Quels matériaux sont sujets à une fissuration retardée ?

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De telles clauses sont souvent rencontrées dans les spécifications standards: Matériaux ayant tendance à se fissurer tardivement (par ex.: 12Cr2Mo1R) doivent être effectués des tests non destructifs au moins 24 heures après la fin du soudage" GB/T150.4 P335 Ensuite, le problème se pose: Qu’est-ce que la fissuration retardée ? Quels matériaux sont sujets à une fissuration retardée ? Quels sont les contrôles non destructifs effectués 24 heures après la réalisation du soudage ? Définition retardée des fissures: La fissuration retardée est un type de fissuration à froid. Les fissures dites à froid font référence à des fissures qui se produisent après le refroidissement du soudage en dessous de la température de transformation martensitique M3. Elles apparaissent généralement après un certain temps (plusieurs heures, jours, voire plus) après le soudage et sont solidement appelées fissures retardées. texture de forme: La formation de fissures retardées est liée à la tendance au durcissement de l'acier, à la teneur en hydrogène et à la répartition du joint soudé, ainsi qu'à l'état de contrainte du joint soudé. Certaines fissures retardées s'étendent le long des joints de grains, et d'autres progressent à travers les grains, qui sont liées à la structure métallographique, à l'état de contrainte et à la teneur en hydrogène du joint soudé. Généralement, les fissures retardées sont pour la plupart des fissures transgranulaires (les fissures traversent les joints de grains et pénètrent dans les grains). La cause en est que la structure à faible plasticité de la zone affectée par la chaleur du cordon de soudure ne peut pas résister à la contrainte provoquée par le changement de volume et la transformation structurelle du refroidissement, ou elle est provoquée par la combinaison d'atomes d'hydrogène dans la soudure pour former un état moléculaire et pénétrer dans les pores fins du métal pour former une énorme contrainte interne et la contrainte de retenue de soudage, ce qui provoque la fissuration de la soudure (appelée fissuration induite par l'hydrogène). Causes: La structure durcie est le facteur décisif provoquant des fissures à froid. Lorsque la vitesse de refroidissement du soudage est importante, de la bainite et une grande quantité de martensite apparaîtront dans la zone affectée thermiquement. Surtout lorsque de la martensite maclée grossière est formée, sa sensibilité aux entailles augmente, la fragilisation est grave et des fissures à froid se produisent sous l'action des contraintes de soudage. De plus, des microfissures sont provoquées dans la zone de fragilisation par trempe en raison de l'enrichissement en hydrogène diffusible. La zone de contrainte tridimensionnelle formée au fond de la fissure induit une diffusion et un enrichissement en hydrogène, provoquant la diffusion des microfissures en macrofissures, qui sont une fissure retardée. Classification des fissures retardées: Les fissures retardées sont divisées en fissures de pointe de soudure, fissures de cordon de soudure et fissures de racine. (1) Des fissures au pied de soudure se produisent à la jonction du métal de base et de la soudure, avec des tendances évidentes à la concentration des contraintes, et la direction des fissures est généralement parallèle au cordon de soudure. (2) Des fissures sous le cordon de soudure se produisent dans la zone affectée par la chaleur du soudage avec une forte tendance au durcissement et une teneur élevée en hydrogène. La direction de la fissure est généralement parallèle à la ligne de fusion. (3) Des fissures de racine peuvent apparaître dans la zone à gros grains de la zone affectée thermiquement ou dans le métal fondu, en fonction des propriétés mécaniques du métal de base et de la soudure et de la forme de la racine de la soudure. La teneur en hydrogène diffusible du métal déposé retarde l'apparition des fissures et est directement liée à la teneur en hydrogène du joint soudé. La température est un facteur important affectant la diffusion et la fuite de l'hydrogène du joint soudé. Lors du processus de soudage, une partie de l'hydrogène absorbé par le métal liquide peut s'échapper lors du processus de cristallisation du bain en fusion. Cependant, la vitesse de cristallisation du bain fondu est très rapide et une quantité considérable d'hydrogène n'a pas le temps de s'échapper et reste dans le métal fondu solide. Cela aura un impact important sur les performances de la soudure, formant d’énormes contraintes internes, provoquant la fissuration de la soudure. L’hydrogène qui provoque réellement des fissures retardées est appelé hydrogène diffusible, ainsi nommé parce qu’il peut se diffuser librement dans les métaux solides. L'hydrogène diffusé est un facteur important conduisant à des défauts tels que des taches blanches d'hydrogène, une fragilisation par l'hydrogène et une fissuration induite par l'hydrogène (fissuration retardée). Sources d'hydrogène dans la soudure L'hydrogène entrant dans le bain de fusion pendant le processus de soudage provient principalement de l'humidité du matériau de soudage, des substances contenant de l'hydrogène, de la vapeur d'eau présente dans l'air autour de l'arc, de l'eau, de la rouille, de l'huile et d'autres impuretés à la surface du fil de soudage et de la rainure du métal de base. Mesures préventives contre les fissures retardées 1. Établir un environnement de soudage à faible teneur en hydrogène en termes de processus et utiliser des matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène et des procédés de soudage à faible teneur en hydrogène. Par exemple, le soudage sous protection gazeuse CO2 peut être utilisé pour obtenir des soudures à faible teneur en hydrogène. Essayez de choisir des matériaux de soudage à faible résistance pour réduire la contrainte du joint soudé. Lorsque la résistance du joint soudé est inférieure à celle du métal de base, la contrainte de traction peut être relâchée par déformation plastique. Adoptez une séquence de soudage raisonnable. Pendant le soudage, soudez d'abord les soudures avec un retrait plus important, puis soudez les soudures avec un retrait plus faible, afin que les soudures puissent se rétrécir librement pour réduire la contrainte de retenue de soudage. (1) La formulation de spécifications de soudage et d’apport de chaleur raisonnables, ainsi que le contrôle du temps de refroidissement peuvent améliorer la structure et les performances de la soudure et de la zone affectée par la chaleur. (2) Préchauffez avant le soudage, contrôlez la température de la couche intermédiaire et réduisez la vitesse de refroidissement pour faciliter la diffusion de l'hydrogène, ce qui peut empêcher efficacement l'apparition de fissures retardées. (3) Le traitement d'élimination de l'hydrogène à basse température accélère la diffusion de l'hydrogène. La fissuration retardée se produit généralement plusieurs heures ou jours après le soudage. Si la soudure peut être traitée thermiquement (traitement d'élimination de l'hydrogène) à temps avant l'apparition de fissures et que la soudure peut être chauffée à 300 °C pour accélérer la diffusion et l'échappement de l'hydrogène dans le métal de soudure solide restant, cela peut réduire la contrainte résiduelle de soudage dans une certaine mesure, améliorer la structure du joint soudé et prévenir efficacement les fissures retardées. (4) Utiliser le soudage multicouche et multipasse pour les plaques d'acier épaisses. La couche précédente préchauffe la couche suivante et cette dernière couche effectue un traitement thermique sur la couche précédente, réduisant ainsi les contraintes résiduelles et améliorant la structure du joint soudé. (5) Marteler la surface de la soudure pour générer une contrainte de compression, améliorer le champ de contrainte de la soudure et réduire la probabilité de fissures retardées. (6) Les matériaux ayant une tendance à la fissuration retardée doivent être testés 24 heures après le soudage pour éviter de manquer la détection des fissures retardées. 2. Aspects métallurgiques (1) Contrôler la source d'hydrogène. Essayez de choisir des matériaux de soudage à faible ou très faible teneur en hydrogène. Les matériaux de soudage doivent être séchés avant utilisation et les impuretés telles que l'eau, la rouille et l'huile sur le fil de soudage et la rainure de soudure doivent être nettoyées. (2) Utilisez des baguettes de soudage alcalines à faible teneur en hydrogène et ajoutez du spath fluor au revêtement pour réduire la teneur en hydrogène dans la soudure. (3) Sélectionnez raisonnablement la composition de l'alliage du métal soudé et ajoutez de manière appropriée certains éléments d'alliage pour améliorer la ténacité du métal soudé et la résistance aux fissures de la soudure. (4) Pour les aciers difficiles à souder et faciles à fissurer, utiliser des électrodes en acier inoxydable austénitique. L’austénite étant très soluble dans l’hydrogène, aucune fissuration ne se produira dans la soudure sans hydrogène. 3. Réduire les contraintes de soudage (1) Pour les joints de soudage raisonnablement conçus, utilisez principalement des joints bout à bout pour éviter les joints qui se chevauchent. La conception de l’apparence du cordon de soudure doit être raisonnable. La disposition des cordons de soudure doit être aussi éloignée que possible des changements brusques de section. Le renfort des cordons de soudure ne doit pas être trop haut. La section du joint de soudure doit avoir une transition douce pour réduire la contrainte de soudure et éviter une concentration excessive de contraintes. (2) Évitez les soudures denses et adoptez une séquence de soudage raisonnable pour réduire la rigidité des soudures. Quels matériaux sont sujets à une fissuration retardée ? Les matériaux sujets à la fissuration retardée font principalement référence à divers aciers à haute résistance faiblement alliés. À mesure que le niveau de résistance de l'acier augmente et que la quantité d'éléments d'alliage augmente, sa tendance au durcissement augmente progressivement et la tendance aux fissures retardées augmente. À l'heure actuelle, on pense généralement que les matériaux présentant une sensibilité élevée aux fissures à froid sont principalement des aciers à haute résistance faiblement alliés avec une limite d'élasticité de 450 Mpa ou plus ou une résistance à la traction de 540 Mpa ou plus. Les qualités incluent 15MnVNR, 18MnMoNbR, 13MnNiMoNbR, 07MnCrMoVR, 07MnNiCrMoVDR, etc. ； Outre certains aciers faiblement alliés résistants à la chaleur, les marques incluent 1,0Cr0,5Mo (15CrMo), 1,25Cr0,5Mo (14Cr1Mo), 1Cr-0,5Mo-V, 2,25Cr-1Mo (12Cr2Mo1), etc. ； Et certains aciers inoxydables martensitiques, comme 1Cr13, 2Cr13, 4Cr13, 2Cr12WMoV, 2Cr12MoV, 2Cr12Ni3MoV, etc. Comment réaliser des contrôles non destructifs ? Matériaux ayant tendance à se fissurer tardivement (par ex.: 12Cr2Mo1R) doit être soumis à des tests non destructifs au moins 24 heures après la fin du soudage. Les contrôles non destructifs se réfèrent ici principalement aux tests de surface. Cet article provient du Design Institute Network www.shejiyuan.com (Le Design Institute Network a pour tâche de concevoir 10 échangeurs de chaleur à plaques tubulaires fixes sous devis. Les concepteurs sont invités à participer)