Ликвационные трещины в металле шва аустенитных нержавеющих сталей

Ликванионные трещины в металле шва возникают вдоль границ зерен кристаллизации либо мигрирующих границ зерен. Наиболее склонны к образованию трещин полностью аустенитные сварные швы вследствие наличия первичного аустенита кристаллизации (типа А или AF), в которых имеется значительная сегрегация примесей. Металл швов, содержащий достаточное количество феррита (от 2 до 6 FN), в целом достаточно стоек к образованию ликвационных трещин. Эти дефекты часто называют микротрещинами (микроразрушениями), так как обычно они достаточно малы и заглублены в наплавленном металле. Пример ликвационной трещины в полностью аустенитном металле шва представлен на рис. 6.39. Следует отметить, что указанная трещина лежит в ЗТВ прохода, расположенного выше, и проходит вдоль мигрирующей границы. Она достаточно коротка по отношению к размерам поперечного сечения шва, так как образуется только при переплаве мигрирующей границы при повторном нагреве. Выявить такие трещины сложно, так как они коротки (длина составляет 1—2 мм) и достаточно плотны. Для их выявления необходимо проводить металлографические исследования либо разрушающие испытания на изгиб (рассматривается в гл. 10). Если поверхность сварного шва зашлифована, то иногда их можно выявить с помощью окрашенной проникающей жидкости (цветная дефектоскопия). Поскольку эти трещины очень короткие, проникающая жидкость имеет тенденцию растекаться около трещин, которые выявляются в виде пятен чаще, чем в виде трещин. В связи с тем что эти трещины расположены вдоль границы сплавления в повторно нагреваемых валиках или основном металле, они могут ошибочно идентифицироваться как "линейная пористость".

Наилучшим способом борьбы с ликвационными трещинами металла шва является регулирование химического состава наплавленного металла с целью получения в нем некоторого количества феррита. В полностью аустенитных наплавках контроль уровня примесей и минимизация тепловложения может понизить вероятность образования трещин или их исключить. Были разработаны присадочные материалы с повышенным содержанием марганца для снижения склонности к образованию трещин в полностью аустенитных металлах шва. Ликвационное растрескивание в металле шва было изучено достаточно детально авторами работ. Их результаты показали, что регулирование содержания феррита в металле шва крайне важно для предотвращения образования трещин в многопроходных швах. Авторы указанных выше работ использовали испытания на разрушающий изгиб образцов многопроходных швов для выявления критического уровня содержания феррита с целью предотвращения трещинообразования.

На основании указанных испытаний были установлены нормативные значения ферритного числа, необходимого для предотвращения образования ликвационного растрескивания в металле шва (табл. 6.11). Авторы научных исследований также обсудили механизм трещинообразования и определили расположение критической области в ЗТВ металла шва, в которой образуется трещина. Эта область, названная "опасная ЗТВ", образуется вследствие растворения исходного феррита металла шва в диапазоне температуры от 1095 до 1290 °C (от 2000 до 2350 °F), что изображено на рис. 6,40. Следует отметить, что для металлов швов с исходным содержанием феррита 5 FN уровень феррита в ЗТВ за счет указанных процессов растворения может снизиться на 80 % до уровня 1 FN. Эта область затем становится склонной к ликвационным трещинам. В условиях повторного нагрева наплавленного металла при сварке с более высоким уровнем содержания феррита снижение содержания феррита в ЗТВ будет недостаточным для инициирования трещины.