Ламелярные трещины. Ламелярное разрушение - вид дефекта сварного шва

Ламелярное разрушение относится к одному из видов дефектов сварного шва. Но, непосредственно сварной шов этот дефект затрагивает редко. Как правило, ламелярные трещины - это разрушение по границам зоны термического влияния. Эти трещины образуются, в большинстве случаев, параллельно поверхности листа и имеют сложную, ступенчатую форму.

Возникают такие трещины в случае, если происходит нагружение зоны термического влияния. И направление нагружения будет по направлению толщины свариваемого листа.

Причины образования ламелярных разрушений

Основными причинами, по которым образуются ламелярные трещины, являются:

1. Низкие свойства листовой стали в направлении толщины листа;
2. Неудачная технология сварки (неверно подобраны режимы сварки и пр.);
3. Сложная конструкция сварного изделия.

Изначально, исследователи считали, что причиной возникновения ламелярных трещин служит деформационное старение при температурах 200-300°C или, они образуются под влиянием водорода, подобно холодным трещинам. Ламелярные трещины очень схожи с холодными трещинами при сварке. Но, в отличии от холодных, ламелярные трещины могут возникать и в области высоких температур, аналогично горячим трещинам при сварке.

Все исследователи сходятся во мнении, что ламелярное разрушение напрямую зависит от наличия в составе стали неметаллических составляющих (включений). Геометрия и величина этих включений, а также плотность их распределения зависят от способа листовой прокатки, и от того, как происходило раскисление стали.

Если включения представляют собой различные сульфиды, то они хорошо деформируются при прокатке, вытягиваются и сплющиваются. Если прокатка листа ведётся в одном направлении, то длина сульфидных включений может достигать 1-2мм, при относительно небольшом объёме самого включения.

Силикатные включение не подвергаются деформации при холодной прокатке, но, при повышенных температурах они деформируются. Шпинель, оксиды алюминия и силикаты кальция не подвергаются деформации, даже при температурах прокатки.

Механизм возникновения ламелярных трещин

Существует два механизма образования ламелярных трещин в сварных изделиях:

1. Экзогенный. Он формируется, из других дефектов, как вариант, из горячих трещин, полученных при сварке.

2. Эндогенный. При этом механизме ламелярное разрушение образуется под влиянием значительной нагрузки, действующей в направлении толщины листа и расслаивающей его.

Методы предотвращения ламелярных трещин

Существует несколько технологических и конструктивных мероприятий, которые позволяют предотвратить образование таких трещин. Самый эффективный - это применение стали с хорошей пластичностью (в направлении толщины листа).

К технологическим мероприятиям следует отнести облицовку сварных кромок. Этот приём исключает возникновение в свариваемых листах напряжений, действующих по направлениям его толщины. Достигнуть этого можно, выполняя предварительный подогрев, или нагрев сварного соединения по окончании процесса сварки.

Предотвратить образование ламелярных трещин можно, также, изменив конструкцию сварного изделия. В большинстве случаев, значительная величина напряжений, действующих вдоль толщины листа, возникает только при сварке деталей большой толщины.

В большинстве случаев, ламелярные разрушения происходят при сварке конструкционных сталей, а иногда и при сварке аустенитных сталей. Причинами их образования является большое количество оксидных и карбидных включений.

Определение склонности стали к образованию ламелярных трещин

Различают три способа определения склонности стали к образованию ламелярных трещин:

1. Испытания без разрушения соединения;
2. Испытания типа "наличие - отсутствие трещин"";
3. Испытания свойств стали в направлении толщины листа.

Испытанием без разрушения соединения является испытание ультразвуком. Достоинства этого способа в том, что при таком методе испытаний возможен охват большого объёма листа и определение плотности включений, которые могут вызвать появление трещин.

Учитывая это, при изготовлении особо ответственных сварных конструкций применяют 100%-ный контроль ультразвуком, оценивая качество сварки всех листов, входящих в конструкцию. Ультразвуковой контроль очень хорошо подходит и для того, чтобы выбрать образец листа для последующего испытания его уже с разрушением.

Ещё одним методом испытания качества сварки без разрушения является акустическая эмиссия. Но практическое применение этот метод нашёл лишь для определения зарождения и развития трещин.

Дополнительные материалы по теме: