84 (98)

84 5. STRUKTURA ZŁĄCZY SPAWANYCH I ICH WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE

wowym, spoiwie, mikrostrukturze złącza, procesach i technologii spawania, naprężeniach własnych, rozwiązaniach konstrukcyjnych złącza.

• Pęknięcia eksploatacyjne:

-    kruche,

-    zmęczeniowe.

Występują one po długim czasie od zakończenia procesu spawania konstrukcji, gdy jest już ona poddana obciążeniom eksploatacyjnym. Na pękanie eksploatacyjne istotny wpływ mogą mieć czynniki spowodowane spawaniem, przede wszystkim karb geometryczny w złączu, zmiany strukturalne, naprężenia własne i od obciążeń zewnętrznych. Pękanie eksploatacyjne opisano w rozdz. 6.

5.4.1. Pękanie gorące (krystalizacyjne) spoin

Pęknięcia gorące (określane również jako krystalizacyjne, likwacyjne lub nadso-lidusowe) występują przeważnie w spoinie, głównie w jej osi, i sporadycznie w strefie przyspoinowej, tzn. tam, gdzie temperatura jest na tyle wysoka, że współistnieje faza stała i ciekła, lub temperatura jest nieco poniżej temperatury solidusu. Pęknięcia te mają przebieg międzykrystaliczny i powstają najczęściej w stalach wysokostopowych o strukturze jednofazowej (stale austenityczne i ferrytyczne) i w metalach nieżelaznych, np. stopach aluminium, miedzi i niklu. Występują także, lecz rzadko, w stalach niestopowych węglowych, najczęściej w spoinach wykonywanych lukiem krytym.

Pękanie gorące w spoinach jest związane z pierwotną krystalizacją jeziorka metalu i dużym skurczem termicznym metalu, który powoduje odkształcenia plastyczne, a po uzyskaniu przez metal cech sprężystych, również naprężenia. Wytrzymałość i plastyczność materiału tuż po jego zakrzepnięciu są bardzo niskie i łatwo dochodzi do utraty spójności między ziarnami. Zasadniczą przyczyną pękania gorącego spoin w stalach niestopowych (oprócz czynników odkształceniowo-naprężeniowych i kształtu spoiny) jest obecność w spoinie lub w strefie przegrzania niskotop-liwych eutektyk, w tym szczególnie niebezpiecznej Fe-FeS, która krzepnie w temperaturze 988°C, w której żelazo jest już w stanie stałym. Niskotopliwa eutektyka wydziela się na granicach ziaren w postaci cienkich płynnych warstewek stających się zaczątkiem pęknięć lub jest przesuwana na froncie krystalizacji do osi spoiny (rys. 5.5a). Pęknięcia gorące przebiegają najczęściej wzdłuż spoiny, w płaszczyźnie styku czół frontu krystalizacji, prostopadle do kierunku odprowadzania ciepła (rys. 5.6a, b i 5.7a), gdy spoiny są głębokie i wąskie, lub równolegle między kryształami (rys. 5.6c, d) na skutek znacznego skurczu poprzecznego (naprężeń rozciągających) spoiny szerokiej i płytkiej.

Stopień wrażliwości UCS stali niestopowych i niskostopowych na pękanie gorące można ocenić, korzystając ze wzoru, który został opracowany na podstawie badań pękania podczas spawania tukiem krytym i może być pomocny dla innych łukowych metod spawania

(5.1)

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