تحليل أربعة شقوق لحام شائعة في عملية تصنيع أنابيب الصلب

تشققات اللحام: العيب الأكثر شيوعًا في الأجزاء الملحومة. في ظل التأثير المشترك لإجهاد اللحام والعوامل الهشة الأخرى ، يتم تدمير قوة الترابط لذرات المعادن في المناطق المحلية من المفصل الملحوم ، مما يؤدي إلى فجوة جديدة في واجهة. لديها خصائص الشقوق الحادة ونسب العرض إلى الارتفاع الكبيرة. وفقًا لظروف التكوين ، يمكن تقسيمها إلى أربع فئات: الشقوق الساخنة ، والتشققات الباردة ، والتشققات المعيبة ، والدموع ذات الطبقات.

أولا ، تشققات باردة

يتم إنشاء شقوق باردة أثناء اللحام أو بعدها عند درجة حرارة أقل ، بالقرب من درجة حرارة تحول martensite (أي نقطة MS) من الصلب ، أو أقل درجة الحرارة المطلقة) ، لذلك يطلق عليها الشقوق الباردة. يمكن تقسيم الشقوق الباردة إلى تشققات متأخرة ، وتبريد الشقوق ، والتشققات الهشة منخفضة البلاستيك.

(ط) شروط التوليد

يشكل المفصل الملحوم بنية صلبة. نظرًا لميل الصلب الكبير للصلب ، يتم إنشاء كمية كبيرة من martensite الهشة ، الصلبة ، والكبيرة أثناء عملية التبريد ، مما يشكل إجهادًا داخليًا كبيرًا. ميل الصلب للمفاصل: تأثير الكربون هو المفتاح. كلما زاد عدد محتوى الكربون والكروم ، كلما زاد سمك اللوحة ، كلما زادت مساحة المساحة المقطعية ، وأصغر مدخلات الحرارة ، كلما زاد التصلب.

الفولاذ واللحامات تحتوي على المزيد من الهيدروجين المنتشر. تتراكم ذرات الهيدروجين (التركيز) في العيوب (الثقوب ، الاضطرابات) لتشكيل جزيئات الهيدروجين. حجم جزيئات الهيدروجين أكبر من حجم ذرات الهيدروجين ولا يمكن أن يستمر في الانتشار. يستمرون في التراكم ، مما يولد ضغط جزيء الهيدروجين الضخم ، حتى يصل إلى عشرات الآلاف من الأجواء ، مما تسبب في كسر المفصل الملحوم. في كثير من الحالات ، يعد الهيدروجين العامل الأكثر نشاطًا في تحفيز الشقوق الباردة.

تحدث الشقوق عندما يكون الإجهاد الشد لحام وضبط النفس كبيرًا (أو تركيز الإجهاد) ويتجاوز حد قوة المفصل.

(2) الأسباب: يمكن تقسيمها إلى جانبين: اختيار المواد وعملية اللحام.

1. اختيار المواد

(1) مطابقة غير لائق للمواد الوالدية ومواد اللحام ، مما يؤدي إلى اختلاف في القوة الكبير ؛

(2) تحتوي المادة على عدد كبير جدًا من العناصر مثل الكربون والكروم والموليبدينوم والفاناديوم والبورون ، مما يزيد من حساسية الصلب من الصلب.

2. عملية اللحام

(1) لا يتم تجفيف قضيب اللحام بالكامل ، وهناك رطوبة (المياه الحرة والماء البلوري) في الطلاء ؛ هناك زيت ، صدأ ، الماء ، الطلاء ، إلخ على أخدود مادة اللحام والمواد الأساسية ؛ الرطوبة المحيطة مرتفعة للغاية (> 90 ٪) ؛ الأخدود ملوث بالمطر والثلوج. تتحلل الرطوبة المذكورة أعلاه والمواد العضوية في ظل عمل قوس اللحام لإنتاج H ، مما تسبب في حل الهيدروجين غير المشبعة في اللحام.

(2) درجة الحرارة المحيطة منخفضة للغاية ؛ سرعة اللحام سريعة جدًا ؛ طاقة خط اللحام منخفضة للغاية. سيؤدي ذلك إلى تبريد منطقة المفصل بسرعة كبيرة ، مما يسبب إجهادًا داخليًا كبيرًا.

(3) بنية اللحام غير السليمة ، مما يؤدي إلى ضبط النفس الكبير.

(4) حدثت بالفعل تشققات في نقطة اللحام الفورية ، لكن لم تتم إزالتها أثناء اللحام ؛ تسبب نقاط تركيز الإجهاد مثل التقويضات تشققات إصبع القدم. نقاط تركيز الإجهاد مثل الاختراق غير المكتمل تسبب شقوق جذر اللحام. نقاط تركيز الإجهاد مثل شوائب الخبث تسبب شقوق اللحام.

(3) طرق الوقاية: يمكن أن تبدأ من جانبين: اختيار المواد وعملية اللحام.

1. اختيار المواد الصحيح

استخدم قضبان اللحام المنخفضة الهيدروجين والتدفقات لتقليل محتوى الهيدروجين المنتشر في معدن اللحام ؛ حدد ومطابقة المواد الأصل ومواد اللحام ؛ إذا سمحت الظروف التقنية ، فاختر مواد ذات صلابة جيدة (مثل مواد اللحام ذات درجة أقل قوة) ، أو تنفيذ غطاء 'Soft ' لتقليل الإجهاد المتبقي السطحي ؛ إذا لزم الأمر ، قم بإجراء التحليل الكيميائي ، والخصائص الميكانيكية ، وقابلية اللحام ، واختبارات حساسية الكراك على المواد الأصل ومواد اللحام قبل التصنيع.

2. عملية اللحام

(1) أداء عمليات اللحام بشكل صارم وفقًا لمواصفات العملية الصحيحة التي تم الحصول عليها من الاختبار. تشمل بشكل أساسي: تجفيف قضيب اللحام بدقة وفقًا للمواصفات ؛ اختيار مواصفات اللحام المناسبة وطاقة الخط ، والتيار المعقول ، والجهد ، وسرعة اللحام ، ودرجة حرارة الطبقة البينية ، وتسلسل اللحام الصحيح ؛ فحص اللحام بقعة ومعالجته ؛ تنظيف اللحام على الوجهين ، وما إلى ذلك ؛ تنظيف الأخدود وأسلاك اللحام بعناية لإزالة الزيت والصدأ والرطوبة.

(3) حدد بنية لحام معقولة لتجنب الإجهاد المفرط لضبط النفس ؛ شكل الأخدود الصحيح وتسلسل اللحام ؛ وتقليل قيمة ذروة الإجهاد المتبقي لحام.

(4) التسخين قبل اللحام ، والتبريد البطيء بعد اللحام ، والسيطرة على درجة حرارة الطبقة البينية ، والمعالجة الحرارية بعد اليدع هي طرق فعالة لمنع تشققات البرد في الصلب عالي القوة مع قابلية اللحام السيئة والهياكل العالية غير المتجنب. يمكن أن يبطئ التسخين والتبريد البطيء في معدل التبريد (تمديد وقت مسكن 800-500 ℃) ، وتحسين البنية المجهرية للمفصل ، وتقليل اتجاه التصلب ، ويقلل من إجهاد البنية المجهرية ؛ يمكن أن تقضي معالجة الحرارة بعد الحرب على الإجهاد المتبقي لحام وتقليل محتوى الهيدروجين المنتشر في اللحام. في معظم الحالات ، يجب إجراء معالجة حرارة تخفيف الإجهاد مباشرة بعد اللحام.

(5) تعتبر الإرهاق مباشرة بعد اللحام لتفريق الإجهاد المتبقي وتجنب المناطق ذات الضغط العالي واحدة من الطرق الفعالة لمنع التشققات الباردة أثناء اللحام الإصلاح المحلي.

(6) عند جذر اللحام وسطح اللحام حيث يتركز الإجهاد نسبيًا (تخضع المنطقة المتأثرة بالحرارة لإجهاد القيد المنخفض) ، فإن استخدام الأقطاب الكهربائية ذات مستويات القوة المنخفضة غالبًا ما تحقق نتائج جيدة تحت قيود عالية.

(7) يمكن لللحام الممتاز الغاز الخامل زيادة السيطرة على محتوى الهيدروجين في اللحام ويقلل من حساسية الشقوق الباردة ، لذلك يجب تعزيز اللحام TIG و MIG بقوة.

ثانياً ، تمزق الطبقات

تمزق الطبقات هو شكل خاص من التكسير البارد. ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود شوائب الطبقات (على طول اتجاه المتداول) (وخاصة الكبريتيد) في لوحة الصلب. تحت إجهاد الشد بشكل عمودي على اتجاه الاتجاه (اتجاه سمك اللوحة) المتولد أثناء اللحام ، يتم إنشاء تشققات طبقة من النوع المتوازي للسطح المدلف أبعد. يحدث في اللحامات الزاوية من لوحات سميكة على شكل حرف T. إن تحسين جودة الألواح الفولاذية ، وتقليل الادراج الطبقات في الصلب ، وإجراء تدابير من جوانب التصميم الهيكلي وتكنولوجيا اللحام لتقليل الإجهاد الشد لحام في اتجاه سمك اللوحة يمكن أن يمنع تمزيق الطبقات. قبل اللحام لوحات سميكة ، يتم إجراء اختبار تغلغل الموجات فوق الصوتية والخدود للألواح للتحقق من الادراج الطبقات. في حالة وجود الادراج الطبقات ، حاول تجنبها أو إصلاحها أو طحنها مسبقًا.

ثالثًا ، الشقوق الحرارية

يتم توليد الشقوق الحرارية في درجات حرارة عالية ، من نطاق درجة حرارة التصلب إلى درجات حرارة أعلى من A3 ، بحيث تسمى الشقوق الحرارية ، والمعروفة أيضًا باسم الشقوق ذات درجة الحرارة العالية. إذا كان هناك المزيد من عناصر الشوائب المنخفضة المنخفضة (P ، S ، C ، وما إلى ذلك) والمزيد من عيوب الشبكة في المادة ، فمن المحتمل أن يحدث فصل حدود الحبوب أثناء بلورة تجمع اللحام المنصهر. المواد المنفصلة في الغالب هي عمليات القلعة ذات الصلة منخفضة (مثل FES-FE ، FE3P-FE ، NIS-NI ، NI3P-NI) والشوائب. وهي موجودة في الطبقة البينية السائلة أثناء عملية التبلور ، وتشكيل فيلم سائل مع مقاومة تشوه منخفضة للغاية. توجد المرحلة السائلة المقابلة لفترة أطول ، وأخيراً تبلور وتصلب. القوة بعد التصلب هي أيضا منخفضة للغاية. عندما يكون الإجهاد الشد لحام كبير بما يكفي ، سيتم تفكيك الطبقة البينية السائلة ، أو سيتم كسرها بعد فترة وجيزة من التصلب لتشكيل الشقوق. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان هناك انخفاضات منخفضة في الحدود والشوائب على حدود الحبوب للمادة الأصل ، فإن هذه المواد الغذائية ذات الصلة منخفضة الذوبان ستذوب في طبقات بين السائل في المنطقة المتأثرة بالحرارة عندما تتجاوز درجة حرارة التدفئة نقطة الانصهار. عندما يكون الإجهاد الشد اللحام كبيرًا بدرجة كافية ، سيتم تفكيكها أيضًا لتشكيل شقوق مسال في المنطقة المتأثرة بالحرارة. يتم تصدع جميع الشقوق الحرارية على طول حدود الحبوب الأوستينيت وهي مسننة ، لذلك يطلق عليها أيضًا تشققات بين الحبيبية. غالبًا ما تظهر في منتصف اللحام ، وخاصة في حفرة القوس. معظمهم عند تقاطع البلورات العمودية لللحام ، أي الموضع النهائي لتقسس اللحام ، والذي هو أيضًا الموقف الذي يحتمل أن يسبب التمييز المنخفض في الانصهار ؛ يظهر عدد قليل في المنطقة المتأثرة بالحرارة. تحدث الشقوق الطولية في اللحام عمومًا في وسط اللحام ، بالتوازي مع طول اللحام ؛ تحدث الشقوق المستعرضة بشكل عام على طول حدود الحبوب العمودية وتتصل بحدود الحبوب للمادة الأصل ، عموديًا على طول اللحام. عندما يخترق الكراك السطح ويتواصل مع الهواء ، يتأكسد سطح الكسر (مثل الرمادي الأزرق ، وما إلى ذلك) ، وتمتلئ بعض الشقوق الكلية على سطح اللحام بالخبث.

(ط) أسباب الحدوث

1. اختيار المواد: ينتج محتوى الكبريت المفرط في المادة 'هشاشة الساخنة ' ؛ المحتوى النحاسي المفرط ينتج 'هشاشة النحاس ' ؛ ينتج محتوى الفسفور المفرط 'هشاشة البرد '.

2. عملية اللحام: بالنسبة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ القائم على النيكل ، وتسلسل اللحام غير السليم أو درجة حرارة الطبقة البينية المفرطة ، ومدخلات الحرارة المفرطة ، وسرعة التبريد البطيئة ؛ شكل أخدود غير لائق (اللحام الضيق والعميق مع معامل شكل اللحام ψ = b/h≤1) ، فإن اللحام أحادي الطبقات أحادي الطبقات عرضة لشقوق الفصل في مركز اللحام ؛ فقراء حماية حفرة القوس ، بسبب الفصل ، تشققات الساخنة بقوس حدوثها ؛ سوف تتسبب الإصلاحات المتعددة في تجميع عيوب شعرية وتشكل تشققات ساخنة متعددة الأضلاع.

(2) طرق الوقاية

نظرًا لأن حدوث الشقوق الساخنة يرتبط بعوامل الإجهاد ، يجب أن تبدأ طرق الوقاية أيضًا من كل من اختيار المواد وعملية اللحام.

1. اختيار المواد

(1) الحد من محتوى العناصر والشوائب الضارة المعرضة للفصل في مواد الصلب واللحام ، وخاصة محتوى S و P و C ، لأنها لا تشكل فقط انصهارات منخفضة الصلة ولكن أيضًا تعزز الفصل. C≤0.10 ٪ يمكن تقليل حساسية التكسير الساخن بشكل كبير. إذا لزم الأمر ، يجب إجراء التحليل الكيميائي وفحص الطاقة المنخفضة (مثل طباعة الكبريت ، وما إلى ذلك) للمادة.

(2) اضبط التركيب الكيميائي للمعدن اللحام ، وتحسين الهيكل ، وتحسين الحبوب ، وتحسين اللدونة ، وتغيير شكل وتوزيع الشوائب الضارة ، وتقليل الفصل ، مثل استخدام بنية مرحلة مزدوجة من أوستنايت زائد أقل من 6 ٪ الفريت.

(3) زيادة أساسيات قضيب اللحام والتدفق لتقليل محتوى الشوائب في اللحام وتحسين درجة الفصل.

2. عملية اللحام

(1) اختر شكل أخدود معقول ، معامل تشكيل اللحام ψ = b/h ＞ 1 ، تجنب اللحامات الضيقة والعميقة 'على شكل الكمثرى ، ومنع بلورات عمودية من الاجتماع في وسط اللحام ، وإنتاج الفصل المركزي والشكل كسر هش. استخدم اللحام متعدد الطبقات ومتعدد التمريرات لتعطيل تجميع الفصل. تجدر الإشارة إلى أن تيار اللحام المفرط سيشكل أيضًا لحام على شكل كمثرى.

(2) تحكم مواصفات اللحام:

أ. استخدم طاقة خط اللحام الأصغر (المناسبة). بالنسبة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ (المستند إلى النيكل) ، استخدم طاقة خط لحام أصغر قدر الإمكان (لا يوجد مسبق ، لا أرجوحة أو تأرجح أقل ، لحام سريع ، تيار صغير) ، يتحكم بدقة في درجة حرارة الطبقة البينية ، وذلك لتقصير وقت الإقامة معدن اللحام في منطقة درجات الحرارة العالية ؛ ب. انتبه إلى الحماية عند إغلاق القوس ، وأغلق القوس ببطء واملأ حفرة القوس لمنع فصل حفرة القوس والشقوق الحرارية ؛

ج. تجنب الإصلاحات المتعددة قدر الإمكان لمنع عيوب الشبكة من تكتل وتوليد شقوق حرارية مضلعة ؛

د. اتخذ تدابير لتقليل إجهاد المفاصل ، وتجنب تركيز الإجهاد ، وتقليل الصلابة بالقرب من اللحام. قم بترتيب تسلسل اللحام بشكل صحيح ، وحاول أن تجعل معظم اللحامات ملحومة بصلابة أصغر للسماح لهم بالانكماش.

رابعا ، تشققات تسخين

تشير تشققات إعادة التسخين إلى المفاصل الملحومة لبعض الفولاذ ذي القوة المنخفضة ذات القوة المنخفضة والفولاذ المقاومة للحرارة التي تحتوي على عناصر سبائك مثل الفاناديوم والكروم والموليبدينوم والبورون. أثناء عملية التدفئة (مثل الصلب لتخفيف الإجهاد ، واللحام متعدد الطبقات ، وعمل درجات الحرارة العالية ، وما إلى ذلك) ، فهي تحدث في المنطقة الخشنة في المنطقة المتأثرة بالحرارة ، والتشققات على طول الحبوب الأوليت الأصلية حدود. وتسمى أيضا تشققات الصلب لتخفيف الإجهاد (شقوق SR). تنشأ تشققات التسخين من المنطقة الخشنة في المنطقة المتأثرة بالحرارة في اللحام ، ولها خصائص كسر حدود الحبوب ، وتحدث معظم الشقوق في المناطق التي تركز على الإجهاد.

التدابير الوقائية

1. عند اختيار المواد ، يجب إيلاء الاهتمام للعناصر المكونة للكربيد التي يمكن أن تسبب هطول الأمطار ، وخاصة محتوى V. عندما يجب استخدام الفولاذ المرتفع ، يجب إيلاء اهتمام خاص أثناء اللحام والمعالجة الحرارية.

2. تجنب المناطق الحساسة للتسخين أثناء المعالجة الحرارية يمكن أن يقلل من إمكانية إعادة تسخين الشقوق. إذا لزم الأمر ، يجب إجراء اختبارات عملية المعالجة الحرارية قبل المعالجة الحرارية.

3. تقليل تركيز الإجهاد المتبقي وتركيز الإجهاد ، وتقليل الارتفاع الزائد ، والقضاء على تسريع ، واختراق غير مكتمل ، وغيرها من العيوب ، وطحن الارتفاع الزائد وأصابع القدم لحام لتنعيم إذا لزم الأمر ؛ زيادة درجة حرارة التسخين ، والتبريد البطيء بعد اللحام ، وتقليل الإجهاد المتبقي.

4. طاقة الخط المناسبة لمنع ارتفاع درجة حرارة المنطقة المتأثرة بالحرارة والحبوب الخشنة.

5. على فرضية تلبية متطلبات التصميم ، حدد قضيب لحام مع درجة أقل قوة لإطلاق جزء من الإجهاد القضاء على عملية معالجة الحرارة ، بحيث يتم استرخاء الإجهاد في اللحام ، وهو أمر جيد لتقليل تشققات التسخين .