Với sự phát triển của ngành công nghiệp thép, hóa dầu, tàu thủy và điện, các kết cấu hàn có xu hướng phát triển theo hướng quy mô lớn, công suất lớn và thông số cao, một số vẫn hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp, môi trường đông lạnh, môi trường ăn mòn và các môi trường khác.
Do đó, nhiều loại thép hợp kim thấp cường độ cao, thép hợp kim trung bình và cao, thép siêu cường độ và nhiều loại vật liệu hợp kim được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, với việc áp dụng các loại thép và hợp kim này, nhiều vấn đề mới phát sinh trong sản xuất hàn, trong đó phổ biến nhất và nghiêm trọng nhất là vết nứt hàn.
Đôi khi trong quá trình hàn xuất hiện vết nứt, đôi khi trong quá trình lắp đặt hoặc vận hành, và được gọi là vết nứt chậm. Vì những vết nứt như vậy không thể phát hiện trong quá trình sản xuất, nên thiệt hại do những vết nứt như vậy thậm chí còn nghiêm trọng hơn. Có nhiều loại vết nứt phát sinh trong quá trình hàn. Theo nghiên cứu hiện tại, theo bản chất của vết nứt, chúng có thể được chia thành năm loại sau:
Số 1. Crack nóng
Các vết nứt nóng được tạo ra ở nhiệt độ cao trong quá trình hàn, vì vậy chúng được gọi là vết nứt nóng. Theo vật liệu của kim loại hàn, hình dạng, phạm vi nhiệt độ và lý do chính của vết nứt nóng cũng khác nhau. Do đó, vết nứt nóng được chia thành ba loại: vết nứt kết tinh, vết nứt hóa lỏng và vết nứt đa giác.
1. Vết nứt tinh thể
Ở giai đoạn cuối của quá trình kết tinh, lớp màng lỏng hình thành bởi eutectic thể tích thấp làm yếu đi sự liên kết giữa các hạt và các vết nứt xảy ra dưới tác động của ứng suất kéo.
Nó chủ yếu xảy ra ở mối hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp có nhiều tạp chất (hàm lượng lưu huỳnh, phốt pho, sắt, cacbon và silic cao) và mối hàn thép austenit một pha, hợp kim gốc niken và một số hợp kim nhôm ở giữa. Trong một số trường hợp riêng lẻ, vết nứt tinh thể cũng có thể xảy ra ở vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt.
2. Nứt hóa lỏng nhiệt độ cao
Dưới tác động của nhiệt độ đỉnh của chu trình nhiệt hàn, xảy ra hiện tượng nóng chảy lại ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt và giữa các lớp hàn nhiều lớp, đồng thời tạo ra các vết nứt dưới tác động của ứng suất.
Chủ yếu xảy ra ở thép cường độ cao có chứa crom và niken, thép austenit và một số hợp kim gốc niken ở vùng gần mối hàn hoặc giữa các mối hàn nhiều lớp. Khi hàm lượng lưu huỳnh, phốt pho và cacbon silic trong kim loại cơ bản và dây hàn cao, xu hướng nứt hóa lỏng sẽ tăng đáng kể.
3. Các vết nứt đa phương
Ở mặt trận kết tinh đông đặc, dưới tác động của nhiệt độ và ứng suất cao, các khuyết tật mạng di chuyển và kết tụ để tạo thành ranh giới thứ cấp, ở trạng thái dẻo thấp ở nhiệt độ cao và các vết nứt được tạo ra dưới tác động của ứng suất.
Các vết nứt đa phương chủ yếu xảy ra ở mối hàn kim loại nguyên chất hoặc hợp kim austenit một pha hoặc ở vùng gần mối hàn và chúng thuộc loại vết nứt nóng.
Số 2. Làm nóng lại vết nứt
Đối với thép có cấu trúc hàn tấm dày và một số thành phần hợp kim tăng cường kết tủa, các vết nứt xảy ra ở các phần hạt thô của vùng chịu nhiệt hàn trong quá trình xử lý nhiệt giải phóng ứng suất hoặc dịch vụ ở nhiệt độ nhất định được gọi là vết nứt nung lại. Các vết nứt nung lại chủ yếu xảy ra ở các phần hạt thô của vùng chịu nhiệt hàn của thép cường độ cao hợp kim thấp, thép chịu nhiệt peclit, thép không gỉ austenit và một số hợp kim gốc niken.
Số 4. Các vết nứt lạnh
Nứt nguội là một loại nứt thường gặp trong quá trình hàn, xảy ra khi nhiệt độ được làm nguội xuống nhiệt độ thấp hơn sau khi hàn. Nứt nguội chủ yếu xảy ra ở vùng ảnh hưởng nhiệt hàn của thép hợp kim thấp, thép hợp kim trung bình, thép cacbon trung bình và thép cacbon cao. Trong một số trường hợp riêng lẻ, chẳng hạn như khi hàn thép có độ bền cực cao hoặc một số hợp kim titan, vết nứt nguội cũng xuất hiện trên kim loại mối hàn.
Theo các loại thép và kết cấu thép khác nhau được hàn, cũng có nhiều loại vết nứt nguội khác nhau, có thể chia thành ba loại sau:
1. Vết nứt chậm
Đây là dạng nứt nguội phổ biến, đặc điểm chính là không xuất hiện ngay sau khi hàn mà có thời gian ủ bệnh chung và là vết nứt có đặc điểm chậm phát sinh dưới tác động kết hợp của cấu trúc cứng, hydro và ứng suất kiềm chế.
2. Làm nguội vết nứt
Loại nứt này về cơ bản không chậm phát sinh, nó xuất hiện ngay sau khi hàn, đôi khi xuất hiện tại mối hàn, đôi khi xuất hiện tại vùng chịu ảnh hưởng nhiệt.
Chủ yếu là kết cấu cứng, vết nứt sinh ra dưới tác động của ứng suất hàn.
3. Vết nứt giòn dẻo thấp
Đối với một số vật liệu có độ dẻo thấp, khi ở nhiệt độ lạnh đến nhiệt độ thấp, ứng suất do lực co ngót gây ra vượt quá dự trữ dẻo của bản thân vật liệu hoặc các vết nứt do vật liệu trở nên giòn gây ra. Vì được tạo ra ở nhiệt độ thấp hơn, đây cũng là một dạng nứt lạnh khác, nhưng không có hiện tượng trễ.
Số 4. Rách tầng
Trong quá trình chế tạo các giàn khai thác dầu lớn và bình chịu áp suất có thành dày, đôi khi xuất hiện các vết nứt bậc song song với hướng lăn, được gọi là vết rách tầng.
Chủ yếu là do sự tồn tại của các tạp chất xếp lớp (dọc theo hướng cán) bên trong tấm thép và ứng suất vuông góc với hướng cán sinh ra trong quá trình hàn, dẫn đến hình dạng xếp lớp "theo bậc" ở vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt xa hơn so với ngọn lửa. bị rách.
Số 5. Nứt do ăn mòn ứng suất
Một số kết cấu hàn (như bình chứa và đường ống) là các vết nứt chậm được tạo ra do tác động kết hợp của môi trường ăn mòn và ứng suất.
Các yếu tố ảnh hưởng đến nứt ăn mòn ứng suất bao gồm vật liệu của kết cấu, loại môi trường ăn mòn, hình dạng của kết cấu, quy trình sản xuất và hàn, vật liệu hàn và mức độ giảm ứng suất. Ăn mòn ứng suất xảy ra trong quá trình sử dụng.
