Холодные трещины при сварке Сварак

Причины образования холодных трещин при сварке сталей и сплавов

Автор: Игорь

Дата: 27.04.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

При проведении ремонтных процессов могут возникать холодные трещины при сварке. Это явление является локальным разрушением, которое относится к межкристаллическому типу. Оно образуется в сварных соединениях из-за того, что в них образуются сварочные напряжения. Если горячие трещины можно заметить еще во время процесса, то эти становятся заметными уже в самом конце, когда процесс произошел и металл охладился. На сварочном соединении становится виден блестящий излом, который прошел из-за температурного окисления.

Холодные трещины при сварке

Различные металлы являются более или менее склонны к образованию этого явления. Главным фактором здесь выступает наличие углерода. Конечно же, точной гарантии того, образуется трещина или нет, не может дать никто, но определенный процент зависимости здесь все же проявляется. Холодные трещины при сварке могут образовываться уже при температуре ниже 200 градусов Цельсия во время остывания металла. Это явление относится к распространенным дефектам, которые возникают при работе со средне- и высоколегированными сталями. В низколегированных материалах это также возможно, но о статистике возникает гораздо реже. Чаще всего трещины образуются не на самом шве, а возле него.

Виды трещин при сварке

Наиболее распространенным видом холодных трещин в сварных соединениях являются изломы. Отрывы встречаются не так часто и относятся к тем металлам, у которых имеется аустенитная структура. По своему месту расположения их разделяют на несколько подвидов:

  • Поперечные, которые располагаются перпендикулярно шву и имеют относительно небольшую длину;
  • Продольные, которые пролегают вдоль основного шва и имеют, как правило, достаточно большую длину;
  • В зоне термического влияния, что может находиться даже внутри металла и трудно обнаруживается визуальным осмотром.

Часто трещины образуются из микроскопических дефектов, которые под действием напряжения разрастаются в течение нескольких дней или часов. Сложных швах, таких как двухсторонние, вариантов размещений трещин становится больше. Самыми распространенными вариантами являются такие:

  • Поперечные;
  • Трещины, которые находятся внутри, или на соединении двух швов, верхнего и нижнего;
  • Подваликовая трещина, которая располагается на нижней кромке соединения сварочного металла и металла заготовки;
  • Продольная трещина на границе шва и металла.

Причины образования холодных трещин

Причины образования холодных трещин при сварке

В качестве распространенных причин образования можно выделить три основные фактора:

  1. В зоне термического влияния или непосредственно в самом шве микроструктура металла должна быть сильно чувствительной к воздействию водорода. Такой восприимчивостью обладает мартенситная структура. Она образуется при сварке сталей повышенной прочности.
  2. В зоне, где имеется термическое влияние, должен образовываться диффузный водород, который может проникать в околошовную зону на шве.
  3. В зоне термического влияния также должно присутствовать растягивающее напряжение.

Таким образом, основная причина появления трещин – это водород. Он может попадать в шов из флюса, который покрывает электрод. Даже при использовании газовой сварки он может проникать в металл из защитных газов, неубранных загрязнений на сварочной проволоке и так далее. Активным источником этого элемента может стать ржавчина, но электродное покрытие в любое случае дает больше всего примеси.

Механизм образования холодных трещин

Холодные трещины при сварке образуются следующим образом. Непосредственно после окончания сварочного процесса металл на соединении испытывает временное влияние водорода. Это может помешать контролю качества полученного соединения. Образуется диффузия водорода в тех местах, где образуются шлаковые включения и поры. Здесь же атомный водород превращается в молекулярный. Когда водород переходит в молекулярное состояние, он скапливается в определенных местах и именно места его скопления создает высокое давление газа. Это и становится причиной того, что в металле появляются блестящие поры.

Особенность этого процесса состоит в том, что водород может перейти в молекулярное состояние только при низкой температуре. Если температура выше 200 градусов Цельсия, то этот элемент находится в металле в атомарном состоянии. Постоянное влияние водорода приводит к тому, то материал становится более хрупким, так что структурные превращения при таком воздействии становятся бесповоротными. Большая уязвимость приграничных зон является результатом того, что в них происходит довольно большое количество различных процессов. В этих местах распадаются карбиды и сульфиды, которые и без воздействия водорода усугубляют положение. В результате комплексного воздействия границы швов всегда проявляют первые признаки появления трещин.

Как предотвратить появление трещин

Разобравшись с тем, какие причины возникновения холодных трещин при сварке, стоит предпринять меры, чтобы избежать этого явления. Одним из способов является смена приемов при сварке. Также стоит просушивать электроды перед началом сварки, так как это помогает избавиться от водорода и уменьшает вероятность образования холодных трещин при сварке. При газовой сварке не стоит использовать проволоку, которая протравлена в соляной кислоте, так как она становится большим источником водорода. Если после проведения сварных операций шов еще подогревать некоторое время, то это поможет выведению водорода, что снизит вероятность его появления и образования последующего напряжения. Температуру подогрева стоит держать в пределах 100-200 градусов Цельсия, примерно, в течении получаса. Если происходит сваривание стали большой толщины, то лучше несколько раз прерывать этот процесс и прогревать шов, после чего продолжать работу. При большой толщине холодные трещины при сварке образуются чаще. При использовании электрической сварки можно использовать электроды, в которых имеется минимальное содержание водорода, что обеспечивает до 15 мл вещества на 100 г шва.

Читайте также:  Уступать ли автомобилю, выезжающему из двора

Методы контроля

Методы контроля холодных трещин

Холодные трещины при сварке можно выявить такими методами как:

  • Ультразвуковая дефектоскопия;
  • Внешний зрительный осмотр;
  • Контроль на магнитном принципе;
  • Дефектоскопия радиационная;
  • Дефектоскопия капиллярная;
  • Метод контроля на проницаемость.

Почему образуются горячие трещины при сварке?

Во время сварки на металле могут появляться трещины и поры. Это нарушение технологи работы, нормативных требований, относящихся к процессу сварки, подготовки материалов, обработки всех соединений. Появление холодных, горячих трещин при сварке и других дефектов, например, пор, связано с нарушениями в работе. Сегодня, согласно ГОСТу 30242-97, дефекты принято делить на несколько больших групп:

Схема дефектов сварных швов.

  • трещины (горячие, холодные и прочие);
  • полости, поры;
  • различные твердые включения;
  • непровары;
  • нарушение форм сварного шва и другие дефекты.

Любая сварка должна протекать строго в соответствии с правилами. Трещины являются результатом ошибок и оплошностей, разрывами шва, которые возникают при различных нагрузках и охлаждении. Микротрещинами являются повреждения, которые можно увидеть только при условии наличия 50-кратного увеличения, но они опасны, как и обычные большие трещины.

В зависимости от того, при какой температуре варились швы, все трещины можно условно разделить на горячие и холодные Трещины горячие представляют собой повреждения стали, образующиеся при температуре от 1000°C, а холодные появляются при других условиях, когда температура сварки более низкая. В любом случае все трещины, поры и прочие проявления являются дефектами сварных соединений, т. е. нарушениями, которые могут стать пагубными для обрабатываемых деталей. Устранению такие ошибки уже не подлежат, поэтому необходимо следить, чтобы сварка производилась в точном соответствии со всеми требованиями и условиями.

Виды трещин при сварке

Классификация сварных трещин.

Все трещины, которые образовываются при нарушении процесса сварки, можно разделить условно на множество разновидностей. Это не только горячие, но и холодные, поперечные и продольные, радиальные и прочие трещины. Необходимо во время работы избегать их появления, так как это приведет к повреждению материала, уменьшению его прочности и долговечности.

Горячие трещины – это межкристаллические разрушения, которые появляются в массе сварного шва, около шва после работы. Они начинают образовываться в так называемом твердожидком состоянии, во время кристаллизации, в остывшем состоянии после окончания работ. Они на изломе имеют темный цвет, форма их извилистая, окисление сильное, распространяется по границе всех зерен. Появление трещин объясняется следующими факторами:

  • появление жидких прослоек, которые располагаются между зернами во время кристаллизации;
  • наличие деформаций при укорачивании.

Во время плавления при высоких температурах и при затвердении в толще материала происходит миграция примесей, увеличивается вероятность сильного загрязнения в пространстве между зернами. Именно жидкая фаза, загрязнение и прочее приводит к тому, что вероятность деформаций указанных областей увеличивается. Начинают образовываться трещины и другие типы дефектов. Неравномерность объемной, линейной усадки шва во время охлаждения приводит к тому, что внутри появляются напряжения. Именно они являются причиной того, что наблюдается образование трещин различного размера, которые могут идти не только вдоль сварного шва, но и поперек него.

Схема горячей трещины.

Причины того, что появляются горячие трещины, состоят в следующем:

  1. Слишком жесткое закрепление всех деталей во время сварки. Именно такое крепление сварного узла представляет собой одну из главных опасностей, так как во время остывания правильное перемещение детали затруднено, наблюдаются напряжения, появляются трещины.
  2. Если в детали для сварки имеются различные элементы, которые могут образовывать химические соединения при низких температурах, то происходит нарушение связей. Все это приводит к тому, что образовываются трещины. Это вольфрам, хром, титан, молибден, ванадий.
  3. Наличие вредных примесей в материале свариваемых заготовок. Это фосфор, сера и прочие. Необходимо обращать внимание на их содержание.
Читайте также:  Как правильно наклеить защитную пленку на пороги автомобиля

Появление горячих трещин при сварке является результатом нарушения и невнимательности в работе. Необходимо избегать ситуаций, которые приводят к нарушениям, так как исправить ошибку уже не получится, а прочность получаемого сварного шва станет низкой.

Холодные трещины

Холодная трещина – это разрушения локального и транскристаллического типа, они появляются в обрабатываемом металле при нарушении технологии работ. Они возникают при остывании детали, уровень температуры невысокий, он достигает до 200°C.

Холодная трещина образуется в области сварного шва или в переходной зоне, она может иметь наклон к углу шва.

Схема расположения горячих трещин.

На изломе появляется светлый оттенок. Такой вид дефектов проявляется при дуговой сварке у низколегированных сталей, при использовании толстых деталей. Холодная трещина может быть предупреждена, если предпринять такие меры:

  1. Перед тем как начать работу, необходимо прокалить все электроды и флюсы. Это позволит избежать ненужных ошибок во время обработки деталей.
  2. Все заготовки, которые будут свариваться, необходимо непосредственно перед работой подогреть до температуры в 250-450 °C.
  3. Сварка должна проводиться строго в соответствии со всеми правилами и требованиям. Параметры по температуре и прочему надо подбирать таким образом, чтобы они максимально соответствовали оптимальным.
  4. Сварные швы накладывают только в той последовательности, которая необходима для конкретного случая.
  5. После сварных работ нужно обеспечить медленное и равномерное остывание детали.
  6. Чтобы снять остаточное напряжение в свариваемых деталях, после завершения работы требуется провести смягчающий отжиг.

Меры по предотвращению появления трещин

Чтобы во время работы и после нее не появлялись трещины, как горячие, так и холодные, необходимо предпринять определенные меры. Именно они помогут правильно справиться со всеми проблемами, свести вероятность появления дефектов к минимуму. Трещина горячего либо холодного вида уже не появится, если предпринять следующие действия:

Общий характер изменения склонности к образованию горячих трещин в сварных швах.

  1. Жесткость соединения свариваемых деталей должна быть уменьшена, так как именно невозможность подвижки металла и становится причиной появления различного рода повреждений, в том числе и трещин различного размера.
  2. Если сварной шов имеет слишком малый размер в сравнении с толщиной, то трещины обязательно появятся, а сам шов будет иметь низкое качество. Поэтому перед тем как начать работу, необходимо правильно подобрать тип шва, условия его образования.
  3. Выбор сварки осуществляется в полном соответствии с типом обрабатываемого материала.
  4. Сварной шов выполняют качественно, наконечник держится именно так, как это регламентируется всеми правилами и условиями процесса.
  5. Все детали, перед тем как начнется сварка, требуется подготовить. Это касается нагрева деталей до определенных температур.
  6. Электроды нужно выбирать тщательно, основываясь на температуре работы, типе металла и сварочного аппарата. Нельзя брать дешевые электроды, так как качество самой работы будет низким.
  7. Нельзя превышать рекомендованное значение сварного тока, так как это приведет к перегреву, появлению большого числа крупнозернистых участков охрупченного типа и структуры.
  8. Если в основном свариваемом металле есть много легирующих добавок и углерода, то необходимо внимание уделить выбору технологии и процесса сварки.

Что поможет лучше всего?

Чтобы предупредить ошибки, которые может иметь сварка, необходимо предпринять такие меры:

Методы контроля сварных конструкций.

  1. Надо учитывать все условия работы с конкретным материалом.
  2. Если обрабатываются детали, толщина которых значительная, то и ширину сварного шва необходимо увеличить. Для каждого материала используется свои условия, это требуется обязательно учитывать, а не полагаться на универсальность решения, которого нет.
  3. При сварке нельзя допускать образования узких валиков, производить надо только полноразмерные полноценные швы. Участки используются короткие, примерно по 200-250 мм.
  4. Сварные швы должны быть сплошными, не иметь видимых нарушений.

Сварка является процессом сложным и требовательным, тут нельзя совершать ошибок.

Требуется полностью соблюдать все требования и условия работы, в противном случае есть вероятность появления трещин и других сложных дефектов.

Трещины при холодной сварке

Во время ремонтных процессов в сварочном шве могут появиться холодные трещины. Многие люди не знают, как с ними бороться и предотвратить их появление. Холодная трещина – это разрушение шва межкристаллического типа, она относится к категории локальных разрушений. В отличие от горячих трещин, появление которых можно заметить и предотвратить во время процесса сварки, холодные проявляются только после того как работы подойдут к концу и шов остынет. Их можно заметить на шве, сделать это достаточно легко, потому что излом будет блестеть. Холодная трещина появляется из-за температурного окисления шва во время сварки.

Читайте также:  Советские танки, ковавшие Победу в Великой Отечественной войне

Разнообразные материалы имеют разную склонность к появлению данного дефекта. Чем больше углерода в составе металлической детали, тем более высок шанс появления холодной трещины. Она может появиться в любой момент, гарантии на то, что её не будет никто дать не сможет. Однако за многолетний опыт использования сварки было замечено, что трещины уже могут проявиться, когда температура остывающего металла пересекает отметку в двести градусов по Цельсию. Наиболее подверженными материалами к данному дефекту являются высоколегированные стали, но это не говорит о том, что трещина не может появиться на низколегированном металле. Просто на нем шанс возникновения данного дефекта значительно уменьшается. Отличительной особенностью данного дефекта является то, трещины чаще всего возникают в области около шва.

Классификация трещин при сварке

Самым часто встречающимся дефектом при сварке являются холодные изломы. Трещины другого типа, если судить по статистическим данным, появляются не так часто. Их можно встретить в изделиях, которые созданы из металла с аустенитной структурой. Трещины могут делиться по нескольким характеристикам. Одна из них – это её расположение.

Очень часто трещина появляется из мельчайшего, не видимого человеческому глазу дефекта, и уже из него в течение нескольких часов или дней дефект увеличивается в размерах. В швах, с количество слоёв отличным от одного, возникновение трещин более вероятно, так как мест где они могут появиться – больше. В этом случае дефекты можно разделить на следующие типы:

  • поперечные трещины;

Почему образуются холодные трещины?

Существует множество причин, из-за которых холодные трещины могут появиться. Однако чаще всего это происходит по трём популярным факторам.

  • Наличие микроскопической структуры в так называемой зоне термовлияния или непосредственно внутри шва. При сваривании сталей с высоким уровнем прочности, создаётся мартенситная структура, которая и обладает такой восприимчивостью.
  • Диффузный водород проявляется в зоне термовлияния, он способен проникать как в сам шов, так и в область около него.
  • Помимо вышеперечисленных факторов, обязательным является присутствие растягивающего напряжения в зоне термовлияния.

Все вышеописанные причины можно объединить в одну, ей является наличие водорода. Чаще всего в шве он появляется из флюса, которым обработаны электроды. Он может выделяться из загрязнений, из проволоки и защитных газов даже при газовой сварке. Также источником является наличие ржавчина на металле, однако чаще всего причиной его появления является флюс на электроде.

Механизм, по которому образуются холодные трещины

Сразу же после завершения сварки металлическая деталь оказывается под влиянием водорода. Именно оно может ухудшить качество финального результата. В шлаковых включениях и порах образуется диффузия водорода, в этих же местах химический элемент принимает молекулярную структуру, которая создаёт повышенное давление на шов, поэтому на соединении образуются блестящие изломы.

Особенностью данного процесса является то, что водород может принять молекулярную форму только в момент остывания изделия, когда значение его температуры пересекает отметку в двести градусов по Цельсию. Если температура выше данного значения, структура водорода остаётся в атомном состоянии. Во время постоянного воздействия водородом приводит к уменьшению уровня прочности материала. Высокая хрупкость делает все изменения в структуре необратимыми.

Что сделать, чтобы предотвратить появление холодной трещины?

Узнав причины возникновения трещин при сварке, можно сразу же провести определённые процессы, задача которых будет направлена на предотвращение появление трещин. Распространённым способом, к которому прибегают чаще всего, является периодическая смена приёмом в сварке. Также обязательной процедурой, которую необходимо выполнять непосредственно перед началом работ, является сушка электродом. Это позволяет понизить концентрацию водорода, следовательно, снижает шанс возникновения холодной трещины.

Если вы используете газовую сварку, то перед выполнением работы не стоит обрабатывать проволоку в соляной кислоте, так как она обладает повышенной концентрацией водорода. Многие опытные сварщики после окончания работ некоторое время подогревают шов, тем самым увеличивая время до того, как температура соединения опустится ниже 200 градусов, за это время из шва успевает выйти большее количество водорода. Данную манипуляцию желательно выполнять в течение двадцати-тридцати минут. В том случае если свариваемый материал имеет большую толщину, то в процессе работы лучше всего несколько раз прерываться и осуществлять прогрев шва, так как шанс появления холодной трещины при сварке толстого материала повышен.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector