Dans le cordon de soudure ou la zone proche du cordon, en raison de l'influence du soudage, la combinaison atomique du matériau est détruite et le cordon formé par la formation d'une nouvelle interface est appelé une fissure de soudage, caractérisée par un espacement pointu et un grand rapport d'aspect.
Les fissures peuvent être divisées en fissures à chaud, en fissures à froid, en fissures de corrosion sous contrainte et en déchirure lamellaire en fonction de la température et de l'heure d'apparition. Dans la production de soudage, il existe de nombreux endroits où des fissures se produisent. Certaines fissures apparaissent à la surface de la soudure et peuvent être observées à l'œil nu ; certains sont cachés à l'intérieur de la soudure et ne peuvent être trouvés que par la détection de défauts ; certains se produisent sur la soudure; et certains se produisent dans la zone affectée par la chaleur. Il convient de noter que des fissures se produisent parfois pendant le processus de soudage et apparaissent parfois après la mise en place ou l'utilisation de la soudure pendant un certain temps après le soudage. Ces dernières sont appelées fissures retardées, qui sont plus nocives. Les emplacements et les types de fissures courantes sont indiqués dans la figure ci-dessous.
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L'emplacement et le type de fissures courantes
2. Les dangers des fissures de soudure
La fissure de soudure est le défaut le plus nocif. En plus de réduire la capacité portante du joint soudé, l'écart pointu à l'extrémité de la fissure provoquera une concentration de contraintes sérieuse, favorisera l'expansion de la fissure et conduira éventuellement à la destruction de la structure soudée, et le produit sera mis au rebut. provoquer des accidents graves. En général, les fissures sont un défaut inadmissible dans les joints soudés. Une fois trouvé, il doit être complètement enlevé et réparé et soudé.
3. Causes et mesures de prévention des fissures de soudure
En raison des différentes causes et mécanismes de formation des différentes fissures, les trois types de fissures chaudes, froides et réchauffées seront discutés séparément ci-dessous.
3.1, fissure à chaud
Les fissures thermiques font généralement référence aux fissures générées à des températures élevées (de près de la plage de températures de solidification jusqu'au-dessus de la ligne A3 sur le diagramme de l'équilibre fer-carbone) comme indiqué dans la figure ci-dessous, également appelées fissures à haute température ou fissures de cristallisation.
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Les fissures à chaud se produisent généralement dans la soudure et peuvent parfois également apparaître dans la zone affectée par la chaleur, comme le montre la figure.
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raison:
En raison du phénomène de ségrégation dans le bain de soudage en fusion pendant le processus de cristallisation, l'eutectique à bas point de fusion et les impuretés forment une ségrégation dans la couche intermédiaire liquide pendant le processus de cristallisation, et la résistance après solidification est également faible. Lorsque la contrainte de soudage est suffisamment importante, la couche intermédiaire liquide sera libérée. Les couches ou le métal solide nouvellement solidifié se séparent pour former des fissures.
De plus, s'il y a des eutectiques à bas point de fusion et des impuretés sur les joints de grains du métal de base, ces composés à bas point de fusion fondront pour former une couche intermédiaire liquide dans la zone affectée par la chaleur où la température de chauffage dépasse son point de fusion. Lorsque la contrainte de traction de soudage est suffisamment grande, elle sera également séparée pour former des fissures de liquéfaction dans la zone affectée par la chaleur.
En bref, l'apparition de fissures thermiques est le résultat des effets combinés de facteurs métallurgiques et mécaniques.
La prévention:
Les mesures visant à prévenir les fissures thermiques peuvent partir de deux aspects des facteurs métallurgiques et des facteurs mécaniques.
Contrôler la teneur en éléments nocifs et en impuretés du métal de base et des consommables de soudage
Limitez la teneur en éléments facilement séparables et en impuretés nocives dans les métaux de base et les matériaux de soudage (y compris la baguette de soudage, le fil de soudage, le flux et le gaz de protection). En particulier, la teneur en éléments d'impureté tels que le soufre et le phosphore doit être contrôlée et la teneur en carbone doit être réduite.
Le soufre est pratiquement insoluble dans l'acier et forme avec le fer du sulfure de fer (FeS), qui a un point de fusion bas. Lors du soudage, la présence de sulfure de fer entraînera une fissuration à chaud de la soudure et des fissures de liquéfaction dans la zone affectée thermiquement, ce qui détériorera les performances de soudage; le même soufre existe dans la limite des grains sous la forme d'un film, ce qui réduira la plasticité et la ténacité de l'acier. En règle générale, la teneur en soufre de l'acier utilisé pour le soudage ne doit pas dépasser 0,045 %. Parfois, des contrôles plus stricts sont nécessaires.
Le phosphore réduira la plasticité et la ténacité de l'acier, augmentera la température de transition fragile de l'acier et provoquera des fissures dans les soudures et les zones affectées par la chaleur. La teneur en phosphore ne doit pas dépasser 0,055 %. Parfois, des contrôles plus stricts sont nécessaires.
Les performances de soudage des matériaux sont étroitement liées à la teneur en carbone. Plus la teneur en carbone de l'acier est élevée, plus la soudabilité est mauvaise. On pense généralement que la teneur en carbone dans la soudure est contrôlée en dessous de 0,10 % et que la sensibilité aux fissures thermiques peut être considérablement réduite.
Ajustez la composition chimique du métal fondu, améliorez la structure de la soudure, affinez le grain de la soudure pour améliorer sa plasticité, réduisez ou dispersez le degré de ségrégation et contrôlez les effets nocifs de l'eutectique à bas point de fusion.
Par exemple, lors du soudage d'acier inoxydable austénitique, l'utilisation d'une soudure à structure biphasée austénite plus ferrite peut améliorer sa résistance à la fissuration thermique. Le cordon de soudure austénitique monophasé est sujet aux fissures à chaud.
Utilisez une baguette ou un flux de soudure de base pour réduire la teneur en impuretés dans la soudure et améliorer le degré de ségrégation pendant la cristallisation.
Contrôlez les spécifications de soudage, augmentez de manière appropriée le facteur de forme de la soudure, adoptez une méthode de soudage multicouche multipasse, évitez la ségrégation de la ligne centrale et prévenez les fissures de la ligne centrale. Lors du soudage, le rapport entre la largeur de la soudure et l'épaisseur de la soudure sur la section de soudure en un seul passage est appelé facteur de forme, ou facteur de forme de la soudure, de la soudure. Lorsque le facteur de forme du cordon de soudure est trop petit, le cordon de soudure est étroit et profond, et les impuretés à bas point de fusion se rassemblent au centre du cordon de soudure, ce qui augmente considérablement le risque de fissures thermiques. Lorsque le facteur de forme du cordon de soudure est important, le cordon de soudure est large et peu profond. Les eutectiques à bas point de fusion et les impuretés s'accumulent dans la région proche de la surface de la soudure, ce qui réduit considérablement la propension à la fissuration de l'axe central.
Prendre des mesures pour réduire le stress de soudage
Prenez diverses mesures technologiques pour réduire le stress de soudage, telles que l'adoption d'une séquence et d'une méthode de soudage raisonnables, l'utilisation d'une énergie d'entrée de soudage plus petite, la méthode globale de préchauffage et de martelage, etc.
Le remplissage du cratère d'arc pendant la fermeture de l'arc peut éviter les fissures du cratère d'arc.
3.2, fissure à froid
Les fissures à froid font généralement référence aux fissures générées par la soudure en dessous de la température A3 pendant le processus de refroidissement. La température à laquelle les fissures se forment est généralement inférieure à 300 ~ 200 degrés, ce qui se situe dans la plage de température de transformation martensitique, elle est donc appelée fissure à froid.
Les fissures froides peuvent apparaître immédiatement après le soudage, ou après une longue période après le soudage, elles sont donc également appelées fissures retardées. La génération de fissures à froid étant liée à l'hydrogène, on l'appelle aussi fissures induites par l'hydrogène. La génération de fissures à froid a un caractère différé, ce qui peut provoquer des accidents graves inattendus. Par conséquent, il est plus dangereux et doit faire l'objet d'une attention particulière.
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Causes des fissures à froid
Les conditions de base pour la formation de fissures à froid sont : la formation d'une structure durcie dans les joints soudés ; l'existence et la concentration d'hydrogène diffusible ; et l'existence d'importantes contraintes de traction de soudage. Ces trois conditions s'influencent mutuellement et se favorisent mutuellement. Dans des circonstances différentes, chacun des trois facteurs peut conduire à la génération de fissures à froid, parmi lesquelles l'hydrogène diffusible est le facteur le plus actif induisant des fissures à froid.
Mesures de prévention des fissures à froid
1) Utilisez des électrodes basiques ou des flux pour réduire la teneur en hydrogène diffusible dans le métal fondu. Les électrodes alcalines sont également appelées électrodes à faible teneur en hydrogène, ce qui peut réduire la teneur en hydrogène dans le métal fondu.
2) Les électrodes et le flux doivent être séchés en stricte conformité avec les exigences spécifiées avant utilisation. De plus, la rainure et le fil de soudage doivent être soigneusement nettoyés pour éliminer les taches d'huile, d'eau et de rouille afin de réduire la source d'hydrogène.
3) Choisissez des spécifications de soudage et un apport de chaleur raisonnables, tels que le préchauffage avant le soudage, le contrôle de la température de la couche intermédiaire, le refroidissement lent après le soudage, etc., pour améliorer l'état organisationnel de la soudure et de la zone affectée par la chaleur.
4) Effectuer le traitement thermique à temps après le soudage. L'une consiste à effectuer un traitement de recuit pour éliminer les contraintes internes, tempérer la structure trempée et améliorer sa ténacité ; l'autre consiste à effectuer un traitement d'élimination de l'hydrogène pour évacuer complètement l'hydrogène du joint soudé.
5) Améliorer la qualité de l'acier, réduire les inclusions en couches dans l'acier et prendre des mesures à partir de la conception structurelle et du processus de soudage pour réduire la contrainte de traction de soudage dans le sens de l'épaisseur de la plaque, ce qui peut empêcher le déchirement en couches.
6) Prendre diverses mesures technologiques pour réduire le stress de soudage (voir fissures thermiques, mesures préventives pour plus de détails)
3.3, réchauffer la fissure
Les fissures de réchauffage proviennent de la zone à gros grains dans la zone de soudage affectée par la chaleur, qui se caractérise par une rupture des joints de grains. La plupart des fissures se produisent dans les parties à concentration de contraintes. Généralement, il se forme lorsque la zone de soudure est à nouveau chauffée, on l'appelle donc fissure de réchauffage.
Causes des fissures de réchauffage
On pense généralement que la raison des fissures de réchauffage est que pendant le réchauffage, les carbures en solution solide sursaturés (principalement les carbures de vanadium et de molybdène) précipitent à nouveau pendant le premier processus thermique, entraînant un renforcement intragranulaire et un glissement. La déformation se concentre sur les anciens joints de grains austénitiques. Les fissures de réchauffage se forment lorsque la capacité de déformation plastique des joints de grains est insuffisante pour résister aux déformations induites lors de la relaxation des contraintes.
Réchauffer les mesures de prévention des fissures
1) Réduire les contraintes résiduelles et la concentration des contraintes, telles que l'augmentation de la température de préchauffage, le refroidissement lent après le soudage et la transition en douceur entre la soudure et le métal de base.
2) Sous réserve de respecter les exigences de conception, sélectionnez le matériau de soudage approprié de sorte que la résistance à haute température du métal soudé soit légèrement inférieure à celle du métal de base, permettant à la contrainte de se détendre dans la soudure et d'éviter les fissures dans le zone affectée par la chaleur.
3) Dans le cas d'assurer la résistance du joint à température ambiante, augmenter la température de recuit pour soulager les contraintes, entraînant la précipitation de particules de carbure relativement grossières pour améliorer la ductilité à haute température.
