
Zachodzące pod wpływem cyklu cieplnego spawania zmiany struktury oraz zmiany stanów naprężenia i odkształceń wywierają istotny wpływ na powstawanie pęknięć spawalniczych.
W tym artykule zatrzymamy się przy pęknięciach gorących, inaczej zwanych krystalizacyjnych lub nad solidusowych, które powstają w momencie krystalizacji spoiny w wysokich temperaturach, czyli powstają w metalu spoiny, rzadziej w strefie wpływu ciepła (SWC). Powstają one w obszarach likwidusu, czyli linii lub obszaru na wykresie fazowym, na której zaczyna się przemiana cieczy w ciało stałe. Koniec tej przemiany określa solidus. [1] [2] [3]
Pęknięcia gorące najczęściej występują w ściegach graniowych spoiny, lecz często dochodzą do powierzchni spoiny i widoczne są po usunięciu żużla spawalniczego. Pęknięcia gorące przyczyniają się do obniżenia wytrzymałości zmęczeniowej złącza. Występują głownie przy spawaniu łukiem krytym (SAW) stali węglowo -manganowej [1].
Głównym pierwiastkiem, który wpływa na pękanie gorące jest siarka. Siarka rozpuszcza się w żelazie tworząc siarczek żelaza FeS o temperaturze topnienia 1193˚C.
Stale konstrukcyjne o zawartości większej niż 0,06% siarki mają skłonność do pękania gorącego w procesie spawania. Skłonność stali do tworzenia pęknięć gorących można określić za pomocą wzorów empirycznych.
Zastosowanie dla stali niskowęglowych o Re ≤ 700 MPa
Zastosowanie dla stali niskostopowych o Re > 700MPa
Wskaźnik dla Cekw ekwiwalentu węgla:
Zastosowanie dla stali niskowęglowych
Zastosowanie dla UCS1 - stali węglowo manganowych CMn, UCS2 – stale niskostopowe, UCS3 –stele z niobem:
Zastosowanie stale niskostopowe wysokowytrzymałe
Rozpuszczalność siarki w żelazie obniża dodatek manganu. Mangan w stali wiąże siarkę w trudno topliwe siarczki manganu MnS, które maja wyższą temperaturę topnienia niż siarczki żelaza. Przyjmuje się, że w stalach z mała zawartością węgla, przy zachowaniu stosunku Mn/S=22, nie występuje pęknięcie gorące w spoinach.
Skuteczne zapobieganie powstawaniu pęknięć można wykonać za pomocą:
Badania skłonności do tworzenia pęknięć gorących można sprawdzać za pomocą specjalnie przygotowanych do tego celu prób. Należą do nich:
Próba teowa ze spoiną pachwinową o wymiarach i kształcie jest przedstawiona na poniższym rysunku. Wykonana jest w ten sposób, że w pierwszej kolejności spawamy spoinę nr1 jako spoinę mocującą. Następnie po ostygnięciu próby do temperatury otoczenia, z drugiej strony układa się spoinę próbną nr2. Po wystygnięciu próbki do temperatury otoczenia, sprawdzamy ją za pomocą oględzin zewnętrznych, a następnie przecina się półkę pomiędzy spoinami i wygina się próbkę w celu wykrycia pęknięć gorących na powierzchni przełomu.
Dla zobrazowania w/w informacji można to ująć w diagramie opisującym przyczyny i zapobieganie pęknięciom gorącym [1].
Literatura:
[1] – Technologie Materiałowe II, Spajanie materiałów – dr inż. Dariusz Fydrych
[2] – Metaloznawstwo i Spawalność metali – Instytut Spawalnictwa – Gliwice 1997
[3] – Wikipedia
[4] – Poradnik Inżyniera- Spawalnictwo tom1 – WNT Warszawa 2003
[5] – Figel technika spawalnicza – strona internetowa www.figel.pl