Дефекты в сварных соединениях

4.7. Дефекты в сварных соединениях. Возникновение горячих и холодных трещин. Методы их устранения.

 Ряд сталей, цветных и тугоплавких металлов и сплавов обладают понижен­ной свариваемостью, которая проявля­ется в изменении механических и фи­зико-химических свойств металла в зо­не сварного соединения по сравнению с основным металлом и образовании дефектов в виде трещин, пор и т. Прочность и твердость шва при сварке сплавов, как правило, ниже, чем у основного металла. Это объясняется тем, что для предотвращения трещин шов часто выполняют менее легирован­ными материалами, чем основной ме­талл. Пониженная пластичность шва может быть обусловлена крупнокристаллитной литой структурой и повы­шенным содержанием газов.

В зоне термического влияния (з. т. в.), т. е. на участке основного металла, прилегающего к шву, под действием нагрева происходят фазовые и струк­турные превращения: оплавление гра­ниц зерен; укрупнение зерен; в сплавах с полиморфными превращениями об­разование структурных составляющих закалочного типа и др. Характер и за­вершенность превращений, помимо со­става сплавов, определяется сварочным термическим циклом, т. е. зависимо­стью температуры от времени. Свароч­ный термический цикл характеризуется скоростью и максимальной температу­рой нагрева и скоростью охлаждения. В результате фазовых превращений, например в з. т. в., легированных ста­лей возможно существенное повышение твердости и снижение пластичности.

Наиболее опасным проявлением по­ниженной свариваемости является об­разование горячих и холодных трещин в шве и з. т. в. Причины возникновения трещин — снижение пла­стичности и прочности как в процессе кристаллизации шва (горячие трещи­ны), так и в послесварочный период вследствие полиморфных превращений и насыщения газами (холодные трещины) и развитие сварочных деформаций и напряжений.

Горячие трещины образуются в период кристаллизации сварного шва, когда металл находится в двухфазном твердожидком состоянии. В этом состоянии металл имеет очень малые пластич­ность и прочность. В результате раз­вития внутренних сварочных деформа­ций растяжения возможно разрушение по незатвердевшим жидким прослойкам между кристаллитами. Как правило, горячие трещины образуются вдоль оси сварных швов в зоне стыка столбчатых кристаллитов, где завершается кристал­лизация шва. Склонность к горячим трещинам повышается при наличии в металле шва вредных примесей, которые обладают повышен­ной способностью к ликвации и об­разованию легкоплавких соединений. Последняя равносильна увеличению ин­тервала кристаллизации, т. е. времени пребывания металла в двухфазном со­стоянии.

Холодные трещины чаще всего воз­никают в з. т. в. после полного затвер­девания сварного шва в период окон­чания охлаждения или последующего вылеживания сварной конструкции в те­чение нескольких суток. Холодные трещины харак­терны для сплавов, претерпевающих при сварке закалку, усиленный рост зерна, повышенное насыщение газами, особенно водородом. Эти процессы приводят к снижению прочности и пла­стичности металла, т. е. его охрупчиванию. Если сварочные напряжения пре­вышают прочность металла в указан­ном состоянии, то образуются холод­ные трещины.