Aşınmaya dayanıklı çelik plakalardaki kaynak çatlaklarının türlerinin ve temel özelliklerinin analizi
Çelik, petrokimya, gemi ve elektrik enerjisi gibi endüstrilerin gelişmesiyle birlikte kaynak yapıları büyük ölçekli, büyük kapasiteli ve yüksek parametreler doğrultusunda gelişme eğiliminde olup bazıları düşük sıcaklık, kriyojenik, aşındırıcı ortamlar ve diğer ortamlarda da çalışmaktadır. .
Bu nedenle, çeşitli düşük alaşımlı yüksek mukavemetli çelikler, orta ve yüksek alaşımlı çelikler, süper çelikler ve çeşitli alaşımlı malzemeler giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu çelik kaliteleri ve alaşımlarının uygulanmasıyla birlikte kaynak üretiminde birçok yeni sorunu da beraberinde getirmiştir; bunların arasında daha yaygın ve ciddi olanı kaynak çatlaklarıdır. Çatlaklar bazen kaynak işleminde, bazen de yerleştirme veya operasyon sürecinde ortaya çıkar ve buna gecikmiş çatlaklar denir. Bu tür çatlaklar imalatta tespit edilemediği için bu tür çatlakların zararı daha ciddi olur. Kaynak işleminde çeşitli çatlaklar oluşur; çatlağın doğasına göre aşınmaya dayanıklı çelik levhaların kaynak çatlakları genel olarak aşağıdaki beş kategoriye ayrılabilir:
İlk olarak sıcak çatlak
Kaynak sırasında yüksek sıcaklıklarda sıcak çatlaklar oluşur, bu nedenle bunlara sıcak çatlaklar denir. Aşınmaya dayanıklı çelik levhanın bileşimine göre sıcak çatlakların şekli, sıcaklık bölgesi ve ana nedenleri farklıdır, dolayısıyla sıcak çatlaklar üç kategoriye ayrılır: kristalleşme çatlakları, sıvılaşma çatlakları ve çok taraflılaşma çatlakları.
1. Kristal çatlağı
Kristalleşmenin daha sonraki aşamasında, düşük hacimli ötektik tarafından oluşturulan sıvı film, çekme gerilimi etkisi altında taneler ve çatlaklar arasındaki bağı zayıflatır.
Esas olarak karbon çeliği, daha fazla safsızlık içeren (kükürt, fosfor, demir, karbon, silikon içeren) düşük alaşımlı çelik kaynaklar ve tek fazlı östenitik çelik, nikel bazlı alaşım ve bazı alüminyum alaşımlı kaynaklarla üretilir. Bazı durumlarda ısıdan etkilenen bölgede kristalleşme çatlakları da meydana gelebilir.
2, yüksek sıcaklıkta sıvılaşma çatlağı
Kaynak termal döngüsünün tepe sıcaklığının etkisi altında, ısıdan etkilenen bölge ile çok katmanlı kaynak katmanları arasında yeniden erime meydana gelir ve stres etkisi altında çatlaklar oluşur.
Esas olarak krom nikel içeren yüksek mukavemetli çelikler, östenitik çelikler ve bazı nikel bazlı alaşımlar arasındaki yakın dikiş bölgesinde veya çok katmanlı kaynaklarda meydana gelir. Ana malzeme ve kaynak telindeki kükürt, fosfor ve silisyum karbon yüksek olduğunda sıvılaşma çatlağı eğilimi önemli ölçüde artacaktır.
Yüksek sıcaklıkta sıvılaşma çatlağı
3. Çok taraflılaşma çatlağı
Katılaşmış kristal cephesinde, yüksek sıcaklık ve stres etkisi altında kafes kusurları hareket eder ve bir araya gelerek yüksek sıcaklıkta düşük plastisite durumunda olan ikincil bir sınır oluşturur ve stres etkisi altında çatlaklar oluşur. Poligonal çatlaklar çoğunlukla sıcak çatlak tipine ait olan saf metal veya tek fazlı ostenitik alaşımların kaynak veya dikişe yakın bölgelerinde meydana gelir.
İkincisi, yeniden ısıtma çatlağı
Gerilim giderme ısıl işlemi veya belirli bir sıcaklıkta servis işlemi sırasında, kaynak ısısından etkilenen bölgenin kaba kristal kısmındaki çatlaklara yeniden ısıtma çatlakları adı verilir. Yeniden ısıtma çatlakları çoğunlukla düşük alaşımlı yüksek mukavemetli çeliklerin, perlitik ısıya dayanıklı çeliklerin, östenitik paslanmaz çeliklerin ve bazı nikel bazlı alaşımların kaynak ısısından etkilenen bölgesinin (HAZ) kaba taneli kısımlarında meydana gelir.
Üç, soğuk çatlak
Soğuk çatlak, kaynak sonrası düşük sıcaklıkta oluşan, kaynak sırasında oluşan yaygın bir çatlaktır. Soğuk çatlaklar çoğunlukla düşük alaşımlı çelik, orta alaşımlı çelik, orta karbonlu ve yüksek karbonlu çeliğin kaynak ısısından etkilenen bölgesinde meydana gelir. Ultra yüksek mukavemetli çeliğin veya belirli titanyum alaşımlarının kaynaklanması gibi bazı durumlarda, kaynak metalinde soğuk çatlaklar da görülür.
Soğuk çatlak
Kaynaklı çeliğin farklı türlerine ve yapılarına göre soğuk çatlakların da farklı kategorileri vardır ve bunlar kabaca aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:
1. Gecikmiş çatlak
Soğuk çatlağın yaygın bir şeklidir ve ana özelliği, kaynaktan hemen sonra ortaya çıkmaması, ancak genel bir kuluçka süresine sahip olması ve sertleşmiş yapı, hidrojen ve sınırlama geriliminin ortak etkisi altında üretilen gecikmiş bir çatlağa sahip olmasıdır.
2, çatlak söndürme
Bu çatlak temelde gecikme olgusu değildir ve kaynaktan hemen sonra, bazen kaynakta, bazen de ısıdan etkilenen bölgede bulunur. Esas olarak kaynak geriliminin etkisi altında sertleşen yapının ürettiği çatlaktır.
3. Düşük plastik gevrekleşme çatlağı
Düşük plastisiteye sahip bazı malzemeler için, soğuk veya düşük sıcaklıkta olduğunda, büzülme kuvvetinin neden olduğu gerinim, malzemenin kendisinin plastik rezervini aşar veya malzemenin kırılgan hale gelmesinden kaynaklanan çatlak meydana gelir. Daha düşük bir sıcaklıkta üretildiği için aynı zamanda soğuk çatlağın başka bir şeklidir, ancak gecikme olgusu yoktur.
4. Lamel yırtılması
Büyük petrol üretim platformu ve kalın duvarlı basınçlı kap imalat prosesinde bazen haddeleme yönüne paralel kademeli çatlaklar meydana gelir, buna laminer yırtılma denir.
Temel olarak çelik levhanın içinde (haddeleme yönü boyunca) tabakalı kalıntıların varlığı nedeniyle, kaynak sırasında oluşan gerilim haddeleme yönüne diktir ve bu durum, yangından biraz uzakta, ısıdan etkilenen bölgede "adım" katmanlı bir yırtıkla sonuçlanır. .
5. Gerilmeli korozyon çatlaması
Aşındırıcı ortam ve stresin birleşik etkisi nedeniyle bazı kaynaklı yapılarda (konteynerler ve borular gibi) gecikmiş çatlama. Gerilim korozyon çatlağını etkileyen faktörler yapının malzemesi, aşındırıcı ortamın türü, yapının şekli, imalat ve kaynak işlemi, kaynak malzemesi ve gerilim giderme derecesidir. Servis sırasında stres korozyonu meydana gelir.
