Fisurarea metalului de baza

Fisurarea metalului de baza

Fisurarea metalului de baza se produce numai in conditiile in care plasticitatea zonelor in cauza este redusa, iar tensiunile locale se acumuleaza si se maresc in lipsa posibilitatilor de deformare plastica, pana la valori care ating limita de rupere a materialului. Marimea tensiunilor remanente si energia elastica acumulata in zona de actiune a acestora, care este sursa de energie necesara pentru propagarea fisurilor, depinde de factori metalurgici, tehnologici si constructivi.

Fisurarea metalului de baza este un fenomen periculos, care apare in constructiile sudate si care poate conduce la distrugerea prin rupere fragila a intregii constructii.

Aceste fisuri se pot produce atat in timpul sudarii, cat si dupa sudarea propriu zisa. Asupra ruperilor cauzate de fisuri, are o deosebita importanta starea de tensiune triaxiala, sarcinile dinamice si temperatura scazuta.

In functie de marimea lor, fisurile pot fi microscopice (microfisuri vizibile la mariri corespunzatoare microscopului optic) sau macroscopice (vizibile cu lupa sau chiar cu ochiul liber).

In functie de momentul aparitiei lor fisurile se pot imparti in fisuri aparute la cald (de obicei se produc in cusatura, dar uneori se pot propaga si in zona de trecere sau chiar in zona influentata termic) si in fisuri aparute la rece.

De obicei fisurarea la rece a metalului de baza se produce in zona influentata termic si poate fi provocata de urmatorii factori generali: campul triaxial sau biaxial, prezenta unor structuri fragilizante (de calire, desupraincalzire, faze fragile, etc.) si prezenta unor elemente chimice fragilizante (fosforul, hidrogenul, etc.).

In general are loc actiunea simultana corelata a acestor factori, dintre care unii pot fi preponderenti.

Mecanismul generarii fisurilor datorita hidrogenului a fost studiat amanuntit si este descris in lucrarile de specialitate . De asemenea, la punctul 3.4 a fost prezentat mecanismul generarii fisurilor datorita campurilor de tensiuni de la sudare.

In legatura cu fisurarea metalului de baza datorita difuziei hidrogenului din baie in ZIT, mai trebuie prezentata fig. 4.9.

Fig. 4.9 Fisurarea ZIT in functie de continutul de H

Se observa ca exista o corelatie intre procentul de fisuri aparute in ZIT si procentul de hidrogen (Hp), continut de invelisul electrozilor, respectiv numarul de fisuri din ZIT creste odata cu marirea cantitatii de hidrogen.

Dupa cum am mai aratat, inclinatia spre fisurare a unui otel in ZIT, se datoreste actiunii simultane a foarte multi factori.

Procesul intim de producere a fisurilor este determinat de doua grupe de tensiuni:

tensiuni macroscopice care actioneaza asupra sudurii datorita neuniformitatilor de incalzire, in functie de campul termic de sudare.

Tensiuni microscopice care actioneaza intre formatiuni structurale cu insusiri fizice diferite.

Defectele existente in otel (incluziuni, pori, defecte ale retelei cristaline, etc.) pot provoca concentrari locale ale tensiunilor.

Tensiunile microscopice pot fi preponderente in formarea fisurilor si mai ales in initierea lor. Din acest motiv este deosebit de importanta obtinerea unei omogenitati a otelului, pentru care, chiar in cazul duritatilor cu valori mai ridicate, pericolul de fisurare este relativ mai redus. Ca exemplu sunt date doua cazuri prectice:

a)     Otelul cu 0,70%C si 3,10% Mn care prezinta o structura omogena martensitica (fig. 4.10), cu o duritate mare (cca. 650 HV). Cu toate acestea otelul are o tendinta redusa de fisurare deoarece structura omogena diminueaza tensiunile microscopice.

b)     Otelul cu 1,7% C si 16,5% Mn prezinta o structura martensitico-austenitica (fig. 4.11). Cu toate ca in ansamblu duritatea otelului nu depaseste valoarea 340 HV, local au loc variatii mari a duritatii (in martensita, duritatea este ridicata, iar in austenita duritatea e foarte redusa), si otelul prezinta o tendinta marita spre fisurare. Aceste zone eterogene au coeficienti de contractie diferiti, iar austenita are tendinta de transformare in martensita cu schimbare de volum in timp. Intre zonele amintite vor apare tensiuni microscopice cu valori foarte ridicate, care produc fisurarea otelului. Fisura porneste din stratul de separatie dintre austenita si martensita si propagarea ei poate produce imediat dupa sudare, sau ulterior sudarii (rupere intarziata). In concluzie elaborarea ingrijita a otelurilor, lipsa defectelor si a impuritatilor, structura fina si omogena precum si o conceptie constructiva judicioasa a constructiei sudate, care sa fie realizata prin procedee tehnologice si cu parametrii tehnologici adecvati, asigura constructiei o rezistenta deosebita fata de fisuri.

Fig. 4.10 Structura martensitica omogena

Fig. 4.11 Structura martensitico-austenitica eterogena