Почему образуются горячие трещины при сварке?

Во время сварки на металле могут появляться трещины и поры. Это нарушение технологи работы, нормативных требований, относящихся к процессу сварки, подготовки материалов, обработки всех соединений. Появление холодных, горячих трещин при сварке и других дефектов, например, пор, связано с нарушениями в работе. Сегодня, согласно ГОСТу 30242-97, дефекты принято делить на несколько больших групп:

• трещины (горячие, холодные и прочие);
• полости, поры;
• различные твердые включения;
• непровары;
• нарушение форм сварного шва и другие дефекты.

Любая сварка должна протекать строго в соответствии с правилами. Трещины являются результатом ошибок и оплошностей, разрывами шва, которые возникают при различных нагрузках и охлаждении. Микротрещинами являются повреждения, которые можно увидеть только при условии наличия 50-кратного увеличения, но они опасны, как и обычные большие трещины.

В зависимости от того, при какой температуре варились швы, все трещины можно условно разделить на горячие и холодные Трещины горячие представляют собой повреждения стали, образующиеся при температуре от 1000°C, а холодные появляются при других условиях, когда температура сварки более низкая. В любом случае все трещины, поры и прочие проявления являются дефектами сварных соединений, т. е. нарушениями, которые могут стать пагубными для обрабатываемых деталей. Устранению такие ошибки уже не подлежат, поэтому необходимо следить, чтобы сварка производилась в точном соответствии со всеми требованиями и условиями.

Виды трещин при сварке

Все трещины, которые образовываются при нарушении процесса сварки, можно разделить условно на множество разновидностей. Это не только горячие, но и холодные, поперечные и продольные, радиальные и прочие трещины. Необходимо во время работы избегать их появления, так как это приведет к повреждению материала, уменьшению его прочности и долговечности.

Горячие трещины — это межкристаллические разрушения, которые появляются в массе сварного шва, около шва после работы. Они начинают образовываться в так называемом твердожидком состоянии, во время кристаллизации, в остывшем состоянии после окончания работ. Они на изломе имеют темный цвет, форма их извилистая, окисление сильное, распространяется по границе всех зерен. Появление трещин объясняется следующими факторами:

• появление жидких прослоек, которые располагаются между зернами во время кристаллизации;
• наличие деформаций при укорачивании.

Во время плавления при высоких температурах и при затвердении в толще материала происходит миграция примесей, увеличивается вероятность сильного загрязнения в пространстве между зернами. Именно жидкая фаза, загрязнение и прочее приводит к тому, что вероятность деформаций указанных областей увеличивается. Начинают образовываться трещины и другие типы дефектов. Неравномерность объемной, линейной усадки шва во время охлаждения приводит к тому, что внутри появляются напряжения. Именно они являются причиной того, что наблюдается образование трещин различного размера, которые могут идти не только вдоль сварного шва, но и поперек него.

Причины того, что появляются горячие трещины, состоят в следующем:

1. Слишком жесткое закрепление всех деталей во время сварки. Именно такое крепление сварного узла представляет собой одну из главных опасностей, так как во время остывания правильное перемещение детали затруднено, наблюдаются напряжения, появляются трещины.
2. Если в детали для сварки имеются различные элементы, которые могут образовывать химические соединения при низких температурах, то происходит нарушение связей. Все это приводит к тому, что образовываются трещины. Это вольфрам, хром, титан, молибден, ванадий.
3. Наличие вредных примесей в материале свариваемых заготовок. Это фосфор, сера и прочие. Необходимо обращать внимание на их содержание.

Появление горячих трещин при сварке является результатом нарушения и невнимательности в работе. Необходимо избегать ситуаций, которые приводят к нарушениям, так как исправить ошибку уже не получится, а прочность получаемого сварного шва станет низкой.

Холодные трещины

Холодная трещина — это разрушения локального и транскристаллического типа, они появляются в обрабатываемом металле при нарушении технологии работ. Они возникают при остывании детали, уровень температуры невысокий, он достигает до 200°C.

Холодная трещина образуется в области сварного шва или в переходной зоне, она может иметь наклон к углу шва.

На изломе появляется светлый оттенок. Такой вид дефектов проявляется при дуговой сварке у низколегированных сталей, при использовании толстых деталей. Холодная трещина может быть предупреждена, если предпринять такие меры:

1. Перед тем как начать работу, необходимо прокалить все электроды и флюсы. Это позволит избежать ненужных ошибок во время обработки деталей.
2. Все заготовки, которые будут свариваться, необходимо непосредственно перед работой подогреть до температуры в 250-450 °C.
3. Сварка должна проводиться строго в соответствии со всеми правилами и требованиям. Параметры по температуре и прочему надо подбирать таким образом, чтобы они максимально соответствовали оптимальным.
4. Сварные швы накладывают только в той последовательности, которая необходима для конкретного случая.
5. После сварных работ нужно обеспечить медленное и равномерное остывание детали.
6. Чтобы снять остаточное напряжение в свариваемых деталях, после завершения работы требуется провести смягчающий отжиг.

Меры по предотвращению появления трещин

Чтобы во время работы и после нее не появлялись трещины, как горячие, так и холодные, необходимо предпринять определенные меры. Именно они помогут правильно справиться со всеми проблемами, свести вероятность появления дефектов к минимуму. Трещина горячего либо холодного вида уже не появится, если предпринять следующие действия:

1. Жесткость соединения свариваемых деталей должна быть уменьшена, так как именно невозможность подвижки металла и становится причиной появления различного рода повреждений, в том числе и трещин различного размера.
2. Если сварной шов имеет слишком малый размер в сравнении с толщиной, то трещины обязательно появятся, а сам шов будет иметь низкое качество. Поэтому перед тем как начать работу, необходимо правильно подобрать тип шва, условия его образования.
3. Выбор сварки осуществляется в полном соответствии с типом обрабатываемого материала.
4. Сварной шов выполняют качественно, наконечник держится именно так, как это регламентируется всеми правилами и условиями процесса.
5. Все детали, перед тем как начнется сварка, требуется подготовить. Это касается нагрева деталей до определенных температур.
6. Электроды нужно выбирать тщательно, основываясь на температуре работы, типе металла и сварочного аппарата. Нельзя брать дешевые электроды, так как качество самой работы будет низким.
7. Нельзя превышать рекомендованное значение сварного тока, так как это приведет к перегреву, появлению большого числа крупнозернистых участков охрупченного типа и структуры.
8. Если в основном свариваемом металле есть много легирующих добавок и углерода, то необходимо внимание уделить выбору технологии и процесса сварки.

Что поможет лучше всего?

Чтобы предупредить ошибки, которые может иметь сварка, необходимо предпринять такие меры:

1. Надо учитывать все условия работы с конкретным материалом.
2. Если обрабатываются детали, толщина которых значительная, то и ширину сварного шва необходимо увеличить. Для каждого материала используется свои условия, это требуется обязательно учитывать, а не полагаться на универсальность решения, которого нет.
3. При сварке нельзя допускать образования узких валиков, производить надо только полноразмерные полноценные швы. Участки используются короткие, примерно по 200-250 мм.
4. Сварные швы должны быть сплошными, не иметь видимых нарушений.

Сварка является процессом сложным и требовательным, тут нельзя совершать ошибок.

Требуется полностью соблюдать все требования и условия работы, в противном случае есть вероятность появления трещин и других сложных дефектов.