Разница и лечение расслоения стальной пластины и хладноломкого растрескивания после сварки.

Расслоение стальной пластины и холодное хрупкое растрескивание после огневой резки и сварки стальной пластины обычно имеют одно и то же проявление, оба из которых представляют собой трещины в середине пластины. С точки зрения использования расслоившуюся стальную пластину необходимо удалить. Всю расслоение следует удалять целиком, а местное расслоение можно удалять локально. Холодная хрупкая трещина стальной пластины проявляется в виде растрескивания посередине, которое некоторые еще называют «растрескиванием». Для удобства анализа правильнее определить его как «холодное хрупкое растрескивание». Этот дефект можно устранить применением соответствующей технологии сварки без бракования.

1. Расслоение стальной пластины.

Расслоение – это локальный разрыв в поперечном сечении стальной пластины (заготовки), из-за которого в поперечном сечении стальной пластины образуется локальный слой. Это фатальный дефект стали, и стальная пластина не должна расслаиваться. Расслоение еще называют прослойкой и расслоением, которое является внутренним дефектом стали. Пузырьки в слитке (заготовке), крупные неметаллические включения, остаточные усадочные полости, не удаленные или не свернувшиеся, сильная сегрегация – все это может стать причиной расслоения стали, а необоснованные процедуры обжатия прокаткой могут усугубить расслоение.

2. Виды расслоения стальных пластин.

В зависимости от причины расслоение проявляется в разных местах и ​​формах. Некоторые из них скрыты внутри стали, а внутренняя поверхность параллельна или по существу параллельна поверхности стали; некоторые распространяются на стальную поверхность и образуют на поверхности стали бороздкообразные поверхностные дефекты. В целом существует две формы:

Первый – открытая стратификация. Этот дефект расслоения можно обнаружить макроскопически на изломе стали и, как правило, его можно повторно проверить на сталелитейных заводах и производственных предприятиях.

Вторая – закрытая стратификация. Этот дефект расслоения невозможно увидеть при изломе стали, и его трудно обнаружить на заводе-изготовителе без 100% ультразвуковой дефектоскопии каждой стальной пластины. Это закрытое расслоение внутри стальной пластины. Этот расслоенный дефект доставляется из плавильного завода на завод-изготовитель и, наконец, перерабатывается в продукт для отгрузки.

Наличие дефектов расслоения снижает эффективную толщину стальной пластины в зоне расслоения, способную выдерживать нагрузку, и снижает несущую способность в том же направлении, что и расслоение. Форма края дефекта расслоения острая, что очень чувствительно к нагрузкам и приводит к серьезной концентрации напряжений. При многократном нагружении, разгрузке, нагреве и охлаждении в процессе эксплуатации в зоне концентрации напряжений образуется большое знакопеременное напряжение, приводящее к стрессовой усталости.

3. Метод оценки холодных трещин.

3.1 Метод углеродного эквивалента – оценка склонности стали к холодному растрескиванию

Поскольку склонность к упрочнению и образованию холодных трещин в зоне термического влияния при сварке связана с химическим составом стали, химический состав используется для косвенной оценки чувствительности к холодным трещинам в стали. Содержание легирующих элементов в стали пересчитывается в эквивалентное содержание углерода в соответствии с его функцией, которая используется в качестве показателя параметра для грубой оценки склонности стали к образованию холодных трещин, а именно методом углеродного эквивалента. Для метода углеродного эквивалента низколегированной стали Международный институт сварки (IIW) рекомендует формулу: Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/ 15. Согласно формуле, чем больше значение углеродного эквивалента, тем больше склонность свариваемой стали к закалке и тем легче образовывать холодные трещины в зоне термического влияния. Таким образом, углеродный эквивалент можно использовать для оценки свариваемости стали, а в зависимости от свариваемости можно предложить наилучшие условия процесса для предотвращения сварочных трещин. При использовании формулы, рекомендованной Международным институтом, если Ceq(IIW)<0,4%, тенденция к закалке невелика, свариваемость хорошая, и предварительный нагрев перед сваркой не требуется; если Ceq (IIW)＝0,4%～0,6%, особенно когда оно превышает 0,5%, сталь легко закаляется. Это означает, что свариваемость ухудшилась, и во время сварки требуется предварительный подогрев, чтобы предотвратить появление сварочных трещин. Температуру предварительного нагрева следует соответственно повышать по мере увеличения толщины пластины.

3.2 Индекс чувствительности к холодным трещинам при сварке

Помимо химического состава, к причинам возникновения холодных трещин при сварке низколегированных высокопрочных сталей относятся содержание диффузионного водорода в наплавленном металле, сжимающие напряжения соединения и др. Ито и др. Японии провели большое количество испытаний на более чем 200 типах стали с использованием исследовательского теста железа с наклонной Y-образной канавкой и предложили такие формулы, как индекс чувствительности к холодным трещинам, определяемый химическим составом, диффузионным водородом и ограничением (или толщиной пластины). и использовали индекс чувствительности к холодным трещинам для определения температуры предварительного нагрева, необходимой перед сваркой для предотвращения холодных трещин. Принято считать, что следующую формулу можно использовать для низколегированной высокопрочной стали с содержанием углерода не более 0,16 % и пределом прочности 400-900 МПа. Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (%);

Pc=Pcm+[H]/60+t/600 (%)

To=1440Pc-392 (℃)

Где: [H] — содержание диффузионного водорода в наплавленном металле, измеренное по японскому стандарту JIS 3113 (мл/100 г);

t — Толщина пластины (мм); To——Минимальная температура предварительного нагрева перед сваркой (℃).

Рассчитайте индекс чувствительности к образованию холодных трещин при сварке Pc стальной пластины этой толщины и минимальную температуру предварительного нагрева To перед образованием трещин. Если результат расчета составляет ≥50 ℃, стальная пластина имеет определенную чувствительность к холодным трещинам при сварке и ее необходимо предварительно нагреть.

4. Ремонт хладноломких «трещин» крупных деталей.

После завершения сварки стальной пластины часть стальной пластины трескается, что называется «расслоением». См. рисунок 2 ниже, где представлена ​​морфология трещины. Специалисты по сварке считают, что процесс ремонта правильнее определять как «восстановление сваркой трещин Z-направления в стальных пластинах». Поскольку деталь большая, снять стальную пластину и приварить ее заново — это большая работа. Весь компонент, скорее всего, будет деформирован и весь компонент будет отправлен в металлолом, что является большой потерей.

4.1. Причины и меры профилактики трещин Z-направления

Трещины в направлении Z, возникшие в результате резки и сварки, являются холодными трещинами. Чем больше твердость и толщина стальной пластины, тем выше вероятность появления трещин в направлении Z. Как этого избежать? Лучший способ — предварительно нагреть перед резкой и сваркой. Температура предварительного нагрева зависит от марки и толщины стального листа. Предварительный нагрев можно осуществлять с помощью режущих пистолетов и электронных гусеничных грелок. Требуемую температуру следует измерять на задней стороне нагревательного пункта. (Примечание: вся секция резки стальной пластины должна нагреваться равномерно, чтобы избежать локального перегрева в области, контактирующей с источником тепла.) Предварительный нагрев может снизить вероятность появления трещин в направлении Z во время резки и сварки.

4.2. Процесс переделки

1. Сначала с помощью угловой шлифовальной машины зашлифуйте трещину до тех пор, пока она не станет невидимой, затем предварительно нагрейте область вокруг ремонтного сварного шва примерно до 100°C, а затем используйте сварку CO2 (лучше всего использовать порошковую проволоку). После сварки первого слоя сразу ударяйте по сварному шву конусным молотком, а затем сваривайте следующие слои так, чтобы каждый слой нужно было ударять молотком. Убедитесь, что температура промежуточного слоя составляет ≤200°C.

2. Если трещина глубокая, предварительно нагрейте область вокруг ремонтного сварного шва примерно до 100°C, немедленно используйте угольно-дуговую воздушную строгку для очистки корня, а затем используйте угловую шлифовальную машину для шлифовки до появления металлического блеска (если температура температура ремонтного сварного шва ниже 100°C, повторно нагрейте), а затем приступайте к сварке.

3. После сварки используйте алюмосиликатную вату или асбест для изоляции сварного шва на ≥2 часов.

4. На всякий случай проведите ультразвуковой контроль отремонтированного участка.