятия: выбор конструкции сварного узла, при котором сварочные напряжения по направлению толщины листа минимальны, предварительный и последующий подогрев, наплавка на свариваемые кромки. Наиболее эффективный способ - повышение качества стали главным образом за счет снижения содержания серы.