Yeniden ısıtma çatlamasının karakteristik özellikleri ve başlıca nedenleri açıklanmıştır. Kaynakçıların kaynaklı imalatlarda yeniden ısıtma çatlaması riskini en aza indirebilmeleri için en iyi uygulamaya ilişkin genel yönergeler verilmiştir.
Tanımlama
Dış Görünüş
Kaynaklı bileşen, gerilim giderme ısıl işlemi gibi kaynak sonrası ısıl işleme tabi tutulduğunda veya yüksek sıcaklıkta hizmete tabi tutulduğunda, krom ve molibden veya krom, molibden ve vanadyum alaşım ilaveleri içeren düşük alaşımlı çeliklerde yeniden ısıtma çatlaması meydana gelebilir ( tipik olarak 350 ila 550°C aralığında).
Çatlama, neredeyse yalnızca, kaynağın veya kaplamanın altındaki ısıdan etkilenen bölgenin (HAZ) kaba taneli bölgelerinde ve kaynak metali içindeki kaba taneli bölgelerde bulunur. Çatlaklar genellikle görsel olarak görülebilir ve genellikle kaynak ucu gibi stres konsantrasyonunun olduğu alanlar ile ilişkilidir.
Çatlama, kaba makro çatlaklar veya mikro çatlak kolonileri şeklinde olabilir.
Bir makro-çatlak, iri taneli bölgeyi takip eden, genellikle dallanma gösteren 'kaba' bir çatlak olarak görünecektir. Çatlama her zaman önceki ostenit tane sınırları boyunca taneler arasıdır. Kaynak metalindeki makro çatlaklar, kaynak yönüne göre boyuna veya enine yönlenebilir. HAZ'daki çatlaklar ise her zaman kaynak yönüne paraleldir.
Mikro çatlaklar hem HAZ'da hem de kaynak metalinde bulunabilir. Çok pasolu kaynaklardaki mikro çatlaklar, sonraki pasolarla rafine edilmemiş tane irileşmiş bölgelerle bağlantılı olarak bulunacaktır.
Önerilen Makale: Çelik sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
çelik dar bant sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Nedenler
Bunun başlıca nedeni, hassas çeliklere ısıl işlem uygulandığında, tanecik iç kısmının karbür çökelmesiyle güçlendirilmesi ve tane sınırlarında sürünme deformasyonu ile artık gerilmelerin gevşemesini zorlamasıdır.
Tane sınırlarına ayrılan ve temper gevrekliğini artıran safsızlıkların varlığı, örn. antimon, arsenik, kalay, kükürt ve fosfor, yeniden ısıtma çatlamasına karşı duyarlılığı artıracaktır.
Derz tasarımı çatlama riskini artırabilir. Örneğin, kısmi penetrasyon kaynakları gibi gerilim konsantrasyonu içermesi muhtemel olan bağlantılar, çatlakları başlatmaya daha yatkındır.
Kaynak prosedürünün de bir etkisi vardır. Büyük kaynak boncukları, kaynak metali içinde iri sütunlu taneler ve sonraki geçişte rafine edilme olasılığı daha düşük olan iri taneli bir HAZ ürettikleri ve bu nedenle yeniden ısıtma çatlamasına karşı daha duyarlı olacağı için istenmez.
Önlemede En İyi Uygulama
Yeniden ısıtma çatlaması riski, maksimum kirlilik seviyesi belirlenerek ve daha toleranslı bir kaynak prosedürü / tekniği benimsenerek çelik seçimi ile azaltılabilir.
Çelik Seçimi
Mümkünse, yeniden ısıtma çatlamasına duyarlı olduğu bilinen çeliklerin kaynaklanmasından kaçının. Örneğin, A 508 Sınıf 2'nin yeniden ısıtma çatlamasına karşı özellikle hassas olduğu bilinirken, A508 Sınıf 3'te kaynak ve kaplama ile bağlantılı çatlama büyük ölçüde bilinmemektedir. İki çelik benzer mekanik özelliklere sahiptir, ancak A508 Sınıf 3 daha düşük Cr içeriğine ve daha yüksek manganez içeriğine sahiptir.
Benzer şekilde, daha yüksek mukavemetli, sürünmeye dayanıklı çeliklerde, çatlak duyarlılıklarının yaklaşık bir sıralaması aşağıdaki gibidir:
5 Cr 1Mo daha düşük risk
2.25Cr 1 Ay ↓
0,5 Ay B ↓
0,5Cr 0,5Mo 0,25V daha yüksek risk
Bu nedenle, sürünme dirençli bir krom molibden çeliği seçerken, 0,5Cr 0,5Mo 0,25V çeliğin yeniden ısıtma çatlamasına duyarlı olduğu bilinir, ancak benzer bir sürünme direncine sahip olan 2,25Cr 1Mo önemli ölçüde daha az hassastır.
Ne yazık ki, bazı çeliklerin duyarlılığı hakkında bazı bilgiler elde edilmiş olsa da, kimyasal bileşimden çatlama riski güvenilir bir şekilde tahmin edilemez. Çeliğin yeniden ısıtma çatlamasına duyarlılığını belirtmek için ΔG1, PSR ve Rs dahil olmak üzere çeşitli endeksler kullanılmıştır. ΔG1 değeri 2'den küçük, PSR değeri sıfırdan küçük veya Rs değeri 0.03'ten küçük olan çelikler, yeniden ısıtma çatlamasına karşı daha az hassastır.
ΔG1 = 10C + Cr + 3.3Mo + 8.1V - 2
PSR = Cr +Cu + 2Mo + 10V +7Nb + 5Ti - 2
Rs = 0.12Cu +0.19S +0.10As + P +1.18Sn + 1.49Sb
Çelik türünden bağımsız olarak, düşük seviyelerde safsızlık elementlerine (antimon, arsenik, kalay, bizmut, kükürt ve fosfor) sahip olduğu belirtilen çeliklerin satın alınması önemlidir. Kaynak metalinin yeniden ısınma çatlamasını önlemek için, kaynak sarf malzemelerinin kaynak metalini bu safsızlıklardan uygun şekilde düşük seviyelerde biriktirmesini sağlamak ve tercihen kaba sütunlu tanelerden kaçınmak gerekir. Kalın duvarlı %2,25Cr-%1Mo-0,25V reaktör kaplarında kaynak metali yeniden ısıtma çatlamasının birkaç örneğini takiben, akıdaki safsızlıkların çatlamadan sorumlu olduğu belirlendi ve bunların istenen üst limiti için bir denklem verildi.
K = Pb + Bi + 0.03Sb (ppm)
Bu tür bir çatlamadan kurtulmak için bileşim faktörü K 1.5'ten az olmalıdır.
Kaynak Prosedürü ve Tekniği
Kaynak prosedürü, yeniden ısıtma çatlaması riskini en aza indirmek için kullanılabilir.
İri taneli HAZ'ın maksimum arıtılmasının üretilmesi
Ostenit tane büyümesinin derecesinin sınırlandırılması
Stres konsantrasyonlarının ortadan kaldırılması
Prosedür, sonraki geçişlerle iri taneli HAZ'ı iyileştirmeyi amaçlamalıdır. Alın kaynaklarında, yan duvara penetrasyonu en aza indirmek için düşük bir hücum açısına sahip dik kenarlı bir bağlantı hazırlığı kullanılarak maksimum iyileştirme elde edilebilir. Karşılaştırıldığında, daha büyük bir V açısı hazırlığı, daha geniş bir HAZ üretir ve sonraki geçişlerle elde edilen iyileştirme miktarını sınırlar. Bununla birlikte, yan duvar füzyonu eksikliği riskinin artması nedeniyle dar bağlantı hazırlıklarının kaynaklanması daha zordur.
HAZ'ın iyileştirilmesi, önce hassas plakanın yüzeyinin küçük çaplı (3.2 mm) bir elektrot kullanılarak ince bir kaynak metal tabakasıyla yağlanmasıyla desteklenebilir. Eklem daha sonra, tereyağlı tabaka altında kalan herhangi bir kaba taneli HAZ'ı arıtmak için yeterli ısı üretmesi amaçlanan daha büyük çaplı (4 - 4,8 mm) bir elektrot kullanılarak tamamlanır.
Östenit tane büyümesinin derecesi, düşük bir ısı girdisi kullanılarak sınırlandırılabilir. Bununla birlikte, hidrojen destekli çatlama ve füzyon eksikliği kusurları riskinden kaçınmak için ihtiyati tedbirler gerekli olabilir. Örneğin, ısı girdisini azaltmak, hidrojen destekli çatlamayı önlemek için neredeyse kesinlikle daha yüksek bir ön ısıtma sıcaklığı gerektirecektir.
Kabul edilen bağlantı tasarımı ve kaynak tekniği, kaynağın çentiklerin varlığından kaynaklanabilecek yerel stres konsantrasyonlarından arınmış olmasını sağlamalıdır. Gerilme konsantrasyonları aşağıdaki durumlarda üretilebilir:
Destek çubuğu ile kaynak
Kök kusuru bırakan kısmi penetrasyon kaynağı
Yan duvar füzyonunun olmaması gibi dahili kaynak kusurları
Kaynak, özellikle keskin kaynak uçları olmak üzere zayıf bir yüzey profiline sahiptir
İri taneli HAZ sonraki geçişlerde rafine edilmemiş olabileceğinden, kapak geçişinin kaynak uçları özellikle hassastır. Duyarlı çelikte, son paso asla ana malzeme üzerinde değil, her zaman kaynak metali üzerinde uygulanmalı, böylece HAZ'ı iyileştirecektir.
Kaynak parmaklarının ön ısıtma korunarak taşlanması, 0,5Cr 0,5Mo 0,25V çeliklerde çatlama riskini azaltmak için başarıyla kullanılmıştır.
