1) Величиной и характером напряжений и деформаций, возникающих вследствие неравномерного нагрева, фазовых и структурных превращений в металле;

2) Свойствами (главным образом пластичностью) металла в температурном интервале образования холодных трещин.

Насыщение металла сварного соединения водородом способствует образованию трещин, так как отрицательно влияет как на первый, так и на второй фактор.

Методы оценки сопротивляемости металла сварных соеди­нений образованию холодных трещин.

Методы оценки сопро­тивляемости образованию холодных трещин подразделяют на расчетные и экспериментальные.

Расчетные методы позволяют оценивать склонность к образо­ванию холодных трещин по химическому составу стали без испы­тания сварных соединений.

Широкое применение имеют парамет­рические соотношения, полученные статистической обработкой экспериментальных данных. Они связывают выходные параметры (показатель склонности к трещинам) с входными параметрами (химическим составом, режимом сварки и др.) без анализа физиче­ских процессов в металлах при сварке, обусловливающих образо­вание холодных трещин. Поэтому их применение ограничено об­ластью, в пределах которой изменяли входные параметры при проведении экспериментов. При этом часто не учитывается все многообразие факторов, влияющих на образование холодных тре­щин, в том числе и существенно значимых.

Рассмотрим параметрические уравнения, которые используют­ся в настоящее время применительно к углеродистым и низколе­гированным сталям. Различными исследователями предложено несколько соотношений для расчета эквивалента углерода (в про­центах):

1 ) Британской исследовательской академией сварки (BWRA), 1964 г.:

2) Международным институтом сварки (МИС), 1967 г. (Европейский стандарт. Рекомендации по сварке металлических материалов (EN 1011-2:2001)):

3) по ГОСТ 27772-88:

где символы элементов С, Si,..., Р означают их содержание, %.

Принято для сталей оценивать степень потенциальной возможности образования холодных трещин в зависимости от значений Сэкв (по ГОСТ 27772-88):

1-я группа сталей (Сэкв < 0,35 %) - сталь не склонна к образованию холодных трещин при сварке;

2-я группа сталей (Сэкв = 0,35...0,6 %) - при определенных конструктивно-технологических условиях возможно образование холодных трещин;

3-я группа сталей (Сэкв > 0,6 %) - высокая вероятность образования холодных трещин; сварка выполняется со специальными технологическими мероприятиями.

Эквивалент углерода С_экв является обобщенным параметром состава стали, характеризующим ее прокаливаемость. Если значе­ние С_экв > 0,35 %, то при сварке становится возможным образова­ние закалочных структур в металле сварного соединения, что при условии насыщения металла водородом и высоких сварочных на­пряжениях может привести к образованию холодных трещин. Зна­чение С_экв вне связи с этими условиями не может служить показа­телем сопротивляемости сварного соединения образованию хо­лодных трещин.

Расчет стойкости против образования холодных трещин для сварных соединений углеродистых и легированных сталей может быть выполнен с использованием инженерного программного комплекса (ИПК) «Свариваемость легированных сталей», разрабо­танного в МГТУ им. Н.Э. Баумана. С помощью этого комплекса выполняется анализ физических процессов в металлах при сварке, обусловливающих образование трещин. В этом случае использу­ются концептуальные физические модели процесса разрушения при образовании трещин, аналитические зависимости законов металлофизики, регрессионные уравнения, описывающие характе­ристики и константы материалов на основе статистической обра­ботки опытных данных. Такие расчетные методы имеют более универсальный характер, чем параметрические уравнения, и по­зволяют учитывать достаточно широкий ряд металлургических, технологических и геометрических факторов. Выполнение расче­тов производится с помощью компьютерных средств.

ПУТИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН

Способы предотвращения холодных трещин в сварных соединениях направлены на уменьшение или устранение отрицательного действия основных факторов (обусловливающих их образование) путем: