Introdução a vários tipos de rachaduras de soldagem

As trincas de soldagem por sua natureza em pontos podem ser divididas em trincas a quente, trincas de reaquecimento, trincas a frio, rasgos laminados e assim por diante. A seguir são apresentadas apenas as causas das diversas fissuras, características e métodos de prevenção para elaboração específica.
1. Rachaduras térmicas
É produzido em altas temperaturas durante a soldagem, o chamado trincamento térmico, que é caracterizado por trincas ao longo dos limites originais dos grãos da austenita. De acordo com o material do metal de solda (aço de baixa liga e alta resistência, aço inoxidável, ferro fundido, ligas de alumínio e alguns metais especiais, etc.), a forma de fissuração térmica, a faixa de temperatura e o principal motivo também são diferentes. Atualmente, as fissuras térmicas são divididas em três categorias principais, como fissuras de cristalização, fissuras de liquefação e fissuras multilaterais.
(1) trincas de cristalização são produzidas principalmente em aço carbono contendo mais impurezas, solda de aço de baixa liga (contendo S, P, C, Si é alto) e aço austenítico monofásico, ligas à base de níquel e algumas soldas de liga de alumínio. Esta fissura está no processo de cristalização da soldagem, nas proximidades da linha de fase sólida, devido à solidificação da contração do metal, o metal líquido residual é insuficiente, não pode ser adicionado em tempo hábil, sob a ação do estresse ocorre ao longo da quebra do cristal.
As medidas preventivas são: em fatores metalúrgicos, ajuste adequado da composição do metal de solda, encurtar a faixa de zona de temperatura frágil para controlar a solda em enxofre, fósforo, carbono e outras impurezas prejudiciais; refinar o grão do metal de solda, ou seja, a adição adequada de elementos como Mo, V, Ti, Nb, etc.; em termos de tecnologia, pode ser pré-aquecido antes da soldagem, controlar a linha de energia, reduzir as restrições das juntas e outros aspectos de prevenção e controle.
(2) A trinca de liquefação da zona próxima à costura é um tipo de microfissura que racha ao longo do limite do grão da austenita, que é de tamanho muito pequeno e ocorre na zona próxima à costura da ZTA ou da camada intermediária. Sua causa geralmente é devida à soldagem perto do metal da área de costura ou do metal da camada intermediária de solda, em altas temperaturas, de modo que essas regiões dos limites de grão da austenita nos constituintes eutéticos de baixo ponto de fusão sejam fundidas novamente, sob a ação da tensão de tração ao longo da camada intergranular da austenita. rachaduras e formação de rachaduras de liquefação.
Este tipo de medidas de prevenção e controle de fissuras e fissuras de cristalização são basicamente as mesmas. Especialmente na metalurgia, na medida do possível, reduzir o teor de enxofre, fósforo, silício, boro e outros elementos constituintes eutéticos de baixo ponto de fusão é muito eficaz; no processo, você pode reduzir a energia da linha, reduzir a concavidade da linha de fusão da poça de fusão.
(3) As fissuras de poligonização são causadas por uma plasticidade muito baixa a altas temperaturas durante a formação da poligonização. Esta fissura não é comum, e suas medidas de prevenção e controle podem ser adicionadas à solda para melhorar a energia de excitação de poligonização de elementos como Mo, W, Ti, etc.
2. Reaquecimento de fissuras
Geralmente ocorre em alguns elementos contendo elementos de reforço por precipitação de aço e ligas de alta temperatura (incluindo aço de baixa liga e alta resistência, aço perlítico resistente ao calor, ligas de alta temperatura reforçadas por precipitação, bem como alguns aços inoxidáveis ​​austeníticos), eles não encontraram rachaduras após a soldagem, mas no processo de tratamento térmico rachaduras. As trincas de reaquecimento surgem na zona afetada pelo calor da solda das partes do cristal grosso superaquecido, cuja direção é ao longo da linha de fusão da extensão do limite do grão do cristal grosso da austenita.
Prevenção e controle de trincas por reaquecimento a partir da seleção de materiais, você pode escolher aço de grão fino. Em termos de processo, escolha uma energia de linha menor, escolha uma temperatura de pré-aquecimento mais alta e com as medidas de calor posteriores, escolha um material de soldagem de baixa correspondência para evitar concentração de tensão.
3. Rachadura fria
Ocorre principalmente em zonas afetadas pelo calor de soldagem de aço de alto e médio carbono, baixa e média liga, mas alguns metais, como alguns aços de ultra-alta resistência, titânio e ligas de titânio, etc. Em geral, a tendência de endurecimento do tipo de aço, o teor de hidrogênio e a distribuição das juntas soldadas, bem como as juntas estão sujeitas ao estado de tensão confinante são os três principais fatores da soldagem de aço de alta resistência para produzir trincas a frio. A organização martensítica formada após a soldagem sob a ação do hidrogênio elementar, juntamente com a tensão de tração, formam-se trincas a frio. Sua formação geralmente é através do cristal ou ao longo do cristal. As trincas a frio são geralmente categorizadas como trincas na base, trincas sob solda e trincas na raiz.
A prevenção e o controle de trincas a frio podem ser provenientes da composição química da peça, da escolha dos materiais de soldagem e das medidas do processo em três aspectos. Deve-se tentar escolher materiais com menor equivalente de carbono; os consumíveis de soldagem devem ser selecionados com eletrodos de baixo hidrogênio, as soldas devem ser combinadas com baixa resistência, para alta tendência de trincas a frio do material também podem ser selecionados consumíveis de soldagem austeníticos; O controle razoável da energia da linha, pré-aquecimento e tratamento pós-térmico é prevenir e controlar a fissuração a frio das medidas do processo.
Na produção de soldagem devido ao uso de aço, materiais de soldagem, diferentes tipos de estruturas, aço, bem como construção de diferentes condições específicas, pode haver uma variedade de formas de trincas a frio. No entanto, a principal coisa frequentemente encontrada na produção é a fissuração retardada.

Existem três formas de fissuração retardada:
(1) Trincas na ponta da solda - Este tipo de trinca se origina na junção do metal base e da solda, e há uma área óbvia de concentração de tensão. A direção da trinca é muitas vezes paralela ao canal de solda, geralmente começando da superfície da ponta da solda até a profundidade do material original.
(2) Rachaduras sob o canal de solda - esta trinca ocorre frequentemente na tendência de endurecimento, maior teor de hidrogênio da zona afetada pelo calor da solda. Geralmente a direção da fissura é paralela à linha de fusão.
(3) trinca raiz - esta trinca é uma forma mais comum de trinca retardada, ocorre principalmente no caso de maior teor de hidrogênio e temperatura de pré-aquecimento insuficiente. Este tipo de trinca é semelhante às trincas de solda e se origina na parte da solda onde a concentração de tensão é maior na raiz da solda. Rachaduras de raiz podem ocorrer na seção de grãos grossos da zona afetada pelo calor ou no metal de solda.
A tendência de endurecimento do tipo de aço, o teor de hidrogênio da junta soldada e sua distribuição, bem como o estado da junta submetida à tensão de confinamento são os três principais fatores que produzem trincas a frio na soldagem de aço de alta resistência. Estes três factores estão inter-relacionados e reforçam-se mutuamente sob certas condições.
A tendência de endurecimento do tipo de aço é determinada principalmente pela composição química, espessura da placa, processo de soldagem e condições de resfriamento. Durante a soldagem, quanto maior a tendência de endurecimento do tipo de aço, maior a probabilidade de produzir trincas. Por que o endurecimento do aço causa rachaduras? Pode ser resumido nos dois aspectos a seguir.
a: a formação de organização de martensita dura e quebradiça - martensita é carbono em ɑ solução sólida supersaturada de ferro, átomos de carbono com átomos intersticiais existem na rede, de modo que os átomos de ferro se desviam da posição de equilíbrio, a rede sofre uma grande aberração, resultando em a organização em um estado endurecido. Especialmente em condições de soldagem, perto da área de costura a temperatura de aquecimento é muito alta, de modo que o crescimento do grão de austenita ocorre seriamente, quando o resfriamento rápido, a austenita grossa será transformada em martensita grossa. A partir da teoria da resistência dos metais pode-se saber que a martensita é uma organização frágil e dura, a ocorrência de fratura consumirá menos energia, portanto, em juntas soldadas com presença de martensita, as trincas são fáceis de formar e expandir.
b: O endurecimento formará mais defeitos de rede - Um grande número de defeitos de rede é formado quando o metal é submetido a condições de desequilíbrio térmico. Esses defeitos de rede são principalmente vagas e deslocamentos. Com o aumento da tensão térmica na zona afetada pelo calor soldado, sob as condições de tensão e desequilíbrio térmico, tanto as vagas quanto os deslocamentos se moverão e se acumularão, e quando sua concentração atingir um determinado valor crítico, uma fonte de trinca será formada. Sob a ação contínua do estresse, a expansão ocorrerá continuamente e formará fissuras macroscópicas.
O hidrogênio é um dos importantes fatores causadores de trincas a frio na soldagem de aços de alta resistência, e possui a característica de atraso, portanto, em muitas literaturas a trinca retardada causada pelo hidrogênio é chamada de “craqueamento de hidrogênio”. Estudos experimentais comprovaram que quanto maior o teor de hidrogênio das juntas soldadas de aço de alta resistência, maior a suscetibilidade à trinca, quando o teor local de hidrogênio atinge um determinado valor crítico, fissuras começarão a aparecer, e esse valor é chamado de hidrogênio crítico conteúdo de fissuras [H]cr.
Vários valores de craqueamento a frio do aço [H] cr são diferentes, estão relacionados à composição química do aço, aço, temperatura de pré-aquecimento e condições de resfriamento.
1: Durante a soldagem, a umidade no material de soldagem, ferrugem e óleo no chanfro da soldagem e a umidade ambiente são causas de enriquecimento de hidrogênio na solda. Geralmente a quantidade de hidrogênio no material de base e no fio é muito pequena, enquanto a umidade na camada de fluxo do eletrodo e a umidade no ar não podem ser ignoradas e se tornam a principal fonte de enriquecimento de hidrogênio.
2: O hidrogênio em diferentes organizações metálicas na solubilidade e na capacidade de difusão é diferente, o hidrogênio na solubilidade da austenita é muito maior que a solubilidade da ferrita. Portanto, ao soldar a transição de austenita para ferrita, a solubilidade do hidrogênio ocorre uma queda repentina. Ao mesmo tempo, a taxa de difusão do hidrogênio é oposta, da transição da austenita para a ferrita aumentou repentinamente.
Soldagem em altas temperaturas, haverá grande quantidade de hidrogênio dissolvido na poça fundida, no posterior processo de resfriamento e solidificação, devido à queda acentuada da solubilidade, o hidrogênio tenta escapar, mas por causa do resfriamento é muito rápido, de modo que o hidrogênio demore muito para escapar e seja retido no metal de solda na formação de hidrogênio de difusão.

4. Rasgo laminar
É uma fissuração interna de baixa temperatura. Limitada ao metal base da chapa espessa ou zona termicamente afetada da solda, ocorrendo principalmente nas juntas do tipo “L”, “T”, “+”. Definido como chapa de aço grossa laminada ao longo da espessura da direção da plasticidade não é suficiente para suportar a direção da tensão de contração de soldagem e ocorreu no metal base de uma trinca a frio escalonada. Geralmente devido à chapa de aço espessa no processo de laminação, algumas inclusões não metálicas dentro do aço laminado paralelamente à direção de laminação das inclusões da banda, essas inclusões causadas pela chapa de aço nas propriedades mecânicas da condutividade de cada uma. A prevenção e o controle do rasgo laminar na seleção dos materiais podem ser selecionados desde o aço refinado, ou seja, a seleção de z ao alto desempenho da chapa de aço, você também pode melhorar a forma do projeto da junta, para evitar soldagem unilateral, ou para mantenha z ao lado da tensão fora do chanfro.
O rasgo laminar e a trinca a frio são diferentes, produzem e o nível de resistência do aço não tem nada a ver, principalmente com a quantidade de inclusões no aço e a distribuição da morfologia. Placas de aço espessas geralmente laminadas, como aço de baixo carbono, aço de baixa liga e alta resistência e até mesmo placas de liga de alumínio aparecerão no rasgo laminar. De acordo com a localização do rasgo laminar pode ser dividido em três categorias:
A primeira categoria é a formação de ruptura laminar induzida por trincas a frio na ponta ou raiz da solda na zona de soldagem afetada pelo calor.
A segunda categoria é a zona afetada pelo calor da soldagem ao longo da fissuração das inclusões, é o rasgo laminar de engenharia mais comum.
A terceira categoria está longe da zona afetada pelo calor no material de base ao longo da fissuração das inclusões, geralmente mais na estrutura de placa espessa com mais inclusões de flocos de MnS.
Morfologia do rasgo laminar e inclusões do tipo, forma, distribuição, bem como localização de relacionamento próximo. Quando a direção de laminação ao longo das inclusões escamosas de MnS é dominante, o rompimento laminar tem um passo claro, quando as inclusões de silicato são dominantes em linha reta, como as inclusões de Al são dominantes em um passo irregular.

Soldagem de estrutura de placa espessa, especialmente juntas tipo T e angulares, nas condições rígidas e restritas, a contração da solda será na direção da espessura do material de base para produzir muita tensão de tração e deformação, quando a deformação excede o plástico capacidade de deformação do metal base, as inclusões e a matriz metálica serão separadas da matriz metálica e ocorrerá microfissuração, na tensão continua a desempenhar o papel de ponta de trinca ao longo do plano de expansão das inclusões estão localizadas, a formação de a chamada "plataforma".
Existem muitos fatores que afetam o rompimento laminar, principalmente nos seguintes aspectos:
1: inclusões não metálicas do tipo, quantidade e distribuição da morfologia são a causa essencial do rompimento laminar, é causada pela anisotropia do aço, propriedades mecânicas das diferenças fundamentais.
2: Tensão de confinamento na direção Z, estruturas soldadas de paredes espessas no processo de soldagem para suportar diferentes tensões de confinamento na direção Z, tensão residual pós-soldagem e carga, são causadas pelas condições mecânicas de rasgo laminar.
3: Acredita-se geralmente que o efeito do hidrogênio esteja na vizinhança da zona afetada pelo calor, induzido pelo craqueamento a frio para se tornar um rasgo laminar, o hidrogênio é um importante fator de influência.
Como o impacto do rompimento laminar é muito grande, os danos também são muito graves, por isso é necessário avaliar a suscetibilidade do aço ao rompimento laminar antes da construção.
Os métodos de avaliação comumente usados ​​são o encolhimento da seção de tração na direção Z e o método de tensão crítica na direção Z do pino. Para evitar o rasgo laminar, o encolhimento da seção não deve ser inferior a 15%, geralmente espero que=15 ~ 20% seja apropriado, quando 25%, que o rasgo antilaminar seja excelente.
Para evitar o rompimento laminar, medidas devem ser tomadas principalmente nos seguintes aspectos:
Primeiro, os métodos de dessulfurização de ferro amplamente utilizados no refino de aço e a desgaseificação a vácuo podem ser fundidos a partir do teor de enxofre de apenas {{0}},003 ~ 0,005% de aço com teor de enxofre ultrabaixo, seu encolhimento de seção ( Direção Z) pode atingir 23 ~ 25%.
Em segundo lugar, controlar a forma das inclusões de sulfeto é transformar o MnS em outros elementos de sulfeto, de modo que seja difícil alongar na laminação a quente, reduzindo assim a anisotropia. Atualmente, os elementos adicionados amplamente utilizados são o cálcio e os elementos de terras raras. Com o tratamento acima, o aço pode ser fabricado com uma contração da seção na direção Z de 50 a 70% para resistir ao rasgo da placa de aço laminada.
Em terceiro lugar, do ponto de vista da prevenção do rasgo laminar, o processo de projeto e construção visa principalmente evitar tensões na direção Z e concentração de tensões, e as medidas específicas são referidas no exemplo a seguir:
(1) deve tentar evitar a solda unilateral, em vez da solda bilateral pode aliviar o estado de tensão da zona raiz da solda, a fim de evitar a concentração de tensão.
(2) O uso de soldas de ângulo simétricas com menos soldagem em vez de soldar uma grande quantidade de solda completa através da solda, de modo a não produzir tensão excessiva.
(3) O chanfro deve ser feito no lado sujeito à tensão na direção Z.
(4) Para juntas do tipo T, uma camada de material de soldagem de baixa resistência pode ser pré-empilhada na placa cruzada para evitar rachaduras na raiz da solda e também moderar a tensão de soldagem.
(5) Para evitar o rasgo laminar causado pela fissuração a frio, algumas medidas para prevenir a fissuração a frio devem ser adotadas, tanto quanto possível, como reduzir a quantidade de hidrogênio, aumentar o pré-aquecimento e controlar a temperatura intercamada.