Τύποι και βασικά χαρακτηριστικά των ρωγμών συγκόλλησης σε ανθεκτικές στη φθορά των πλακών χάλυβα

Με την ανάπτυξη βιομηχανιών όπως ο χάλυβας, η πετροχημική, η ναυπηγική και η ηλεκτρική ενέργεια, η δομή συγκόλλησης τείνει να είναι μεγάλης κλίμακας, μεγάλης χωρητικότητας και υψηλής παραμέτρου, ενώ μερικοί εξακολουθούν να εργάζονται σε χαμηλή θερμοκρασία, κρυογονικό, διαβρωτικό μέσο και άλλα περιβάλλοντα.
Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο χάλυβες υψηλής αντοχής χαμηλής κράματος, μεσαίου και υψηλού κράματος, χάλυβες υπερ-αντοχής και διάφορα υλικά κράματος. Ωστόσο, με την εφαρμογή αυτών των τύπων χάλυβα και κραμάτων, πολλά νέα προβλήματα έχουν επιτευχθεί στην παραγωγή συγκόλλησης, μεταξύ των οποίων οι ρωγμές συγκόλλησης είναι πιο συνηθισμένες και πολύ σοβαρές. Οι ρωγμές εμφανίζονται μερικές φορές κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, και μερικές φορές κατά τη διάρκεια της τοποθέτησης ή της λειτουργίας και είναι λεγόμενες καθυστερημένες ρωγμές. Τέτοιες ρωγμές είναι ακόμη πιο επιβλαβείς επειδή δεν μπορούν να ανιχνευθούν κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Υπάρχουν πολλά είδη ρωγμών που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης. Σύμφωνα με τη φύση των ρωγμών, οι ρωγμές συγκόλλησης των ανθεκτικών στη φθορά των πλακών χάλυβα μπορούν να χωριστούν περίπου στις ακόλουθες πέντε κατηγορίες:
1.
Οι καυτές ρωγμές παράγονται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, έτσι ονομάζονται καυτές ρωγμές. Σύμφωνα με τη σύνθεση της ανθεκτικής στη φθορά της πλάκας, το σχήμα, η ζώνη θερμοκρασίας και ο κύριος λόγος των θερμικών ρωγμών είναι επίσης διαφορετικοί. Επομένως, οι θερμικές ρωγμές χωρίζονται σε τρεις τύπους: ρωγμές κρυστάλλωσης, ρωγμές υγροποίησης και πολυγωνικές ρωγμές.
1) κρυσταλλικές ρωγμές
Στο μεταγενέστερο στάδιο της κρυστάλλωσης, η υγρή μεμβράνη που σχηματίζεται από την ευτηκτική χαμηλής χωρητικότητας αποδυναμώνει τη σύνδεση μεταξύ των κόκκων και οι ρωγμές εμφανίζονται κάτω από τη δράση του στρες εφελκυσμού.
Εμφανίζεται κυρίως σε συγκολλήσεις ανθρακούχου χάλυβα και χάλυβα χαμηλού κράματος που περιέχει περισσότερες ακαθαρσίες (υψηλή σε θείο, φωσφόρο, σίδηρο, άνθρακα και πυρίτιο) και συγκολλήσεις μονοφασικού ωστενιτικού χάλυβα, κράματα με βάση το νικέλιο και ορισμένα κράματα αλουμινίου. Σε μεμονωμένες περιπτώσεις, οι ρωγμές κρυστάλλωσης μπορούν επίσης να εμφανιστούν στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
2) ρωγμές υγροποίησης υψηλής θερμοκρασίας
Κάτω από τη δράση της θερμοκρασίας αιχμής του κύκλου θερμότητας συγκόλλησης, εμφανίζεται η ανάκτηση μεταξύ της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα και των στρωμάτων της συγκόλλησης πολλαπλών στρώσεων και δημιουργούνται ρωγμές κάτω από τη δράση του στρες.
Εμφανίζεται κυρίως σε χάλυβα υψηλής αντοχής που περιέχει χρωμίου-νικέλ, ωστενιτικό χάλυβα και μερικά κράματα με βάση το νικέλιο κοντά στη ραφή ή μεταξύ στρώσεων συγκόλλησης πολλαπλών στρώσεων. Όταν το θείο, ο φωσφόρος και ο άνθρακας πυριτίου στο βασικό μέταλλο και το σύρμα συγκόλλησης είναι υψηλά, η τάση των ρωγμών υγροποίησης θα αυξηθεί σημαντικά.
3) Πολυμετρικές ρωγμές
Το μέτωπο στερεοποιημένης κρυστάλλωσης, κάτω από τη δράση της υψηλής θερμοκρασίας και του στρες, τα ελαττώματα του πλέγματος κινούνται και συγκεντρώνονται για να σχηματίσουν ένα δευτερεύον όριο, το οποίο βρίσκεται σε χαμηλή πλαστική κατάσταση σε υψηλή θερμοκρασία και δημιουργούνται ρωγμές υπό τάση. Οι πολυμερές ρωγμές εμφανίζονται κυρίως στις συγκολλήσεις καθαρών μετάλλων ή μονο φάσης ωστενιτικών κραμάτων ή στην περιοχή κοντά σε-seam, η οποία ανήκει στον τύπο των καυτών ρωγμών.
2. Επαναπροσδιορισμός
Για τους χάλυβες με δομές συγκολλημένων πυκνών πλακών και που περιέχουν ορισμένα στοιχεία κράματος ενίσχυσης της βροχόπτωσης, κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας ή της υπηρεσίας ανακούφισης του στρες σε μια ορισμένη θερμοκρασία, οι ρωγμές που εμφανίζονται στα χονδροειδή μέρη της ζώνης συγκόλλησης που επηρεάζονται από τη θερμότητα ονομάζονται ρωγμές επαναθέρμανσης. Οι ρωγμές επαναθέρμανσης εμφανίζονται κυρίως στα χονδροειδή μέρη της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα συγκόλλησης του χάλυβα υψηλής αντοχής χαμηλής αντίθεσης, από μαργαριτικό ανθεκτικό στη θερμότητα, ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα και ορισμένα κράματα με βάση το νικέλιο.
3. Ψυχρή ρωγμή
Η κρύα ρωγμή είναι ένα είδος ρωγμής που είναι πιο συνηθισμένο στη συγκόλληση και παράγεται μετά από ψύξη σε χαμηλότερη θερμοκρασία μετά τη συγκόλληση. Οι κρύες ρωγμές εμφανίζονται κυρίως στη ζώνη που επηρεάζεται από τη συγκόλληση με χαμηλό χάλυβα κράματος, μεσαίου κράματος, μεσαίου άνθρακα και υψηλού ανθρακούχου χάλυβα. Σε μεμονωμένες περιπτώσεις, όπως ο χάλυβας υψηλής αντοχής συγκόλλησης ή ορισμένα κράματα τιτανίου, εμφανίζονται επίσης κρύες ρωγμές στο μέταλλο συγκόλλησης.
Σύμφωνα με τον τύπο και τη δομή του χάλυβα που συγκολλείται, υπάρχουν διαφορετικοί τύποι κρύων ρωγμών, οι οποίες μπορούν να χωριστούν περίπου στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες:
1) καθυστερημένη ρωγμή
Πρόκειται για μια κοινή μορφή κρύων ρωγμών και το κύριο χαρακτηριστικό της είναι ότι δεν εμφανίζεται αμέσως μετά τη συγκόλληση, αλλά έχει μια γενική περίοδο επώασης και είναι μια ρωγμή με καθυστερημένα χαρακτηριστικά που παράγονται κάτω από τη συνδυασμένη δράση της σκληρυμένης δομής, του υδρογόνου και του στρες συγκράτησης.
2)
Αυτό το είδος ρωγμής βασικά δεν έχει φαινόμενο καθυστέρησης και βρίσκεται αμέσως μετά τη συγκόλληση. Μερικές φορές εμφανίζεται στη συγκόλληση και μερικές φορές εμφανίζεται στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα. Υπάρχουν κυρίως σκληρυνόμενες δομές και ρωγμές που παράγονται κάτω από το στρες συγκόλλησης.
3) χαμηλές πλαστικές ρωγμές εύθραυστων
Για ορισμένα υλικά με χαμηλή πλαστικότητα, όταν το υλικό ψύχεται σε χαμηλή θερμοκρασία, το στέλεχος που προκαλείται από τη δύναμη συρρίκνωσης υπερβαίνει το πλαστικό απόθεμα του ίδιου του υλικού ή η ρωγμή συμβαίνει όταν το υλικό γίνεται εύθραυστο. Δεδομένου ότι παράγεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία, είναι επίσης μια άλλη μορφή ψυχρής ρωγμής, αλλά δεν υπάρχει φαινόμενο καθυστέρησης.
4.
Στη διαδικασία κατασκευής πλατφορμών παραγωγής πετρελαίου μεγάλης κλίμακας και δοχεία πίεσης με παχύ τοίχωμα, οι ρωγμές βημάτων παράλληλα με την κατεύθυνση κύλισης εμφανίζονται μερικές φορές, το λεγόμενο ελασματοειδές σχίσιμο.
Οφείλεται κυρίως στην παρουσία στρωματοποιημένων εγκλεισμάτων (κατά μήκος της κατεύθυνσης κύλισης) μέσα στην πλάκα χάλυβα και το στρες κάθετα προς την κατεύθυνση κύλισης που παράγεται κατά τη συγκόλληση, με αποτέλεσμα ένα σχισμένο σχισμένο "βήμα".
5.
Ορισμένες συγκολλημένες δομές (όπως δοχεία και σωλήνες) καθυστερούν τις ρωγμές που παράγονται κάτω από τη συνδυασμένη δράση των διαβρωτικών μέσων και του στρες. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάσπαση της διάβρωσης του στρες περιλαμβάνουν το υλικό της δομής, τον τύπο διαβρωτικού μέσου, το σχήμα της δομής, τη διαδικασία κατασκευής και συγκόλλησης, το υλικό συγκόλλησης και τον βαθμό ανακούφισης του στρες. Η διάβρωση του στρες συμβαίνει κατά τη διάρκεια της υπηρεσίας.