Fisurarea la rece în sudarea cu canal cald este cauzată în principal de efectele combinate ale fragilizării hidrogenului, microstructurii întărite și stresului de reținere. Este un defect cu risc ridicat-cu debut întârziat, care apare adesea la câteva ore până la zile după sudare.
1. Fragilarea prin hidrogen
Surse de hidrogen: materiale de sudură umede, contaminarea cu ulei a teșiturii și umiditatea ambientală excesiv de ridicată (cum ar fi sezonul ploios actual din Wuhan din aprilie până în iunie), determinând dizolvarea hidrogenului în bazinul topit în timpul sudării.
Acumularea de hidrogen: în timpul răcirii, hidrogenul se acumulează la granițele de granule, incluziuni sau defecte în zona de sudură și{0}}zona afectată de căldură (HAZ), formând o presiune ridicată localizată și reducând duritatea materialului.
Impact cheie: un conținut de hidrogen care depășește 0,6 ml/100 g crește semnificativ riscul de fisurare la rece.
2. Microstructură întărită
Cauze: în oțelurile cu conținut ridicat de-carbon sau cu oțeluri slab-aliate, răcirea rapidă face ca austenita să se transforme în martensită fragilă, reducând semnificativ plasticitatea și duritatea.
Factori de influență:
Viteza de răcire excesiv de rapidă: componentele cu pereți-groși sunt predispuse la formarea de martensite dacă nu sunt preîncălzite;
Tendință ridicată de întărire a materialului: Pentru oțelurile aliate, cum ar fi oțelul matriță H13 și 20CrMo, riscul crește semnificativ atunci când echivalentul de carbon (Ceq) > 0,4%.
Analiza metalografică poate identifica conținutul de martensită; o duritate Vickers (HV) > 350 indică fragilizarea microstructurală.
3. Stresul rezidual și reținerea
Surse:
Stresul termic în timpul sudării;
Rigiditate structurală ridicată și reținere ridicată a articulațiilor (de exemplu, plăci de canal fierbinte laminate);
Stres suplimentar cauzat de alinierea forțată în timpul asamblării.
Mecanism de acțiune: Tensiunea reziduală de întindere, combinată cu fragilizarea hidrogenului și microstructura întărită, promovează inițierea fisurilor și propagarea în zonele slabe (cum ar fi ZAZ).
Notă specială: Concentrarea tensiunilor în zonele geometrice discontinue, cum ar fi sudurile care se intersectează și zonele de tranziție rotunjite, este cel mai probabil să inducă fisurarea la rece.
4. Condiții de formare cuprinzătoare („Modelul cu trei-elemente”)
|
Element |
Descriere |
Puncte de control al riscului |
|
Hidrogen |
Hidrogenul extern se dizolvă în sudură |
Folosiți materiale de sudură cu conținut scăzut de-hidrogen, electrozi de sudură uscați și curățați teșirea. |
|
Microstructură întărită |
Răcirea rapidă formează martensită. |
Preîncălziți la 100-200 de grade, controlați intrarea de căldură și răcire lentă după sudare. |
|
Stres |
Concentrația tensiunii reziduale de tracțiune. |
Optimizați secvența de sudare, evitați fixarea rigidă și efectuați un tratament de reducere a tensiunilor post{0}}sudură. |
Toate trei sunt indispensabile, dar dacă coexistă, riscul de fisurare la rece este extrem de mare, necesitând prevenire și control sistematic.
