ریشه ترک خوردگی سرد چیست؟
ریشه اصلی ترک خوردگی سرد، به طور معمول، در حضور هیدروژن محلول در فلز جوش نهفته است. این هیدروژن می تواند از منابع متعددی وارد فلز جوش شود که از جمله آن می توان به رطوبت موجود در پوشش الکترودهای جوشکاری، آلودگی های سطحی قطعه کار یا حتی از اتمسفر محیط جوشکاری اشاره کرد. هنگامی که فلز جوش مذاب سرد می شود، حلالیت هیدروژن در آن کاهش می یابد. هیدروژن مازاد، تلاش می کند تا از فلز خارج شود، اما به دلیل سرعت بالای سرد شدن و محدودیت های نفوذ، در داخل ساختار باقی می ماند. این تجمع هیدروژن در مناطق مستعد، مانند مرز دانه ها یا عیوب میکروسکوپی، منجر به ایجاد فشار داخلی و در نهایت، ترک خوردگی سرد می شود.
عوامل موثر بر ترک خوردگی سرد
علاوه بر حضور هیدروژن، عوامل متعددی می توانند بر میزان حساسیت به ترک خوردگی سرد تاثیرگذار باشند:
ترکیب شیمیایی فلز پایه و فلز جوش
فولادهای با کربن بالا و فولادهای آلیاژی، در مقایسه با فولادهای کم کربن، به دلیل ساختار مارتنزیتی که در حین سرد شدن تشکیل می دهند، مستعدتر به ترک خوردگی سرد هستند. وجود عناصر آلیاژی خاص، مانند کروم و مولیبدن، نیز می تواند حساسیت به ترک خوردگی را افزایش دهد.
سختی ناحیه جوش
سختی بالای ناحیه جوش به ویژه در HAZ، به دلیل تشکیل ساختارهای سخت و شکننده مانند مارتنزیت، مقاومت در برابر ترک خوردگی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. افزایش سختی، تنش های موضعی را تشدید کرده و احتمال آغاز و پیشروی ترک را افزایش می دهد.
تنش های پسماند
تنش های پسماند، تنش هایی هستند که پس از اتمام فرآیند جوشکاری و برداشتن بار خارجی، در قطعه باقی می مانند. این تنش ها ناشی از انقباض فلز جوش و فلز پایه در حین سرد شدن و تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی بین فلزات مختلف هستند. تنش های پسماند کششی در نزدیکی ناحیه جوش، می توانند به ترک خوردگی کمک کرده و سرعت پیشروی آن را افزایش دهند.
سرعت سرد شدن
سرعت سرد شدن قطعه پس از جوشکاری، نقش مهمی در میزان ترک خوردگی سرد ایفا می کند. سرد شدن سریع، فرصت کمتری برای خروج هیدروژن از فلز جوش فراهم می کند و در نتیجه، احتمال تجمع هیدروژن و ترک خوردگی را افزایش می دهد.
راه های پیشگیری از ترک خوردگی سرد
با در نظر گرفتن عوامل موثر بر ترک خوردگی سرد، می توان تدابیر پیشگیرانه ای را برای کاهش یا حذف این پدیده در نظر گرفت که در ادامه به آن ها می پردازیم:
انتخاب الکترود مناسب
انتخاب صحیح الکترود، یکی از مهم ترین عوامل در کاهش خطر ترک خوردگی سرد به شمار می رود. الکترودهای کم هیدروژن، مانند الکترودهای E7018، به دلیل جذب رطوبت کمتر، گزینه مناسب تری نسبت به سایر انواع الکترودها هستند. طبق منابع معتبر، استفاده از این نوع الکترودها می تواند به طور چشمگیری از ورود هیدروژن به حوضچه مذاب جلوگیری نماید. علاوه بر این، اطمینان از خشک بودن الکترودها قبل از استفاده، امری ضروری است. رطوبت جذب شده توسط الکترودها، منبع اصلی هیدروژن در جوش است، بنابراین نگهداری و انبارداری صحیح الکترودها و استفاده از روش های خشک کردن مناسب (مانند استفاده از گرمکن های مخصوص) قبل از جوشکاری، نقش بسزایی در کاهش خطر ترک خوردگی دارد.
پیش گرمایش
پیش گرمایش قطعه کار قبل از شروع جوشکاری، یکی دیگر از راهکارهای مؤثر در پیشگیری از ترک خوردگی سرد است. گرم کردن قطعه کار به خروج رطوبت از سطح آن و کاهش سرعت سرد شدن جوش کمک می کند. کاهش سرعت سرد شدن، سبب کاهش تنش های پسماند و ایجاد ساختار متالورژیکی مطلوب تر می شود. دمای پیش گرمایش مورد نیاز، به عوامل مختلفی از جمله ضخامت قطعه کار، ترکیب شیمیایی آن و نوع فلز پایه بستگی دارد. تعیین دمای پیش گرمایش مناسب، نیازمند بررسی و تحلیل دقیق مشخصات فنی و استانداردهای مربوطه است.
کنترل سرعت سرد شدن
کنترل سرعت سرد شدن جوش، از طریق روش های مختلف، می تواند به کاهش تنش های پسماند و جلوگیری از ایجاد ساختارهای سخت و ترد (مانند مارتنزیت) کمک کند. روش های مختلفی برای کنترل سرعت سرد شدن وجود دارد که از جمله آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• جوشکاری با استفاده از تعداد پاس های بیشتر و ابعاد جوش کوچکتر، باعث توزیع یکنواخت تر حرارت و کاهش سرعت سرد شدن می شود.
• استفاده از عایق های حرارتی در اطراف جوش، از اتلاف سریع حرارت جلوگیری کرده و سرعت سرد شدن را کاهش می دهد.
• جلوگیری از جریان مستقیم هوا به سمت جوش، می تواند سرعت سرد شدن را کنترل کند.
انتخاب صحیح پارامترهای جوشکاری
تنظیم دقیق پارامترهای جوشکاری، از جمله جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری، نقش مهمی در کاهش تنش های پسماند و جلوگیری از ترک خوردگی سرد دارد. جریان و ولتاژ بیش از حد، می تواند موجب ایجاد حرارت بیش از اندازه و افزایش تنش های پسماند شود. سرعت جوشکاری بالا نیز، می تواند منجر به ایجاد ساختارهای سخت و ترد گردد. بنابراین، تنظیم صحیح این پارامترها، بر اساس نوع فلز پایه، نوع الکترود و ضخامت قطعه کار، امری ضروری به شمار می آید.
عملیات حرارتی پس از جوشکاری
انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری، مانند بازپخت (Annealing) یا تنش زدایی (Stress Relieving)، یکی از مؤثرترین روش ها در کاهش تنش های پسماند و افزایش مقاومت به ترک خوردگی محسوب می گردد. عملیات حرارتی با کاهش تنش های پسماند، منجر به افزایش چقرمگی و کاهش احتمال بروز ترک خوردگی سرد می شود. انتخاب نوع عملیات حرارتی مناسب، به عوامل مختلفی از جمله نوع فلز پایه، ابعاد قطعه و میزان تنش های پسماند بستگی دارد.
جمع بندی
ترک خوردگی سرد در جوشکاری SMAW، پس از سرد شدن جوش و در دماهای پایین تر از 200 درجه سانتی‌گراد رخ می دهد. این ترک ها به دلیل انقباض حین سرد شدن و محدودیت های موجود در قطعه ایجاد می شوند و سبب ایجاد تنش های کششی می گردند. برای پیشگیری از ترک خوردگی سرد، می توان از راهکارهایی مانند پیش‌گرمایش قطعه قبل از جوشکاری، پس گرمایش آهسته پس از جوشکاری برای کاهش تنش های داخلی و استفاده از قیدهای مناسب برای ثابت نگه داشتن قطعه در طول جوشکاری استفاده کرد. این اقدامات به کاهش احتمال ترک خوردگی کمک می‌کنند و باعث افزایش دوام جوش می شوند. چنانچه علاقه مند به حرفه جوشکاری هستید و قصد شرکت در دوره آموزش جوشکاری را دارید، می توانید از طریق پل های ارتباطی موجود با کارشناسان آموزشگاه سروش جاوید تماس حاصل فرمایید.
