여러 종류의 용접 균열 소개

용접균열은 그 성질에 따라 고온균열, 재가열균열, 저온균열, 적층찢어짐 등으로 나눌 수 있습니다. 각종 크랙이 발생하는 원인과 특성, 구체적인 예방법에 대해서만 설명하면 다음과 같습니다.
1. 열균열
용접 중 고온에서 발생하는 소위 열 균열은 원래의 오스테나이트 결정립계를 따라 균열이 발생하는 것이 특징입니다. 용접 금속 재료(저합금 고강도강, 스테인레스강, 주철, 알루미늄 합금 및 일부 특수 금속 등)에 따라 열 균열의 형태, 온도 범위 및 주요 원인도 다릅니다. 현재 열균열은 결정화균열, 액화균열, 다자간균열 등 크게 3가지로 분류된다.
(1) 결정화 균열은 주로 불순물이 많은 탄소강, 저합금강 용접부(S, P, C, Si 함량이 높음) 및 단상 오스테나이트강, 니켈 기반 합금 및 일부 알루미늄 합금 용접부에서 발생합니다. 이 균열은 결정화 용접 과정에서 고체상 선 근처에서 금속 수축의 응고로 인해 잔류 액체 금속이 부족하고 응력의 작용으로 적시에 추가할 수 없습니다. 결정 균열을 따라 발생합니다.
예방 조치는 다음과 같습니다: 야금학적 요인에서 용접 금속 구성의 적절한 조정, 취성 온도 영역의 범위를 단축하여 용접의 유황, 인, 탄소 및 기타 유해한 불순물을 제어합니다. 용접 금속 입자를 미세화합니다. 즉, Mo, V, Ti, Nb 등과 같은 원소를 적절하게 첨가합니다. 기술적인 측면에서 용접 전에 예열할 수 있고, 에너지 라인을 제어하고, 조인트 제약 및 기타 측면을 예방하고 제어할 수 있습니다.
(2) Near-seam zone 액상화균열은 Austenite 결정립계를 따라 균열이 발생하는 일종의 미세균열로 크기가 매우 작으며 HAZ나 중간층의 Near-seam zone에서 발생한다. 그 원인은 일반적으로 솔기 영역 근처 금속 또는 용접 중간층 금속을 고온에서 용접하여 저융점 공융 성분의 오스테나이트 결정립 경계 영역이 오스테나이트 입계를 따라 인장 응력의 작용 하에 재용융되기 때문입니다. 균열 및 액화 균열의 형성.
이러한 종류의 균열 예방 및 제어 조치와 결정화 균열은 기본적으로 동일합니다. 특히 야금에서는 황, 인, 규소, 붕소 및 기타 저융점 공융 구성 원소의 함량을 최대한 줄이는 것이 매우 효과적입니다. 이 과정에서 라인 에너지를 줄이고 용융 풀의 용융 라인의 오목함을 줄일 수 있습니다.
(3) 다각형화 균열은 다각형 형성시 고온에서 소성이 매우 낮기 때문에 발생합니다. 이 균열은 흔하지 않으며 Mo, W, Ti 등과 같은 원소의 다각형 여기 에너지를 향상시키기 위해 용접에 예방 및 제어 조치를 추가할 수 있습니다.
2. 균열 재가열
일반적으로 강철 및 고온 합금(저합금 고강도강, 펄라이트 내열강, 석출 강화 고온 합금 및 일부 오스테나이트 스테인리스강 포함)의 석출 강화 요소를 포함하는 일부에서 발생하지만 발견되지 않았습니다. 용접 후 균열이 발생하지만 열처리 과정에서 균열이 발생합니다. 재가열 균열은 과열 조대 결정부의 용접 열영향부에 발생하며, 그 방향은 오스테나이트 조대 결정립계 확장의 융합선을 따른다.
재가열균열 방지 및 제어는 소재선택으로 미립강을 선택할 수 있습니다. 공정 측면에서 볼 때, 더 작은 라인 에너지를 선택하고, 더 높은 예열 온도를 선택하고, 나중에 열 측정을 수행하면 응력 집중을 피하기 위해 일치하는 낮은 용접 재료를 선택합니다.
3. 콜드 크랙
주로 고, 중탄소강, 저, 중합금강 용접 열 영향부에서 발생하지만 일부 초고장력강, 티타늄 및 티타늄 합금 등과 같은 일부 금속에서는 용접부에서도 냉간 균열이 발생하는 경우가 있습니다. 일반적으로 강종의 경화 경향, 용접 이음부의 수소 함량 및 분포, 그리고 이음부가 구속 응력을 받는 상태는 냉간 균열을 발생시키는 고강도 강 용접의 세 가지 주요 요인입니다. 원소 수소의 작용으로 용접 후 형성된 마르텐사이트 조직은 인장 응력과 함께 저온 균열이 형성됩니다. 그의 형성은 일반적으로 수정을 통해 또는 수정을 따라 이루어집니다. 냉간균열은 일반적으로 토우균열, 용접부 균열, 루트균열로 분류된다.
저온 균열의 예방 및 제어는 공작물의 화학적 조성, 용접 재료의 선택 및 세 가지 측면의 공정 조치를 통해 이루어질 수 있습니다. 탄소 등량이 낮은 재료를 선택해야 합니다. 용접 소모품은 낮은 수소 전극으로 선택해야 하며 용접은 낮은 강도와 ​​일치해야 하며 재료의 저온 균열 경향이 높기 때문에 오스테나이트 용접 소모품을 선택할 수도 있습니다. 라인 에너지, 예열 및 후열 처리의 합리적인 제어는 공정 조치의 냉간 균열을 방지하고 제어하는 ​​것입니다.
강철, 용접 재료, 다양한 유형의 구조물, 강철 및 다양한 특정 조건의 건설로 인해 용접 생산에서 다양한 형태의 저온 균열이 있을 수 있습니다. 그러나 생산 과정에서 흔히 접하게 되는 가장 큰 문제는 지연된 균열입니다.

지연 균열에는 세 가지 형태가 있습니다.
(1) 용접 지단 균열 - 이 유형의 균열은 모재와 용접부의 접합부에서 발생하며 명백한 응력 집중 영역이 있습니다. 균열의 방향은 용접 채널과 평행한 경우가 많으며 일반적으로 용접 끝부분의 표면에서 시작하여 모재의 깊이까지입니다.
(2) 용접 채널 아래의 균열 - 이 균열은 용접 열 영향부의 경화 경향, 높은 수소 함량에서 종종 발생합니다. 일반적으로 균열 방향은 융합선과 평행합니다.
(3) 루트 균열 - 이 균열은 지연 균열의 보다 일반적인 형태로, 주로 수소 함량이 높고 예열 온도가 부족한 경우에 발생합니다. 이러한 유형의 균열은 용접 지단 균열과 유사하며 용접 루트에서 응력 집중이 가장 큰 용접 부분에서 발생합니다. 열영향부의 조립부나 용접금속에 뿌리균열이 발생할 수 있습니다.
강종의 경화 경향, 용접 이음부의 수소 함량과 그 분포, 구속 응력을 받는 이음부의 상태는 고강도 강을 용접할 때 냉간 균열이 발생하는 세 가지 주요 요인입니다. 이 세 가지 요소는 특정 조건에서 서로 연관되어 있으며 상호 강화됩니다.
강종의 경화 경향은 주로 화학 성분, 판 두께, 용접 공정 및 냉각 조건에 따라 결정됩니다. 용접 시 강종의 경화 경향이 클수록 균열이 발생하기 쉽습니다. 강철 경화로 인해 균열이 발생하는 이유는 무엇입니까? 이는 다음 두 가지 측면으로 요약될 수 있다.
a: 부서지기 쉬운 단단한 마르텐사이트 조직의 형성 - 마르텐사이트는 ɑ 철 과포화 고용체의 탄소이며 격자에 격자간 원자가 있는 탄소 원자가 존재하여 철 원자가 평형 위치에서 벗어나 격자가 큰 수차를 겪게 되어 조직이 굳어진 상태. 특히 용접 조건에서는 솔기 부근의 가열 온도가 매우 높기 때문에 오스테나이트 결정립 성장이 심각하게 발생하며 급냉하면 조대한 오스테나이트가 조대한 마르텐사이트로 변태됩니다. 금속의 강도 이론에 따르면 마르텐사이트는 부서지기 쉽고 단단한 조직이므로 파괴 발생 시 에너지 소비가 적으므로 마르텐사이트가 있는 용접 조인트에서는 균열이 쉽게 형성되고 확장됩니다.
b: 경화하면 더 많은 격자 결함이 형성됩니다. - 금속이 열적으로 불균형한 조건에 놓이게 되면 다수의 격자 결함이 형성됩니다. 이러한 격자 결함은 주로 공극과 전위입니다. 용접 열 영향부의 열 응력이 증가함에 따라 응력 및 열 불균형 조건에서 공극과 전위가 모두 이동하고 모이며 농도가 특정 임계값에 도달하면 균열 소스가 형성됩니다. 지속적인 응력 작용으로 팽창이 지속적으로 발생하여 거시적인 균열이 형성됩니다.
수소는 고강도강 용접의 냉간균열을 일으키는 중요한 요인 중 하나로 지연되는 특성을 갖고 있어, 많은 문헌에서는 수소에 의해 발생하는 지연균열을 '수소균열'이라고 칭하고 있다. 실험적 연구에 따르면 고강도 강철 용접 조인트의 수소 함량이 높을수록 균열에 대한 민감성이 커지고 국부 수소 함량이 특정 임계값에 도달하면 균열이 나타나기 시작하며 이 값을 임계 수소라고 합니다. 균열 함량 [H]cr.
다양한 강철 냉간균열 [H]cr 값은 다르며, 이는 강철, 강철의 화학적 조성, 예열 온도 및 냉각 조건과 관련됩니다.
1: 용접 시 용접 재료의 수분, 용접물의 경사면에 있는 녹 및 오일, 주변 습도는 모두 용접부 수소 농축의 원인입니다. 일반적으로 모재와 와이어에 함유된 수소의 양은 매우 적은 반면, 전극 플럭스 스킨의 수분과 공기 중의 수분은 무시할 수 없으며 수소 농축의 주요 원천이 됩니다.
2: 서로 다른 금속 조직의 수소는 용해도와 확산 능력이 다르며, 오스테나이트 용해도의 수소는 페라이트 용해도보다 훨씬 큽니다. 따라서 오스테나이트에서 페라이트로 전이되는 용접 시 수소의 용해도가 급격하게 저하됩니다. 동시에, 수소의 확산 속도는 반대이며, 오스테나이트에서 페라이트로의 전이가 갑자기 증가합니다.
고온에서 용접하면 용융 풀에 다량의 수소가 용해되어 후속 냉각 및 응고 과정에서 용해도가 급격히 감소하여 수소가 탈출하려고 시도하지만 냉각이 매우 빠르기 때문에 그래서 수소는 확산 수소의 형성에서 용접 금속에 빠져나와 유지되기에는 너무 늦습니다.

4. 층류 찢어짐
내부 저온 균열입니다. 두꺼운 판이나 용접 열영향부의 모재에 국한되며 주로 "L", "T", "+"형 접합부에서 발생합니다. 두꺼운 강판을 소성방향의 두께를 따라 압연한 것으로 정의하며, 용접수축의 방향을 견딜 수 없어 모재에 계단형의 냉간균열이 발생한다. 일반적으로 압연 공정에서 두꺼운 강판으로 인해 강재 내의 일부 비금속 개재물은 밴드 개재물의 압연 방향과 평행하게 압연되며, 이러한 개재물은 강판에 의해 각각의 전도성의 기계적 특성이 발생합니다. 재료 선택 시 층류 찢어짐 방지 및 제어는 정련된 강철 중에서 선택할 수 있습니다. 즉, Z를 선택하여 강판의 고성능을 선택할 수도 있고, 접합 설계 형태를 개선하여 일방적인 용접을 피하거나, 경사면에서 응력이 가해지는 방향으로 z를 놓으십시오.
층류 찢어짐과 냉간 균열은 다르며, 이는 강철의 강도 수준과 주로 강철의 개재물 양 및 형태 분포와 관련이 없습니다. 일반적으로 저탄소강, 저합금 고강도강, 심지어 알루미늄 합금판과 같은 두꺼운 강판을 압연하면 층류 파열이 나타납니다. 층류 파열의 위치에 따라 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
첫 번째 범주는 용접 열 영향 구역의 용접 지단 또는 용접 루트의 저온 균열로 인해 발생하는 층류 찢어짐의 형성입니다.
두 번째 범주는 개재물 균열을 따라 용접 열 영향을 받는 영역으로, 가장 일반적인 엔지니어링 층류 찢어짐입니다.
세 번째 범주는 개재물 균열을 따라 모재의 열 영향 영역에서 떨어져 있으며 일반적으로 MnS 플레이크 개재물이 더 많은 두꺼운 판 구조에서 더 많습니다.
층류 찢어짐의 형태와 유형, 모양, 분포 및 밀접한 관계의 위치에 대한 포함물입니다. 박편형 MnS 개재물을 따라 압연 방향이 우세한 경우 층류 파열은 명확한 단계를 갖고, 규산염 개재물이 직선으로 우세한 경우, 예를 들어 Al 개재물이 불규칙한 단계에서 우세한 경우.

두꺼운 판 구조 용접, 특히 T형 및 앵글 조인트의 강성 구속 조건에서 용접 수축은 모재의 두께 방향으로 발생하여 변형률이 플라스틱을 초과할 때 인장 응력과 변형률이 많이 발생합니다. 모재의 변형 능력, 개재물 및 금속 매트릭스가 금속 매트릭스에서 분리되고 미세 균열이 발생하며, 응력이 계속해서 개재물의 확장 평면을 따라 균열 팁의 역할을 수행하여 형성됩니다. 소위 "플랫폼".
주로 다음과 같은 측면에서 층류 파열에 영향을 미치는 많은 요인이 있습니다.
1: 형태의 비금속 개재물 유형, 양 및 분포는 층류 찢어짐의 근본적인 원인이며 강철의 이방성, 기계적 특성의 근본적인 차이로 인해 발생합니다.
2: 용접 공정에서 Z 방향 구속 응력 두꺼운 벽 용접 구조는 서로 다른 Z 방향 구속 응력, 용접 후 잔류 응력 및 하중을 견디기 위해 층류 파열의 기계적 조건으로 인해 발생합니다.
3: 수소의 효과는 일반적으로 열 영향부 근처에 있는 것으로 여겨지며, 냉간 균열에 의해 유도되어 층류 찢어짐이 되며, 수소는 중요한 영향을 미치는 요소입니다.
층류열림의 영향이 매우 크기 때문에 피해도 매우 심각하므로 시공 전 철근의 층류열림에 대한 민감성에 대한 판단이 필요하다.
일반적으로 사용되는 평가 방법은 Z 방향 인장 단면 수축 및 핀 Z 방향 임계 응력 방법입니다. 층류 찢김을 방지하기 위해서는 단면 수축률이 15% 이상이어야 하며 일반적으로=15 ~ 20%가 적절하고 25%인 경우 층류 찢김 방지가 우수합니다.
층류 찢어짐을 방지하려면 주로 다음 측면에서 조치를 취해야 합니다.
첫째, 널리 사용되는 철 탈황공법과 진공탈가스를 이용한 정련강은 초저황강의 황함유량 {{0}}.003~0.005%만으로 제련이 가능하며, 단면수축( Z 방향)은 23~25%에 도달할 수 있습니다.
둘째, 황화물 개재물의 형태를 제어하는 ​​것은 MnS를 황화물의 다른 원소로 전환시켜 열간 압연에서 신장을 어렵게 하여 이방성을 감소시키는 것이다. 현재 널리 사용되는 첨가원소는 칼슘과 희토류원소이다. 상기 처리에 의해 Z방향 단면수축율이 50~70%로 강판의 적층 인열에 저항하는 강재를 제조할 수 있다.
셋째, 층류파열 방지의 관점에서 볼 때 설계 및 시공과정은 주로 Z방향 응력과 응력집중을 방지하는 것이며 구체적인 조치는 다음 예에서 참조된다.
(1) 일측 용접을 피해야 하며, 양측 용접 대신 응력 집중을 방지하기 위해 용접 루트 영역의 응력 상태를 완화할 수 있습니다.
(2) 과도한 응력이 발생하지 않도록 용접을 통해 많은 양의 전체 용접을 용접하는 대신 용접량이 적은 대칭 필렛 용접을 사용합니다.
(3) 베벨은 Z 방향 응력을 받는 면에 이루어져야 합니다.
(4) T형 조인트의 경우 용접 루트 균열을 방지하고 용접 변형을 완화하기 위해 크로스 플레이트에 저강도 용접 재료 층을 미리 적층할 수 있습니다.
(5) 냉간균열로 인한 층류열림을 방지하기 위해서는 수소량 감소, 예열 증가, 층간온도 조절 등 냉간균열을 방지하기 위한 몇 가지 조치를 최대한 취해야 한다.