W czasie budowy konstrukcji materiał jest poddawany różnym procesom technologicznym, jak: cięcie, prostowanie, gięcie na zimno i gorąco, usuwanie zgorzeliny, spawanie itp. Wszystkie te procesy, w większym lub mniejszym stopniu, wywierają wpływ na ogólne własności materiału oraz na odporność na kruche pękanie. Niektóre stale są mniej wrażliwe na wpływ tych procesów, inne natomiast są bardzo czułe, szczególnie na procesy związane ze zgniotem na zimno i nagrzewaniem.

Można więc stopień stabilności własności stali, pod wpływem procesów wytwarzania, nazwać stopniem wrażliwości danej stali na te procesy. Konstruktor i technolog powinni dbać o to, aby rozwiązanie konstrukcyjne i proces technologiczny nie wymagały stosowania takich zabiegów, które dla danego gatunku stali są szkodliwe. Należy pamiętać, że nie prawidłowy proces technologiczny konstrukcji może obniżyć własności najlepszego materiału. Najmniej wrażliwe na wszelkie zabiegi technologiczne są stale nisko węglowe, uspokojone krzemem z dodatkiem aluminium. Stale nieuspokojone i półuspokojone są wrażliwe na wszelkie procesy odkształcania na zimno i w podwyższonych temperaturach. Inne materiały, np. stale drobnoziarniste z niobem lub stale ulepszone cieplnie pod wpływem niewłaściwego procesu nagrzewania, mogą bardzo obniżyć swoje własności mechaniczne i może zwiększyć się ich skłonność do pękania.

Zgniot na zimno :

Zgniot na zimno należy do podstawowych procesów formowania elementów konstrukcji. Jego wpływ na ogólne własności stali jest znany, jednak zagadnienie wpływu zgniotu na odporność na pękanie nie jest jeszcze w pełni rozpoznane. Ogólnie znanym jest fakt, że zgniot na zimno powoduje obniżenie plastyczności, jednak bardzo duży stopień zgniotu może polepszyć odporność na pękanie. Zgniot na zimno przesuwa znacznie temperaturę przejścia w stan kruchy w kierunku temperatur dodatnich. Zgniot na zimno wiąże się z procesami starzenia i jest szczególnie niebezpieczny dla stali wrażliwych na te procesy (stali nieuspokojonych i półuspokojonych). Nowsze badania wykazują, że wpływ zgniotu na kruche pękanie w dużym stopniu zależy od kierunku działania naprężeń w stosunku do kierunku zgniotu. Zgniot i starzenie są szczególnie niebezpieczne, jeżeli występują w obszarach spiętrzenia naprężeń, jak to może np. wystąpić wokół wad w spoinach i w strefie wpływu ciepła.

Niektóre wartości zgniotu i starzenia mogą doprowadzić do pęknięć przy naprężeniach znacznie niższych od granicy plastyczności. Tak więc zgniot i starzenie w okolicy karbu, z punktu widzenia kruchego pękania, są bardzo niebezpieczne. Szczególnie niebezpieczne jest zgniatanie materiału w podwyższonych temperaturach. Najbardziej niebezpieczną temperaturą zgniotu jest 250 [°C].

Wpływ spawania:

Wady spawalnicze powodują spiętrzenie naprężeń i są inicjatorami pęknięć w przypadku, gdy obciążenie osiągnie określoną wielkość. Cały wysiłek technologii spawania zmierza w kierunku wykonania spoin bez wad, a w szczególności bez pęknięć. Szkodliwy wpływ zmian metalurgicznych, wywołanych spawaniem, jest mniej oczywisty i zależy od gatunku rozpatrywanej stali, techniki spawania i materiałów dodatkowych. Przyjmuje się, że najsłabszym miejscem, z punktu widzenia odporności na kruche pękanie, jest strefa wpływu ciepła, a dokładniej strefa przylegająca do jeziorka roztopionego metalu, w której występuje silny rozrost ziarn austenitu. Warstwy strefy wpływu ciepła bardziej oddalone od jeziorka są odporniejsze na pękanie. Gorszą odporność na pękanie może wykazać strefa wtórnej krystalizacji, wreszcie spawanie może wywołać w okolicy spoiny proces starzenia.

Wpływ zapalania łuku i długości napoin :

Przy nakładaniu krótkich napoin i podczas zajarzenia łuku, ze względu na bardzo wysoką lokalną temperaturę i małą energię liniową oraz zwiększoną szybkość chłodzenia, w strefie wpływu ciepła mogą powstać pęknięcia. Pęknięcia te mogą być inicjatorami rozprzestrzeniania się kruchego pęknięcia.

Wpływ cięcia na wolny brzeg elementu:

Konstrukcje spawane mogą mieć elementy, których wolne brzegi były cięte w czasie procesu wytwarzania elementu (otwory, nietypowe płaskowniki, kątowniki spawane z ciętych płaskowników itp.). Wolny brzeg, który został wykonany za pomocą cięcia palnikiem lub w inny sposób, np. za pomocą cięcia na gilotynie, różni się znacznie własnościami od reszty materiału. Brzeg taki może być inicjatorem poważnych pęknięć. Brzeg cięty na gilotynie na zimno wykazuje silny, lokalny zgniot na zimno i wąską strefę materiału o bardzo małej udarności, natomiast brzeg cięty palnikiem zawiera warstwę, w której zaszły zmiany strukturalne oraz podhartowanie, ponadto w zależności od techniki cięcia gazowego palnikiem mogą występować karby. Czynniki te pogarszają odporność wolnego brzegu na pękanie.

 

O autorze

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *