Холодные трещины при сварке Факторы, влияющие на образование холодных трещин

1. Структурныйфактор- наличие в структуремартенситаили игольчатогобейнита. Ориентировочно минимальная доля мартенсита в структуре перлитных сталей, при которой возможно образование холодных трещин, составляет 25-30%.

2. Силовой фактор- высокий уровень остаточных растягивающих напряжений в сварном соединении- _ост, определяемый жесткостью сварной конструкции, режимом сварки, термическим циклом сварки и другими причинами.

3. Водородныйфактор- содержание и распределение водорода в металле сварного соединения после сварки. Водород наиболее заметно снижает сопротивляемость стали холодным трещинам в случае образования в сварных соединениях структуры низкоуглеродистого мартенсита (20Х13),бейнита(14Х2ГМР) или смешанной бейнитно- мартенситной структуры. При структуре среднеуглеродистого мартенсита (35ХГСН2А, 40ХГС, 30Х13) влияние водорода незначительно или практически отсутствует.

Отличительные признаки образования холодных трещин

1. Холодные трещины чаще образуются в околошовной зоне (ОШЗ), чем в металле шва,

1. Продольные трещины в ОШЗ типа «откол»

2. Продольные трещина по линии сплавления типа «отрыв»

3. Поперечные трещины в ОШЗ типа «частокол»

4. Подваликовые трещины в ОШЗ

5. Продольная трещина в металле шва

6. Поперечная трещина в металле шва

7. Внутренняя трещина в металле шва

Так как для предупреждения горячих трещин в металле шва сварка сталей с повышенным содержанием углерода производится низкоуглеродистой сварочной проволокой (Св-08, Св-08ГС и др.), то содержание углерода в шве значительно меньше, чем в ОШЗ. Металл шва поэтому менее склонен к закалке. В металле шва реже образуется мартенсит и бейнит. Образование холодных трещин в металле шва возможно в тех случаях, когда в шве образуются закалочные структуры: мартенсит и бейнит.

2. Холодные трещины образуются непосредственно после окончания сварки при охлаждении металла ниже 200-100 ^оС, а также после полного охлаждения сварного соединения в течении нескольких суток ( обычно до 2-х суток).

3. Холодные трещины чаще всего развиваются прерывисто (скачкооборазно). Если в сварном соединении накопилась большая энергия упругой деформации, то после начального периода замедленного развития холодная трещина растет мгновенно (взрывообразно) и со значительным звуковым и механическим эффектом распространяется на все сечение соединения.

4. Поверхность излома холодных трещин блестящая, без следов высокотемпературного окисления (как у горячих трещин).

5. Траектория холодных трещин более прямолинейная, не извилистая как у горячих трещин. На шлифах видно, что холодная трещина проходит прямолинейно как по границам зерен, так и по зерну. Горячие трещины проходят только по границам зерен, поэтому они более извилистые.

Методы оценки сопротивляемости сталей образованию холодных трещин

1. Оценка с помощью технологических проб

1.1. Качественные технологические пробы.

Крестовая проба	Проба CTS

1.2. Количественные пробы.

Каждая из качественных проб может быть переведена в разряд количественных. За критерий количественной оценки принимается температура предварительного подогрева или соответствующая ей скорость охлаждения, при которых не образуется холодных трещин.

- толстый лист

- тонкий лист

Т₀,^оС – температура подогрева, чем она больше, тем меньше скорость охлажденияW_охл., тем меньше образуется мартенсита.

Т0,оС	1 техн. вариант	2 техн. вариант	Wохл,оС/c
20	холодные трещины	холодные трещины	W1
50	холодные трещины	холодные трещины	W2
100	холодные трещины	холодные трещины	W3
150	холодные трещины	нет	W4
200	холодные трещины	нет	W5
250	нет	нет	W6
300	нет	нет	W7

1 технологический вариант

требуемая Т₀=250^оС

допускаемая W_охл.=W_д=W₆

2 технологический вариант

требуемая Т₀=150^оС

допускаемая W_охл.=W_д=W₄

W₁>W₄>W₆>W₇

При сварке по 1 технологическому варианту больше склонность к образованию холодных трещин, так как для их предупреждения требуется более высокая температура подогрева и допускается меньшая скорость охлаждения, чем во 2 варианте: W₆<W_4..

Поэтому, чем меньше допускаемая скорость охлаждения при сварке технологических проб, тем больше склонность к образованию холодных трещин.

В справочниках по сварке приводятся значения допустимых скоростей охлаждения при сварке крестовой пробы W_{д (кр.пр.)}и пробы СТS-W_д(cтs):

Сталь 40Х W_д(cтs)=5,5^оС/сW_{д (кр.пр.)}= 2,5^оС/с

Сталь 23Г W_д(cтs)=17^оС/сW_{д (кр.пр.)}= 6^оС/с

Сталь 23Г менее склонна к холодным трещинам, чем 40Х