Delaminace ocelového plechu a křehké praskání za studena po řezání a svařování ocelového plechu ohněm mají obecně stejný projev, obojí jsou trhliny uprostřed plechu. Z hlediska použití musí být delaminovaný ocelový plech odstraněn. Celá delaminace by měla být odstraněna jako celek a místní delaminace může být odstraněna lokálně. Studená křehká prasklina ocelového plechu se projevuje jako praskání uprostřed, které někteří lidé nazývají také „praskání“. Pro usnadnění analýzy je vhodnější definovat jej jako „studené křehké praskání“. Tuto závadu lze ošetřit nápravnými opatřeními a vhodnou technologií svařování bez sešrotování.
1. Delaminace ocelového plechu
Delaminace je lokální mezera v průřezu ocelového plechu (předvalku), díky níž tvoří průřez ocelového plechu lokální vrstvu. Je to fatální vada oceli. Ocelový plech se nesmí delaminovat, viz obrázek 1. Delaminace se také nazývá mezivrstva a delaminace, což je vnitřní vada oceli. Bubliny v ingotu (svalku), velké nekovové vměstky, zbytkové smršťovací dutiny, které nejsou zcela odstraněny nebo přehnuty, a silná segregace mohou způsobit stratifikaci oceli a nepřiměřené postupy snižování válcování mohou zhoršit stratifikaci.
2. Typy vrstvení ocelových plechů
V závislosti na příčině se stratifikace projevuje v různých lokalitách a formách. Některé jsou skryty uvnitř oceli a vnitřní povrch je rovnoběžný nebo v podstatě rovnoběžný s ocelovým povrchem; některé se rozšiřují na povrch oceli a vytvářejí na povrchu oceli povrchové defekty podobné drážkám. Obecně existují dvě formy:
První je otevřená stratifikace. Tuto stratifikační vadu lze nalézt makroskopicky na lomu oceli a obecně ji lze znovu zkontrolovat v ocelárnách a výrobních závodech.
Druhým je uzavřená stratifikace. Tato stratifikační vada není vidět na lomu oceli a je obtížné ji ve výrobním závodě najít bez 100% ultrazvukové detekce defektů každé ocelové desky. Jedná se o uzavřené vrstvení uvnitř ocelového plechu. Tato stratifikační vada je přivezena z huti do výrobního závodu a nakonec zpracována na produkt pro expedici.
Existence defektů delaminace snižuje účinnou tloušťku ocelového plechu v oblasti delaminace pro nesení zatížení a snižuje nosnost ve stejném směru jako delaminace. Tvar hrany defektu delaminace je ostrý, což je velmi citlivé na napětí a způsobí vážnou koncentraci napětí. Pokud během provozu dochází k opakovanému zatěžování, odebírání, zahřívání a ochlazování, vzniká v oblasti koncentrace napětí velké střídavé napětí, které má za následek únavu napětí.
3. Metoda hodnocení trhlin za studena
3.1 Metoda uhlíkového ekvivalentu-hodnocení tendence oceli ke vzniku trhlin za studena
Vzhledem k tomu, že tendence kalení a studených trhlin v oblasti ovlivněné teplem svařování souvisí s chemickým složením oceli, používá se chemické složení k nepřímému hodnocení citlivosti trhlin za studena v oceli. Obsah legovacích prvků v oceli se převádí na ekvivalentní obsah uhlíku podle své funkce, který se používá jako parametrický ukazatel pro hrubé vyhodnocení tendence oceli k praskání za studena, a to metodou uhlíkového ekvivalentu. Pro metodu uhlíkového ekvivalentu nízkolegované oceli International Institute of Welding (IIW) doporučuje vzorec: Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/ 15. Podle vzorce platí, že čím větší je hodnota uhlíkového ekvivalentu, tím větší má svařovaná ocel tendenci k vytvrzování a tím snazší je vytvářet studené trhliny v tepelně ovlivněné zóně. Proto lze uhlíkový ekvivalent použít k hodnocení svařitelnosti oceli a podle svařitelnosti lze navrhnout nejlepší procesní podmínky pro zabránění vzniku trhlin při svařování. Při použití vzorce doporučeného Mezinárodním institutem, je-li Ceq(IIW)<0,4 %, tendence tvrdnutí není velká, svařitelnost je dobrá a předehřívání před svařováním není nutné; pokud Ceq (IIW)=0,4%~0,6%, zvláště když je větší než 0,5%, ocel se snadno vytvrdí. To znamená, že se zhoršila svařitelnost a během svařování je nutné předehřátí, aby se zabránilo prasklinám při svařování. Teplota předehřívání by se měla odpovídajícím způsobem zvyšovat s rostoucí tloušťkou desky.
3.2 Index citlivosti na trhliny při svařování za studena
Mezi příčiny vzniku studených trhlin při svařování nízkolegovaných vysokopevnostních ocelí patří kromě chemického složení i obsah difuzního vodíku v naneseném kovu, omezující napětí spoje atd. Ito et al. of Japan provedla velké množství testů na více než 200 typech oceli pomocí výzkumného testu na nakloněnou drážku ve tvaru Y a navrhla vzorce, jako je index citlivosti na trhliny za studena stanovený chemickým složením, difuzním vodíkem a omezením (nebo tloušťkou plechu) a použili index citlivosti k prasklinám za studena k určení teploty předehřátí požadované před svařováním, aby se zabránilo vzniku trhlin za studena. Obecně se má za to, že následující vzorec lze použít pro nízkolegovanou vysokopevnostní ocel s obsahem uhlíku ne vyšším než 0,16 % a pevností v tahu 400-900 MPa. Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (%);
Pc=Pcm+[H]/60+t/600 (%)
To=1440 ks-392 (℃)
Kde: [H]——obsah difuzního vodíku v uloženém kovu měřený japonským standardem JIS 3113 (ml/100g); t——Tloušťka desky (mm); Do——Minimální teplota předehřátí před svařováním (℃).
Vypočítejte index citlivosti svařování za studena k prasklinám Pc ocelového plechu této tloušťky a minimální teplotu předehřívání To před prasknutím. Když je výsledek výpočtu To≥50℃, ocelový plech má určitou citlivost na trhliny při svařování za studena a musí být předehřát.
4. Oprava za studena křehkého „praskání“ velkých součástí
Po dokončení svařování ocelového plechu praskne část ocelového plechu, což se nazývá „delaminace“. Viz obrázek 2 níže pro morfologii trhliny. Odborníci na svařování se domnívají, že je vhodnější definovat proces opravy jako „proces opravy trhlin ve směru Z v ocelových deskách svařováním“. Vzhledem k tomu, že součást je velká, je hodně práce odstranit ocelový plech a pak jej znovu svařit. Celá součást bude pravděpodobně zdeformována a celá součást bude sešrotována, což způsobí velké ztráty.
4.1. Příčiny a preventivní opatření vzniku trhlin ve směru Z
Trhliny ve směru Z způsobené řezáním a svařováním jsou trhliny za studena. Čím větší je tvrdost a tloušťka ocelového plechu, tím vyšší je pravděpodobnost vzniku trhlin ve směru Z. Jak se vyhnout jeho výskytu, nejlepším způsobem je předehřát před řezáním a svařováním a teplota předehřevu závisí na jakosti a tloušťce ocelového plechu. Předehřev lze provést řezacími pistolemi a elektronickými pásovými vyhřívacími podložkami a požadovaná teplota by měla být měřena na zadní straně topného bodu. (Poznámka: Celá řezací část ocelového plechu by měla být zahřátá rovnoměrně, aby se zabránilo místnímu přehřátí v oblasti kontaktu se zdrojem tepla) Předehřev může snížit pravděpodobnost vzniku trhlin ve směru Z způsobených řezáním a svařováním.
① Nejprve použijte úhlovou brusku k zabroušení trhliny, dokud nebude neviditelná, předehřejte oblast kolem opravného sváru na asi 100 °C a poté použijte svařování CO2 (nejlépe plněný drát). Po svaření první vrstvy svar ihned oklepejte kuželovým kladívkem a poté svařte další vrstvy a po každé vrstvě svar oklepejte kladivem. Ujistěte se, že teplota mezivrstvy je ≤200℃.
② Pokud je trhlina hluboká, předehřejte oblast kolem opravovaného svaru na asi 100 °C, okamžitě použijte uhlíkový obloukový vzduchový hoblík k vyčištění kořene a poté použijte úhlovou brusku k broušení, dokud se neobjeví kovový lesk (pokud je teplota opravný svar má méně než 100 ℃, znovu předehřejte) a poté svařte.
③ Po svařování použijte hliníkovou křemičitou vlnu nebo azbest k izolaci svaru po dobu ≥ 2 hodin.
④ Z bezpečnostních důvodů proveďte ultrazvukovou detekci vad na opravené ploše.
Čas odeslání: 13. června 2024