Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 1

ZJAWISKA PĘKANIA

W STALI

EWE III

2 godz.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 2

SPAWALNOŚĆ - DEFINICJE

(ISO) Materiał metaliczny jest uważany za spawalny dla określonego
zastosowania, jeżeli za pomocą spawania, przy użyciu odpowiedniej,
przydatnej techniki spawania, powstaje jednolite, metaliczne
połączenie, które spełnia wymagania, wynikające z własności
lokalnych złącza, i ich wpływu na wytrzymałość konstrukcji.

(prof. M. Myśliwiec) Prawdopodobieństwo zdarzenia polegającego
na tym, że złącze spawane, wykonane z danego metalu za pomocą
określonego procesu technologicznego spawania, będzie pracowało
w sposób niezawodny w wymaganych warunkach eksploatacyjnych
przez zadany okres.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 3

Kryteria spawalności:

I - Uzyskanie ciągłego, metalicznego złącza w procesie

technologicznym

spawania,

II - Uzyskanie złącza o optymalnych własnościach w warunkach eksploatacji.

Proces technologiczny spawania to okres czasu zawierający wszystkie zabiegi związane z:

-przygotowaniem,

-montażem,

-sczepianiem,

-spawaniem,

-innymi procesami towarzyszącymi, np. obróbką cieplna.

Dla danego złącza spawanego proces technologiczny kończy się, gdy ustabilizowały się lub
zakończyły przemiany wewnętrzne, mogące doprowadzić do uszkodzenia złącza. Na ogół
proces technologiczny spawania uważa się za zakończony po 48 godz. od zakończenia
spawania.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 4

Dla stali (węglowych, niskostopowych, średniostopowych, stopowych) I
kryterium spawalności może nie być spełnione w wyniku powstania w
złączu, w procesie technologicznym spawania:

¾ pęknięć gorących - PG,

¾ pęknięć zimnych (opóźnionych) - PZ,

¾ pęknięć lamelarnych

- PL,

¾ pęknięć relaksacyjnych (powtórnego nagrzewania)

- PR.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 5

PĘKANIE NA GORĄCO (PG)

PG ma miejsce, gdy:

9 w metalu, w wysokiej
temperaturze występuje pewna
ilość fazy ciekłej na granicach
ziaren lub dendrytów,

9 działają odkształcenia
zewnętrzne lub wynikające ze
skurczu wywołanego lokalnym
nagrzewaniem w czasie
spawania.

Pęknięcia krystalizacyjne: efekt działania
warstewki cieczy resztkowej w obszarze granic
ziarn.

Pęknięcia segregacyjne: efekt nadtapiania
granic ziaren fazy stałej (SWC, spoiny
wielościegowe).

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 6

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 7

∆ e

sk

– odkształcenie plastyczne wywołane skurczem swobodnym

∆ e

k

- odkształcenie plastyczne wywołane zmianą kształtu elementu

∆ e

z

– zapas odkształceń plastycznych

p

min

- zdolność metalu do odkształceń

∆ e

z

=p

min

-(∆ e

sk

+ ∆ e

k

)

PĘKANIE KRYSTALIZACYJNE -

mechanizm wg Prohorowa

ZKW – Zakres Kruchości
Wysokotemperaturowej

dla stali ZKW ≈ 1100 ÷ 1350°C

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 8

Bezwzględna wartość skurczu swobodnego w ZKW

ZKW

e

sk

sk

⋅

=

Δ

α

α

sk

–wsp. narastania odkształceń skurczowych,

α

p

– wsp. dopuszczalnej intensywności narastania odkształceń,

α

k

– wsp. intensywności odkształceń wywołanych zmianą kształtu.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 9

Miejsca występowania pęknięć gorących:

¾ MS

¾ SWC (obszar częściowego roztopienia ziaren)

W SWC - wskutek zwiększonej energii liniowej spawania lub/i
podgrzewania wstępnego istnieje zwiększona możliwość
roztopienia warstewek materiału o obniżonej temperaturze
topnienia lub zaktywizowania dużej ilości wad sieci
krystalograficznej.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 10

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 11

Wpływ kształtu spoiny

ψ

=

h

b

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 12

Wpływ kształtu jeziorka i szybkości spawania na PG

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 13

Wpływ składu chemicznego:

-obniżenie ilości eutektyk siarkowych → wiązanie z użyciem Mn

20

>

s

Mn

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 14

Wpływ odsztywnienia (podgrzania wstępnego) złącza

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 15

Wpływ odtlenienia (uspokojenia) stali na odporność na PG

Stale nieuspokojone wykazują silną segregację, szczególnie w środkowej części
grubości wyrobów walcowanych co może doprowadzić do PG.

Dotyczy to głównie procesu przy dużym wymieszaniu MR ze spoiwem w MS.

Należy stosować elektrody z otuliną zasadową.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 16

Rys. 1. Próbka o zmieniającej się sztywności ze spoina czołową.

Liczność: minimum 3 próbki
Wykrywanie PK: lico – oględziny, grań – oględziny po przełamaniu
Kryteria: jakościowe – brak PK

porównawczo – ilościowe; P

l

=100(L

s

-L

p

)/L

s

[%]

Typowe próby skłonności do pękania krystalizacyjnego:

-ilościowe (Verestraint, Transverestraint)

-technologiczne

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 17

Rys. 2. Próbka podwójnie pachwinowa (kształt 1,2,3) wg DIN 50 129.

Liczność: minimum 3 próbki
Wykrywanie PK: lico – oględziny, grań – oględziny po przełamaniu
Kryteria: jakościowe – brak PK

porównawczo – ilościowe; P

l

=100(L

s

-L

p

)/L

s

[%]

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 18

4

HCS

4

HCS

⎭

⎬

⎫

<

≥

we

niskostopo

Stale

2

HCS

2

HCS

⎭

⎬

⎫

<

≥

V

Mo

Cr

Mn

Ni

+

+

+

⋅

⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+

+

+

⋅

=

3

10

100

25

Si

P

S

C

HCS

3

Szacowanie skłonności do PG

Wg EN 1011-2 wskaźnik skłonności do pękania krystalizacyjnego stopiwa:

UCS=230C+190S+75P+45Nb-12,3Si-5,4Mn-1

Gdy UCS<10 – odporność na PG, gdy UCS>30 – skłonność do PG

Skłonność ----

Odporność ---

Stale niskowęglowe

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 19

Ograniczenie skłonności:

¾ zmniejszenie odkształceń:

9 optymalny kształt rowka

9 optymalny rozkład spoin

¾ odsztywnienie złącza - podgrzewanie 150 ÷ 500°C
( z wyjątkiem stali Cr-Ni),

¾ ograniczenie szybkości spawania, energii liniowej,

¾ regulacja składu chemicznego MS (mało zanieczyszczeń,
dużo Mn, elektrody z otuliną zasadową)

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 20

PĘKANIE ZIMNE

PZ występuje w SWC lub metalu spoiny, w temperaturze poniżej
przemiany przechłodzonego austenitu (poniżej 300°C), pod wpływem
równocześnie występujących czynników:

9 struktury hartowniczej,

9 wodoru dyfundującego,

9 obciążenia złącza.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 21

Rys. 1 . Obszary spoiny narażone
na występowanie pękania na
zimno: a) spoiny pachwinowej, b)
spoiny czołowej; A — w strefie
wpływu ciepła, F — w strefie
wtopienia, AL lub FL - pęknięcia
wzdłużne, AT lub FT — pęknięcia
poprzeczne, AL1 — pęknięcia
podspoinowe, AL2 — pęknięcia
na krawędzi nadlewu, AL3 —
pęknięcia grani spoiny.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 22

WPŁYW NAPRĘŻEŃ

Naprężenia w złączu:

¾ bezpośrednie (niemożliwe do uniknięcia):

9 nierównomierne nagrzewanie (rzędu I)

9 zachodzące przemiany (

γ Martenzyt, rzędu II),

¾ pośrednie (możliwe do uniknięcia) :

9 wynikające ze sztywności

¾ zewnętrzne:

9 działające na spawane złącze lub po jego wykonaniu

(np.: w czasie wykonywania złączy następnych)

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 23

WPŁYW STRUKTURY

PRZEMIANA Fe

γ =>Martenzyt w ograniczonej przestrzeni (między MR i MS) w SWC

ROLA WODORU

Źródła wodoru:

9 rozpuszczony w MR, MD (otulina, topnik)
9 w związkach chemicznych otuliny, topnika
9 wilgoć na powierzchni MR
9 wilgoć w atmosferze łuku
9 rdza na powierzchni MR; MR
9 związki organiczne (smary, farby)

Wodór:

9 ATOMOWY (mała średnica atomu i łatwość dyfuzji)

9 CZĄSTECZKOWY

Najwięcej wodoru generują: elektrody otulone: kwaśne, rutylowe, celulozowe,
szczególnie wilgotne, zasadowe niesuszone, zanieczyszczone tłuszczami,
skorodowane, wilgotne topniki, zanieczyszczone spoiwa do metody MIG.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 24

WNIKANIE WODORU DO MS

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 25

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 26

Rys. 5. Schematyczny obraz tworzenia się pęknięć w SWC na
skutek wydzielania się wodoru ze spoiny, w której przemiana
austenitu nastąpiła wcześniej niż przemiana w SWC.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 27

ODDZIAŁYWANIE WODORU NA METAL

¾ dyfuzja H do pustek (mała średnica atomu)
¾ rekombinacja H + H H

2

¾ powstanie wysokich ciśnień

¾ tworzenie mikro i makro pęknięć

¾ dyfuzja H do sieci krystalograficznej

¾ wywołanie naprężeń wewnętrznych III rzędu

¾ zwiększenie gęstości dyslokacji

¾ blokowanie poślizgów jako skutki odkształcania

1

°

2

°

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 28

MECHANIZM PĘKANIA OPÓŹNIONEGO

Rys. 7. Zależność naprężeń
od czasu działania
obciążenia (a), oraz
oporności elektrycznej
metalu (b) w czasie pękania
opóźnionego.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 29

Rys. 8. Wpływ zawartości wodoru na warunki zaistnienia pękania zwłocznego.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 30

Próbka CTS.

Liczność: minimum 3 próbki
Wykrywanie PK: po 24 godz. Na zgładach metalograficznych
Kryteria: jakościowe – brak PK

Próby skłonności do pękania zimnego

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 31

Próbka Tekken.

Liczność: minimum 3 próbki,
Wykrywanie PK: po 24 godz. lico – oględziny, penetrantem,

magnetycznie, metalograficznie
grań - metalograficznie

Kryteria: jakościowe – brak PK

porównawczo – ilościowe -

∑

=

L

L

S

f

f

100

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 32

Schemat działania i widok stanowiska do badań metodą implant.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 33

Próbka kołkowa; a) z karbem śrubowym, b) z karbem kołowym.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 34

Wyniki prób implantacyjnych dla zawartości wodoru w stopiwie z elektrod EB 146 na poziomie 5,86 ml/100gFe.

0

100

200

300

400

500

600

700

1

10

100

1000

10000

czas [min]

napr

ęż

enia [MPa]

16 h

( )

(

)

)

10

65

,

1

75

,

1

1

lg

24

121

9

,

68

(

81

,

9

100

2

5

/

8

t

t

H

P

D

CM

imp

kr

⋅

⋅

+

⋅

+

+

⋅

−

⋅

−

⋅

=

−

σ

B

V

Mo

Ni

Cr

Cu

Mn

Si

C

P

CM

5

10

15

60

20

30

+

+

+

+

+

+

+

+

=

gdzie:

Wartość naprężenia krytycznego:

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 35

Zależność teoretycznie wyznaczonych naprężeń krytycznych od kolejnych założonych zawartości wodoru dyfundującego na podstawie wzoru.

Na wykres naniesione zostały również wartości otrzymane z wykonywanych doświadczeń (punkty koloru czerwonego). Elektrody EB 146.

593

522

480

45

1

428

409

394

380

36

8

357 34

7

339 330 323

316 309 303

297 292 28

6

281

241

377

384

0

100

200

300

400

500

600

700

0

5

10

15

20

zawartość wodoru ml/100gFe

Napr

ęż

enia krytyczne MPa

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 36

Aparatura do oznaczania wodoru

rozpuszczonego (metoda glicerynowa).

1.

Naczynie walcowe ze szlifem.

2.

Biureta gazowa ze szlifem.

3.

Naczynie równoważące napełnione
roztworem gliceryny i spirytusu,

4.

Poduszka gumowa.

5.

Próbka

6.

Górny kurek jednodrożny.

7.

Dolny kurek jednodrożny.

8.

Wąż gumowy.

Oznaczanie wodoru dyfundującego:

-metod rtęciowa,

-metoda glicerynowa.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 37

Obniżenie zawartości wodoru dyfundującego uzyskuje się poprzez zastosowanie procesów
niskowodorowych:

-MAG – tlen w łuku obniża zawartość wodoru do około 0,5 mlH/100gFe,

-Spawanie automatyczne pod zasadowym topnikiem (wysuszonym) – około 2,5mlH/100gFe,

-Spawanie elektrodami otulonymi zasadowymi – wysuszonymi <5mlH/100gFe.

Spawanie innymi elektrodami daje znacznie większe ilości wodoru w stopiwie:

Około 15 – 30ml/100gFe dla otuliny kwaśnej, rutylowej lub zasadowej niewysuszonej.

Niedopuszczalne jest spawanie elementów mokrych, w czasie opadów lub w czasie mgły.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 38

PĘKANIE ZIMNE -szacowanie skłonności

Dla stali niskowęglowych i niskostopowych:

-metody w EN1011 – patrz temat 2.8)

-Metoda Ito-Besseyo:
To= 1440 Pw - 392 [C]

600

60

40000

60

h

Hd

Pcm

R

Hd

Pcm

Pw

fy

+

+

=

+

+

=

h

R

fy

70

≈

B

V

Mo

Ni

Cr

Cu

Mn

Si

C

Pcm

5

10

15

60

20

30

+

+

+

+

+

+

+

+

=

Rfy=70h dla h < 40 mm h - grubość

Rfy=2800 dla h ≥ 40mm

To ≤ 20 C - odporność na PZ
To =20 - 100 C - częściowa skłonność

To ≥ 100 C - skłonność do FZ

Ograniczenia:
C=0,07 do 0,22%; Mn=0,4 do l,4%;

Si=0,0 do 0,6%
Nb=0,0 do 0,04%; B=0,0 do 0,005%;

Hd=l do 5 cm

3

/100g;

ql=17 do 30 kJ/cm h=10 - 50mm
R

fy

=naprężenia skurczowe [kG/mm

2

]

= 500 - 2800 kG/mm

2

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 39

SKŁONNOŚĆ DO PĘKANIA

RELAKSACYJNEGO (PO POWTÓRNYM

NAGRZEWANIU) PR

G=Cr+3,3Mo+8,1V-2

G ≥ 0 skłonność do PR wg Nakamury

G < 0 odporność na PR

Czynniki:

- Naprężenia wewnętrzne,

- Struktura o grubym ziarnie,

- Obecność struktur przesyconych (M, B, A),

- Skład chemiczny:

-węglikotwórcze (Cr, Mo, V)

-śladowe (Cu, Sn, P, S, As, Sb)

Powstaje najczęściej w czasie
odprężania, w gruboziarnistym obszarze
SWC. Przełom międzykrystaliczny.

Przyczyna: koncentracja odkształceń
wzdłuż granic ziaren wskutek
umocnienia wewnątrz ziaren przez
węgliki wydzielające się podczas
obróbki cieplnej.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 40

Sposoby zapobiegania powstawaniu pęknięć
relaksacyjnych (PR):

-ograniczyć rozrost ziaren w SWC – spawanie z niską
energią liniową,

-usunąć karby za pomocą szlifowania przed obróbką
cieplną złącza,

-stosować odprężanie dwustopniowe:

-powolne nagrzewanie (do 100

o

C/h, 1-2 godz.) do 250-

300

o

C,

-spawanie,

-nagrzewanie (80-100

o

C/h, 1godz.) do 500

o

C, w której

następuje relaksacja naprężeń,

-nagrzewanie z szybkością 400-480

o

C do temperatury

wyżarzania (710

o

C, t=2min/mm, min. 1,5godz.),

-chłodzenie do 300

o

C (80-100

o

C/h), potem na

swobodnym powietrzu.

wg Ito

Psr=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2

dla 0,1-0,25%C, 0-1,5%Cr, 0-0,2%Mo, 0-0,1%Cu, 0-0,15%V

skłonność do PR gdy Psr>0

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 41

Próbki do badań skłonności do PR – najczęściej Vinckiera

Próbki poddaje się:

-symulacji cyklem cieplnym z Tmax=1250-1350C,

-Nagrzewaniu do T obróbki cieplnej,

-Rozciąganiu, do zerwania z szybkością
0,5mm/min (około 30minut)

Przykład wyników dla stali 9Cr-1Mo-NbV

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 42

PĘKANIE LAMELARNE PL

(rozdarcie, dające strukturę warstwową, tarasową)

Związane jest z jakością stali, głównie istnieniem w niej
pasmowych wtrąceń, najczęściej siarczkowych o kierunku zgodnym
z kierunkiem walcowania.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 43

Przykłady występowania PL

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 44

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 45

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 46

Czynniki:

¾ naprężenia:

własne - cieplne

- strukturalne

- reakcje od utwierdzeń

działające w kierunku grubości (Z)

¾ metalurgiczne:

zanieczyszczenia niemetaliczne obniżające

plastyczność w kierunku osi z,

(tlenki, siarczki rozwalcowane w procesie
wytwarzania)

¾technologiczne

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 47

wtrącenia niemetaliczne na
stalowym zgładzie nietrawionym

wtrącenia niemetaliczne siarczkowe w SWC złącza
spawanego. Zgład trawiony Nitalem pow. X200.

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 48

Najprostszy wskaźnik – próba Z (EN 10164)

klasa jakości

Z 15

Z 25

Z 35

minimalne

przewężenie

z 3 próbek

15%

25%

35%

minimalne

przewężenie

pojedynczej próbki

12%

15%

25%

Przewężenie w kierunku Z = STRA
(Short Transverse Reduction of
Area) zależy od zawartości
zanieczyszczeń, głównie Siarki.

Dla blach o grubości 12,5 do
50mm:

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 49

Ogólne zalecenia stosowania odpowiedniej klasy wytrzymałości stali w kierunku grubości:

Z>25%

- prawdopodobnie w każdym przypadku złącze będzie pozbawione PL,

Z około 20%

- ryzyko PL w silnie obciążonych złączach (węzłowych),

Z około 15%

-ryzyko PL w silnie obciążonych złączach (stopy słupów skrzynkowych),

Z około 10%

-ryzyko PL w słabo obciążonych złączach teowych (teowniki spawane)

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 50

Wskaźniki odporności na PĘKANIE LAMELARNE
PL powstają w SWC lub materiale rodzimym pod wpływem obciążenia
działającego w kierunku grubości spawanych elementów wykazujących
teksturę.

S

Hd

Pcm

Pl

6

60

+

+

=

Pl ≤ 0,40 - odporność na PL

Pl > 0,40 - skłonność do PL

7000

60

L

Hd

Pcm

Pl

+

+

=

L - całkowita długość matowych wtrąceń w µm/mm

2

Pl ≤ 0,35 - odporność na PL
Pl > 0,35 - skłonność do PL

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 51

Sposoby zapobiegania:

1.

stosować blachy o odpowiedniej klasie

odporności Z,

2.

stosować spoiwo dające stopiwo o małej R

e

i

dużym A

5

3.

stosować procesy niskowodorowe (elektrody

zasadowe, niskowodorowe, MAG)

4.

zbadać ultradźwiękowo elementy przed

spawaniem na rozwarstwienia

5.

stosować buforowanie (stopiwo Cr-Ni)

6. ograniczyć grubość spoin, ilość ściegów,

stosować symetryczne układanie ściegów w

spoinach symetrycznych,

7. stosować odpowiednią konstrukcję połączenia

spawanego

Wydział Mechaniczny PG

KTMM i Spawalnictwa

Mater. I ich zach. przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak

EWE III 2.9 52