Analisi delle tipologie e delle caratteristiche fondamentali delle cricche di saldatura nelle lamiere di acciaio resistenti all'usura
Con lo sviluppo di industrie come l'acciaio, la petrolchimica, le navi e l'energia elettrica, le strutture di saldatura tendono a svilupparsi nella direzione di grandi dimensioni, grandi capacità e parametri elevati, e alcune funzionano anche in ambienti a bassa temperatura, criogenici, corrosivi e altri ambienti .
Pertanto, una varietà di acciaio ad alta resistenza a bassa lega, acciaio medio e alto legato, super acciaio e vari materiali in lega sono sempre più ampiamente utilizzati. Tuttavia, l'applicazione di questi tipi di acciaio e leghe ha portato molti nuovi problemi nella produzione di saldatura, tra cui il più comune e grave sono le crepe di saldatura. Talvolta compaiono delle crepe durante il processo di saldatura, ma talvolta anche durante il processo di posizionamento o di funzionamento, e le cosiddette crepe ritardate. Poiché tali crepe non possono essere rilevate nella produzione, il danno derivante da tali crepe è più grave. Esistono diverse cricche prodotte nel processo di saldatura; a seconda della natura della cricca, le cricche di saldatura delle piastre di acciaio resistenti all'usura possono essere sostanzialmente suddivise nelle seguenti cinque categorie:
Innanzitutto, il crack caldo
Le cricche calde si generano ad alte temperature durante la saldatura, per questo vengono chiamate cricche calde. A seconda della composizione della lamiera di acciaio resistente all'usura, la forma, la zona di temperatura e le principali cause delle cricche a caldo sono diverse, quindi le cricche a caldo sono divise in tre categorie: cricche di cristallizzazione, cricche di liquefazione e cricche di polilateralizzazione.
1. Crepa nel cristallo
Nella fase successiva della cristallizzazione, il film liquido formato dall'eutettico a basso volume indebolisce il legame tra i grani e le fessure sotto l'azione delle sollecitazioni di trazione.
Viene prodotto principalmente in acciaio al carbonio, saldature di acciaio a bassa lega con più impurità (contenenti zolfo, fosforo, ferro, carbonio, silicio) e saldature in acciaio austenitico monofase, leghe a base di nichel e alcune leghe di alluminio. In alcuni casi possono verificarsi anche crepe di cristallizzazione nella zona interessata dal calore.
2, crepa di liquefazione ad alta temperatura
Sotto l'azione della temperatura di picco del ciclo termico di saldatura, avviene la rifusione tra la zona termicamente interessata e gli strati di saldatura multistrato e si generano cricche sotto l'azione delle sollecitazioni.
Si verifica principalmente nella zona di giunzione vicina o nella saldatura multistrato tra acciai ad alta resistenza contenenti nichel-cromo, acciai austenitici e alcune leghe a base di nichel. Quando lo zolfo, il fosforo e il carbonio di silicio nel materiale di base e nel filo di saldatura sono elevati, la tendenza alla rottura da liquefazione aumenterà in modo significativo.
Crepa da liquefazione ad alta temperatura
3. Crepa della multilateralizzazione
Nel fronte cristallino solidificato, sotto l'azione di alta temperatura e stress, i difetti reticolari si muovono e si aggregano per formare un confine secondario, che si trova in uno stato di bassa plasticità ad alta temperatura, e sotto l'azione dello stress si generano crepe. Le cricche poligonali si verificano principalmente nella zona di saldatura o vicino alla giunzione di metalli puri o leghe austenitiche monofase, che appartengono al tipo di cricche a caldo.
In secondo luogo, riscaldare il crack
Nel processo di trattamento termico di distensione o di servizio a una determinata temperatura, le crepe nella parte di cristallo grosso della zona interessata dal calore della saldatura sono chiamate cricche di riscaldamento. Le cricche da riscaldamento si verificano principalmente nelle parti a grana grossa della zona interessata dal calore di saldatura (HAZ) di acciai bassolegati ad alta resistenza, acciai perlitici resistenti al calore, acciai inossidabili austenitici e alcune leghe a base di nichel.
Tre, crack freddo
La cricca a freddo è una cricca comune prodotta durante la saldatura, che si genera a bassa temperatura dopo la saldatura. Le cricche da freddo si verificano principalmente nella zona interessata dal calore della saldatura di acciaio a bassa lega, acciaio a media lega, acciaio a medio e alto tenore di carbonio. In alcuni casi, come nel caso della saldatura di acciaio ad altissima resistenza o di alcune leghe di titanio, sul metallo saldato compaiono anche cricche a freddo.
Crepa fredda
A seconda delle diverse tipologie e strutture dell'acciaio saldato, anche le cricche a freddo presentano diverse categorie, che possono essere grossolanamente suddivise nelle seguenti tre categorie:
1. Crack ritardato
È una forma comune di cricca a freddo e la sua caratteristica principale è che non appare immediatamente dopo la saldatura, ma ha un periodo di incubazione generale e ha una cricca ritardata prodotta sotto l'azione congiunta della struttura indurita, dell'idrogeno e dello stress di ritenuta.
2, estinguere la crepa
Questa fessura è fondamentalmente un fenomeno senza ritardo, riscontrato immediatamente dopo la saldatura, a volte nella saldatura, a volte nella zona interessata dal calore. Si tratta principalmente della fessura prodotta dalla struttura indurente sotto l'azione delle sollecitazioni di saldatura.
3. Crepa a basso infragilimento plastico
Per alcuni materiali con bassa plasticità, quando fa freddo o a bassa temperatura, la deformazione causata dalla forza di contrazione supera la riserva plastica del materiale stesso o la fessura causata dalla fragilità del materiale. Poiché viene generato a una temperatura inferiore, è anche un'altra forma di crack freddo, ma non vi è alcun fenomeno di ritardo.
4. Strappo lamellare
Nel processo di fabbricazione di grandi piattaforme di produzione petrolifera e di recipienti a pressione a pareti spesse, a volte si verificano crepe a gradini parallele alla direzione di laminazione, la cosiddetta lacerazione laminare.
Principalmente a causa della presenza di inclusioni stratificate all'interno della lamiera d'acciaio (lungo la direzione di laminazione), lo sforzo generato durante la saldatura è perpendicolare alla direzione di laminazione, determinando una lacerazione lamellare a “scalino” nella zona termicamente interessata leggermente lontana dal fuoco .
5. Fessurazione da tensocorrosione
Fessurazione ritardata in alcune strutture saldate (come contenitori e tubi) causata dall'azione combinata di mezzi corrosivi e sollecitazioni. I fattori che influenzano la cricca da tensocorrosione sono il materiale della struttura, il tipo di mezzo corrosivo, la forma della struttura, il processo di produzione e saldatura, il materiale di saldatura e il grado di distensione. La tensocorrosione si verifica durante il servizio.
