ТЕОРИЯ сварочных процессов

Методы и критерии оценки сопротивляемости ламе — лярным трещинам

Ламелярные трещины - это трещины в зоне термического влияния, образующиеся параллельно поверхности свариваемых листов и имеющие ступенчатый (каскадный) характер. Визуально наблюдаются после окончания сварки и завершения охлаждения. Излом трещин хрупкий, без следов окисления; большую его часть составляют плоские древовидные участки (имеющие вид расщеп­ленного дерева). Эти участки совпадают с участками слоистости металла, образующимися в результате прокатки, и поэтому трещи­ны получили название ламелярных, т. е. слоистых трещин, а их образование - название слоистого растрескивания. Ламелярные трещины образуются, как правило, в угловых и тавровых соеди­нениях углеродистых и низколегированных сталей мартеновской и конвертерной выплавки под действием сварочных напряжений, направленных по толщине свариваемых листов. По многим внеш­ним признакам ламелярные трещины напоминают холодные тре­щины, поэтому часто рассматриваются как таковые. По мере уве­личения содержания углерода в стали одновременно могут образо­вываться ламелярные и холодные трещины, а при содержании углерода С > 0,3 % преимущественно образуются холодные тре­щины. В последнем случае сопротивляемость холодным трещинам существенно ниже, чем ламелярным.

Исследованиями многих авторов установлено, что образование ламелярных трещин связано с наличием в металле вытянутых пло­ских неметаллических включений типа сульфидов и силикатов. Существует ряд предположений о механизме разрушения при воз­никновении ламелярных трещин: механическое отделение неме­таллических включений от металлической матрицы вследствие слабого их сцепления; различные значения термического расши­рения и сокращения металла и включений; охрупчивающее дейст­вие водорода, концентрирующегося на межфазной поверхности и др. При этом важную роль играют: концентрация напряжений у заостренных концов включений; отношения их длин к длине, кри­тической для дальнейшего распространения; подкалка и охрупчи­вание водородом металлической матрицы в зоне термического влияния.

Поскольку отмечено сходство ламелярных и холодных трещин по ряду внешних признаков, а также то, что их образование зави­сит от одних и тех же основных факторов (подкалка зоны терми­ческого влияния, водород, сварочные напряжения 1-го рода), то и многие способы оценки склонности к образованию ламелярных трещин подобны применяемым в отношении холодных трещин. При этом учитывается специфика их расположения параллельно поверхности свариваемых листов, а также то, что наибольшая плотность неметаллических включений имеет место в срединной части листов. Для оценки склонности к образованию ламелярных трещин применяют сварочные технологические пробы, машинные испытания сварных образцов с тавровыми и угловыми соедине­ниями (ЛТП2 и др.)

Для оценки склонности к образованию ламелярных трещин (в том числе к расслоению при вальцовке) применяют также меха­нические испытания листового металла, при которых растягиваю­щие усилия прикладываются вдоль толщины листа (метод «Вери - тас», рис. 12.75). Образцы изготовляют из заготовок, получаемых путем приварки перпендикулярно поверхностям листа пластин - концевиков. При этом используют сварку трением, контактную,

ручную дуговую. Заготовки разрезают на части, из которых меха­ническим путем изготовляют образцы с круглым или квадратным сечением (диаметр или сторона квадрата 0,65, где 5 - толщина листа). Испытывают шесть образцов, вырезанных из одного участ­ка пластины. В результате испытаний определяют среднее относи­тельное поперечное сужение у. Потенциальная, склонность к тре­щинам при сварке проявляется при |/ > 20 %. Однако эти показа­тели позволяют только косвенно судить об образовании трещин в конкретных сварных соединениях.