Suvirinimo defektai – plyšiai

Aukšta sujungimų kokybė lemia suvirintų metalinių konstrukcijų patikimumą. Kokybės tikrinimo sistema turi numatyti konstrukcijų kontrolę projektavimo, gamybos bei eksploatacijos metu. Atliekant metalinių konstrukcijų suvirinimą būtina vykdyti kokybės kontrolę visais gamybos etapais. Plyšiai – tai įtrūkiai, kurie laikomi pavojingiausiais suvirinimo defektais todėl, kad juose esantys įtempių koncentratoriai gali sukelti visos konstrukcijos suirimą. Plyšiai atsiranda suvirinimo siūlėje arba šalia siūlės esančioje zonoje. Pagrindinės šių defektų atsiradimo priežastys aušimo arba įtempimų poveikis.

Įtrūkių tipai:

  1. Mikroplyšys (1001);
  2. Išilginis plyšys (101);
  3. Skersinis plyšys (102);
  4. Spindulinis plyšys (103) (įtrūkiai atsirandantys iš bendro (pirminio) įtrūkimo centro);
  5. Kraterio plyšys (104);
  6. Grupė nesusijusių plyšių (105);
  7. Šakotiniai plyšiai (106) (grupė susijusių įtrūkimų kilusių iš bendro (pirminio) įtrūkimo).

Mikroplyšys 1001išilginis plyšys 101

skersinis plyšys 102kraterio plyšys 104

Grupė nesusijusių plyšių 105Šakotiniai plyšiai 106

 

Šie plyšiai gali būti išsidėstę:

  1. Siūlės metale;
  2. Terminio poveikio srityje;
  3. Pagrindiniame metale.

Išimtis: kraterio plyšys (104) gali būti tik siūlės metale.

Pagal atsiradimo priežastį plyšiai skirstomi į:

  1. Karštieji įtrūkiai;
  2. Šaltieji įtrūkiai;
  3. Lameliariniai (plokšteliniai) įtrūkiai;
  4. Terminio apdorojimo įtrūkiai.

Karštieji įtrūkiai

Karštasis įtrūkis – trapus medžiagos irimas suvirinimo siūlėje ar pagrindinėje metalinės konstrukcijos termiškai paveiktoje medžiagoje, kuris susidaro kietėjimo temperatūroje suvirinimo proceso metu arba jo pabaigoje. Karštųjų įtrūkių kilmė susijusi su medžiagos stingimu ir kietėjimu. Išsilydžiusios medžiagos neatlaiko atsirandančio suslūgimo, ir tai atitinkamoje vietoje lemia struktūros skilimą – karštą įtrūkį.

Karštieji įtrūkiai skirstomi į:

  1. Kristaiizaciniai plyšiai. Tai plyšiai, atsirandantys, pakitus medžiagos būsenai (skysta - kieta) temperatūroje virš soliduso (kietėjimo) linijos. Jie atsiveria, kietėjant suvirinimo siūlei, arba susidaro terminio poveikio zonos nevisiškai išsilydžiusiame ruože tarp grūdelių prie išsilydžiusių tarpsluoksnių.
  2. Perkristalizacijos plyšiai. Tai plyšiai, susidarantys dėl kietos struktūros nevienodų tūrinių pokyčių. Jie atsiveria, pasikeitus metalo struktūrai.
  3. Terminiai plyšiai. Kietėdama suvirinta siūlė gali sutrūkinėti, įvykus tūriniams pokyčiams, dėl grynai fizikinių priežasčių, t.y. dėl to, kad susidaro nevienoda temperatūra sluoksniuose ir nepalankiai pakinta lydinio plastiškumas.

Kad išvengti karštųjų įtrūkiu reikia:

  1. Sumažinti kenksmingų elementų (S - sieros, P - fosforo,...) kiekį;
  2. Padidinti Mn - mangano kiekį;
  3. Sudaryti galimybę susidaryti pirminei feritinei kristalizacijai.

Šaltieji įtrūkiai

Šaltieji įtrūkiai yra viena iš sulėtinto irimo rūšių. Jie dažniausiai atsiranda po metalinių konstrukcijų suvirinimo, kartais po kelių valandų, kartais po kelių parų. Prieš irimą įvyksta metalo plastinė deformacija. Šaltųjų įtrūkiu atsiradimo židinys visada yra tarpgrūdinis, plitimas tarpkristalinis. Pagrindinės šaltųjų įtrūkių atsiradimo priežastys yra dvi:

  1. Grūdinimo (minimalus reikalingas tam procesui prasidėti martensito tūris - 30%). Martensito susidarymas žymiai sumažina plastiškumą, tai nulemia šaltųjų įtrūkių susidarymą. Pagrindinis būdas išvengti įtrūkių - išankstinis metalo konstrukcijų įkaitinimas ir lėtas aušinimas užsigrūdinimui išvengti.
  2. Padidintas vandenilio kiekis siūlės metale ir terminio poveikio srityje. Atominis vandenilis (H1) susidaręs suvirinimo metu laisvai keliauja per metalą. Vidiniuose defektuose, kaip poros, šlakų intarpai, mikroplyšiai, jis kaupiasi ir virsta molekuliniu vandeniliu (H2), tuo labai padidindamas turį ir slėgį. Kai slėgis pasiekia kritinį dydį, įvyksta metalo suirimas ir atsiranda mikroplyšys kuris vėliau gali tapti plyšiu ir skatinti suvirintos metalo konstrukcijos suirimą.

 šaltasis įtrūkis

Kad išvengti šaltųjų įtrūkių reikia:

  1. Suvirinimo medžiagos prieš suvirinant iškaitinamos, kad juose butų kuo mažiau drėgmės;
  2. Suvirinamos konstrukcijos suvirinimo briaunos valomos nuo nešvarumų ir riebalų;
  3. Suvirinimo vieta apsaugoma nuo lietaus;
  4. Suvirinamų konstrukcijų metalas pakaitinamas.

Lameliariniai (plokšteliniai) įtrūkiai

Šio tipo įtrūkiai atsiranda lakštuose išilgai valcavimo tekstūros prie terminio poveikio srities, kai yra įtempiai lakšto storio kryptimi. Lameliariniai įtrūkiai susidaro dėl terminio deformacinio senėjimo 200 - 300°C temperatūroje. Didelę įtaką įtrūkiu atsiradimui turi nemetaliniai intarpai (sulfidai), kurie atsiranda plieno lakštus blogai išvalcuojat, ir plieno deoksidacijos būdas.

Kad išvengti lameliarinių įtrūkių reikia:

  1. Atlikti metalinių konstrukcijų metalo pakaitinimą prieš suvirinimą;
  2. Apriboti sieros kiekį.

 Lameliariniai (plokšteliniai) įtrūkiai

 

Terminio apdorojimo įtrūkiai

Šie įtrūkiai atsiranda dėl terminio poveikio atsirandančio konstrukcijų suvirinimo metu ir tolimesnio terminio apdorojimo. Terminio apdorojimo įtrūkiai skirstomi į:

  1. Žemų (200 - 300°C) temperatūrų. Per greitai įkaitinant ir ataušinant suvirintą sujungimą kyla papildomi terminiai įtempiai. Jie gali įkaitinant iššaukti defektų susidarymą grūdelių pakraščiuose, kurių metalas buvo sustiprintas suvirinant dėl terminio deformacinio senėjimo.
  2. Aukštų (600 - 700°C) temperatūrų. Pakartotinio kaitinimo įtrūkiai būdingi karščiui atsparių, Cr - chromo, Mo - molibdeno V - vanadžio sistemos plienu suvirintiems sujungimams. Juos atleidžiant 650°C temperatūroje terminio poveikio srityje iš persotinto kietojo tirpalo išsiskiria dispersiniai karbidiniai dariniai, kurie sustiprina grūdą. Nesuspėjusi relaksuoti liekamoji apkrova praslysdama tarp grūdų gali iššaukti pakartotinio kaitinimo įtrūkių susidarymą. Taip pat pakartotinio kaitinimo įtempiai susidaro persidengimuose esančiuose terminio poveikio srityje, virinant keliais ėjimais.

 

Kad išvengti terminio apdorojimo įtrūkių reikia:

  1. Teisingi įkaitinimo ir aušinimo režimai;
  2. Suvirinto sujungimo pakartotinis terminis apdorojimas.

 

Plyšių susidarymas pirmiausia rodo, kad netinkamai buvo parinktos suvirinimo medžiagos ir bloga metalinės konstrukcijos suvirinimo technologija. Kvalifikuotas inžinierius turi numatyti būsimas metalinių konstrukcijų suvirinimo problemas ir iki gamybos pradžios jas išspręsti.