12.02.2018

Частный пример: трещины в зоне термического влияния


Производитель коммерческого кухонного оборудования, работающий с листовым металлом из различных нержавеющих сталей, вдруг столкнулся с проблемами образования трещин в ЗТВ сварных соединений, выполненных дуговой сваркой неплавящимся электродом в защитном газе без присадочного материала, стали марки 304L толщиной 2 мм. Сварка была полностью автоматизирована и с помощью применяемой технологии мили сварных швов выполнялись без затруднений. Трещины в ЗТВ носили случайный характер, возникали периодически через несколько месяцев и были связаны с многократными нагревами стали марки 304L. Какова могла быть природа растрескивания?

Анализируя механизм растрескивания, пришли к выводу о трех возможных причинах: ликвационные трещины в ЗТВ, трещины провала пластических свойств и трещины, связанные с загрязнением медью. При исследованиях сварных швов для выявления трещин в ЗТВ установлено, что трещины располагались всегда на расстоянии 2—3 мм от зоны сплавления. Трещины не были длинными, но возникали случайно по всей длине шва. Анализ многих химических составов показал отсутствие связи этого явления с уровнем содержания вредных примесей (сера и фосфор) или ферритного потенциала (на диаграмме WRC-1992).

Расположение трещин на определенном расстоянии от границы сплавления и отсутствие влияния тепловложения на склонность к трещинам исключали возможность образования ликвационных трещин. Ликвационные трещины в ЗТВ расположены непосредственно, примыкают к зоне сплавления и характерны для материалов с нулевым ферритным потенциалом и высоким уровнем содержания вредных примесей. Образование трещин вследствие провала пластичности, в общем, возможно, но эта форма растрескивания крайне редко наблюдается в листовом металле вследствие невысокой жесткости сварного соединения. Кроме того, отсутствие влияния колебания тепловложения на склонность к растрескиванию позволяет предположить, что этот вид растрескивания не имеет место. В этой связи среди возможных механизмов образования трещин остается только загрязнение металла медью. Для выявления справедливости последнего механизма образцы с трещинами были подвергнуты металлографическому и фрактографическому поверхностному анализу. Как отмечалось ранее, трещины располагались на расстоянии примерно 2 мм от зоны сплавления. В этой зоне наблюдался незначительный рост зерна вследствие теплового воздействия в ЗТВ, но трещины носили явный межкристаллитный характер. Исследование поверхности разрушения на сканирующем микроскопе подтвердило межкристаллитный характер разрушения, а анализ химического состава на установке EDAX четко показал присутствие меди на поверхности разрушения. Дополнительное исследование полированных металлографических шлифов без травления четко показало наличие желто-золотистой составляющей, покрывающей границы аустенитных зерен. Таким образом, указанный механизм растрескивания был подтвержден.

Задача состояла в том, чтобы выявить источник меди, попавшей в листовую сталь марки 304L. Во многих случаях медь переходит от оснастки или других медных компонентов. В данном случае это было не так. По-видимому, медь некоторым образом была нанесена на лист, но источник этого не был сразу найден. Зачистка листа вблизи сварного шва позволила успешно удалить медь с поверхности и предотвратить образование трещин вследствие загрязнения медью, однако этот вопрос остался открытым.





Яндекс.Метрика