Розшарування сталевої пластини та холоднокрихке розтріскування після вогневого різання та зварювання сталевої пластини зазвичай мають однакові прояви, обидва з яких є тріщинами в середині пластини. З точки зору використання, відшаровану сталеву пластину необхідно видалити. Все відшарування слід видалити в цілому, а локальне відшарування можна видалити локально. Холоднокрихке розтріскування сталевої пластини проявляється у вигляді розтріскування посередині, яке деякі люди також називають «розтріскуванням». Для зручності аналізу його доцільніше визначати як «холоднокрихке розтріскування». Цей дефект можна усунути за допомогою заходів з усунення та відповідної технології зварювання без утилізації.

1. Відшарування сталевих пластин
Відшарування - це локальний зазор у поперечному перерізі сталевої пластини (заготовки), який змушує поперечний переріз сталевої пластини утворювати локальний шар. Це фатальний дефект сталі. Сталева пластина не повинна розшаровуватися, див. Малюнок 1. Відшарування також називають проміжним шаром і відшаруванням, яке є внутрішнім дефектом сталі. Бульбашки в зливку (заготовці), великі неметалічні включення, залишкові усадочні порожнини, які не повністю видалені або згорнуті, і сильна сегрегація можуть спричинити розшарування сталі, а необґрунтовані процедури скорочення прокатки можуть посилити розшарування.

2. Види розшарування сталевого листа
Залежно від причини розшарування проявляється в різних місцях і формах. Деякі приховані всередині сталі, а внутрішня поверхня паралельна або по суті паралельна поверхні сталі; деякі поширюються на сталеву поверхню та утворюють подібні до борозен поверхневі дефекти на поверхні сталі. Загалом існує дві форми:
Перший – відкрита стратифікація. Цей дефект розшарування можна виявити макроскопічно на зламі сталі, і, як правило, його можна повторно перевірити на металургійних заводах і виробничих підприємствах.
Другий – закрита стратифікація. Цей дефект розшарування неможливо побачити на зламі сталі, і його важко знайти на заводі-виробнику без 100% ультразвукової дефектоскопії кожної сталевої пластини. Це замкнуте розшарування всередині сталевої пластини. Цей дефект стратифікації доставляється з плавильного заводу на виробничий завод і остаточно переробляється в продукт для відправлення.
Наявність дефектів розшарування зменшує ефективну товщину сталевої пластини в зоні розшарування, щоб нести навантаження, і зменшує несучу здатність у тому ж напрямку, що й розшарування. Форма краю дефекту відшарування гостра, що дуже чутливо до напруги та спричинить серйозну концентрацію напруги. Якщо під час роботи відбувається багаторазове навантаження, розвантаження, нагрівання та охолодження, у зоні концентрації напруг утворюється велика змінна напруга, що призводить до втоми від напруги.

3. Методика оцінки холодних тріщин
3.1 Метод вуглецевого еквівалента – оцінка схильності сталі до холодного розтріскування
Оскільки тенденція до зміцнення та холодних тріщин у зоні термічного впливу зварювання пов’язана з хімічним складом сталі, хімічний склад використовується для опосередкованої оцінки чутливості холодних тріщин у сталі. Вміст легуючих елементів у сталі перетворюється на еквівалентний вміст вуглецю відповідно до його функції, який використовується як індикатор параметра для приблизної оцінки схильності сталі до холодного розтріскування, а саме методом вуглецевого еквівалента. Для методу вуглецевого еквівалента для низьколегованої сталі Міжнародний інститут зварювання (IIW) рекомендує формулу: Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/ 15. Відповідно до формули, чим більше значення вуглецевого еквівалента, тим більше схильність до зміцнення зварної сталі і тим легше утворювати холодні тріщини в зоні термічного впливу. Таким чином, вуглецевий еквівалент можна використовувати для оцінки зварюваності сталі, і відповідно до зварюваності можна запропонувати найкращі умови процесу для запобігання зварювальним тріщинам. При використанні формули, рекомендованої Міжнародним інститутом, якщо Ceq(IIW) <0,4%, тенденція до зміцнення невелика, зварюваність хороша, і попередній нагрів перед зварюванням не потрібен; якщо Ceq (IIW)=0,4%～0,6%, особливо коли він перевищує 0,5%, сталь легко загартувати. Це означає, що зварюваність погіршилася, і під час зварювання необхідний попередній нагрів, щоб запобігти зварювальним тріщинам. Температуру попереднього підігріву слід відповідно підвищувати зі збільшенням товщини пластини.
3.2 Показник чутливості до холодних тріщин при зварюванні
Крім хімічного складу, причинами холодних тріщин при зварюванні низьколегованої високоміцної сталі є вміст дифузійного водню в наплавленому металі, напруга з’єднання тощо. Ito et al. з Японії провели велику кількість випробувань на більш ніж 200 типах сталі, використовуючи дослідницькі випробування заліза з похилою Y-подібною канавкою та запропонував такі формули, як індекс чутливості до холодних тріщин, встановлений за хімічним складом, дифузійним воднем і обмеженням (або товщиною листа) і використав індекс чутливості до холодних тріщин для визначення температури попереднього нагріву, необхідної перед зварюванням, щоб запобігти холодним тріщинам. Загальноприйнято вважати, що для низьколегованої високоміцної сталі з вмістом вуглецю не більше 0,16% і міцністю на розрив 400-900 МПа можна використовувати наступну формулу. Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (%);
Pc=Pcm+[H]/60+t/600 (%)
To=1440Pc-392 (℃)
Де: [H]——вміст дифузійного водню в осадженому металі, виміряний за японським стандартом JIS 3113 (мл/100 г); t——товщина листа (мм); To——Мінімальна температура попереднього нагріву перед зварюванням (℃).
Розрахувати індекс чутливості до холодної тріщини при зварюванні Pc сталевої пластини такої товщини та мінімальну температуру попереднього нагріву To перед розтріскуванням. Коли результат розрахунку становить ≥50 ℃, сталева пластина має певну чутливість до холодного зварювання, тому її потрібно попередньо нагріти.

4. Ремонт холоднокрихкого «розтріскування» великих деталей
Після завершення зварювання сталевої пластини частина сталевої пластини розтріскується, що називається «відшаруванням». Морфологію тріщини див. на малюнку 2 нижче. Фахівці зі зварювання вважають, що доцільніше визначати процес ремонту як «процес ремонту зварюванням тріщин у Z-напрямку в сталевих пластинах». Оскільки деталь велика, знімати сталеву пластину, а потім зварювати її знову, потрібно багато роботи. Весь компонент, ймовірно, буде деформований, і весь компонент буде списаний, що призведе до великих втрат.
4.1. Причини та заходи профілактики тріщин Z-напрямку
Тріщини в напрямку Z, спричинені різанням і зварюванням, є холодними тріщинами. Чим більше твердість і товщина сталевої пластини, тим вище ймовірність тріщин у Z-напрямку. Щоб уникнути його появи, найкращий спосіб - це попередній нагрів перед різанням і зварюванням, а температура попереднього нагріву залежить від марки та товщини сталевого листа. Попередній нагрів можна здійснити за допомогою ріжучих пістолетів і електронних гусеничних нагрівачів, а необхідну температуру слід виміряти на задній частині точки нагріву. (Примітка: всю секцію різання сталевої пластини слід нагрівати рівномірно, щоб уникнути локального перегріву в зоні, що контактує з джерелом тепла.) Попередній нагрів може зменшити ймовірність тріщин у напрямку Z, викликаних різанням і зварюванням.
① Спочатку використовуйте кутову шліфувальну машину, щоб відшліфувати тріщину, поки вона не стане непомітною, попередньо нагрійте область навколо ремонтного зварювання приблизно до 100 ℃, а потім скористайтеся зварюванням CO2 (найкраще — порошковим дротом). Після зварювання першого шару відразу постукайте по шву конусним молотком, а потім зварюйте наступні шари, а після кожного шару постукайте по шву молотком. Переконайтеся, що температура проміжного шару становить ≤200 ℃.
② Якщо тріщина глибока, попередньо нагрійте область навколо ремонтного зварного шва приблизно до 100 ℃, негайно скористайтеся рубанком з вугільною дугою, щоб очистити корінь, а потім використовуйте кутову шліфувальну машину для шліфування, доки не з’явиться металевий блиск (якщо температура ремонтний зварний шов менше ніж 100 ℃, попередньо нагрійте знову), а потім зварюйте.
③ Після зварювання використовуйте алюмосилікатну вату або азбест для ізоляції зварного шва протягом ≥2 годин.
④ З міркувань безпеки виконайте ультразвукову дефектоскопію відремонтованої ділянки.