tin tức công ty về Nứt sau khi xử lý nhiệt?

01 Định nghĩa

Thép cường độ cao và siêu hợp kim chứa các nguyên tố tăng cường kết tủa (Al, Ti, Nb) – bao gồm thép hợp kim thấp cường độ cao, thép chịu nhiệt peclit, siêu hợp kim tăng cường kết tủa và một số loại thép không gỉ austenit – có thể phát triển các vết nứt do giảm ứng suất (vết nứt SR) trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn, mặc dù ban đầu không có vết nứt nào. Tương tự, một số kết cấu hàn có thể phát triển các vết nứt trong quá trình làm việc ở nhiệt độ cao kéo dài (ví dụ: 500–600°C). Trong thực tế kỹ thuật, những vết nứt này – xảy ra trong cả quá trình xử lý giảm ứng suất và vận hành – được gọi chung là vết nứt nung lại.

02 Đặc điểm chính của vết nứt nung lại

(1) Vết nứt nung lại chỉ xảy ra trong mối hàn kim loại có chứa các nguyên tố tăng cường kết tủa, và thép carbon và vật liệu kim loại tăng cường dung dịch rắn thường không tạo ra vết nứt nung lại.

(2) Có một khoảng nhiệt độ nhạy cảm, có liên quan đến nhiệt độ và thời gian nung lại. Khoảng nhạy cảm của thép hợp kim thấp là khoảng 500～700℃, và của thép không gỉ austenit và thép hợp kim nhiệt độ cao là 700～900℃.

(3) Ranh giới hạt của hạt thô austenit trong vùng ảnh hưởng nhiệt kéo dài dọc theo đường nóng chảy ở phía vật liệu cơ bản, và quan sát thấy sự nứt vỡ liên hạt.

(4) Phải có ứng suất dư lớn và tập trung ứng suất trong khu vực hàn.

03 Các yếu tố ảnh hưởng đến vết nứt nung lại

(1) Hàm lượng các nguyên tố tạo cacbua (Cr, Mo, V, Ti, Nb) có ảnh hưởng đáng kể. Ví dụ, hàm lượng V trong thép chịu nhiệt peclit sẽ làm tăng đáng kể độ nhạy của vết nứt SR.

(2) Tốc độ và thời gian gia nhiệt ảnh hưởng đến khoảng nhiệt độ nhạy cảm của các loại thép khác nhau.

(3) Kích thước hạt có ảnh hưởng đáng kể đến xu hướng nứt nung lại, kích thước hạt càng lớn thì xu hướng càng cao.

(4) Sự khác biệt về phương pháp hàn: Hàn với lượng nhiệt vào lớn có xu hướng gây ra sự thô hóa hạt, và xu hướng nứt nung lại của hàn hồ quang chìm cao hơn so với hàn hồ quang điện trong các loại thép nhạy cảm với sự phát triển hạt, trong khi xu hướng hóa cứng cao hơn trong các loại thép có xu hướng hóa cứng lớn.

04 Các biện pháp phòng ngừa vết nứt nung lại

(1) Chọn vật liệu hàn phù hợp có độ bền thấp;

(2) Kiểm soát tốc độ nguội bằng cách sử dụng gia nhiệt trước hoặc gia nhiệt sau;

(3) Tránh khoảng nhiệt độ nhạy cảm hoặc rút ngắn thời gian lưu lại;

(4) Giảm ứng suất dư và tránh tập trung ứng suất;

(5) Một số hợp kim (ví dụ: Incoloy 800HT được thiết kế cho nhiệt độ ≥538°C) yêu cầu xử lý nhiệt ổn định sau hàn;

(6) Nên bổ sung thử nghiệm không phá hủy cho các vật liệu có xu hướng nứt nung lại sau khi xử lý nhiệt.

05 Vật liệu nhạy cảm với vết nứt nung lại

15MnVR, 15MnNbR, 18MnMoNbR, 13MnMoNbR, 07MnCrMoVR, 07MnNiMoVDR, 17Cr1Mo1V và thép CF-62 của Nhật Bản.

Lưu ý: Vết nứt nung lại, vốn ẩn và có thể dễ dàng gây ra tai nạn bất ngờ, có thể xảy ra trong quá trình xử lý nhiệt hoặc vận hành. Các nhà thiết kế, nhà sản xuất và thanh tra bình chịu áp lực phải đánh giá trước các rủi ro nứt nung lại và xây dựng các kế hoạch phòng ngừa và kiểm soát.

Vết nứt nung lại là do xử lý nhiệt sau hàn (ví dụ: xử lý nhiệt giảm ứng suất), và các nguyên tố Cr, Mo, V, Nb, Ti trong thép làm trầm trọng thêm xu hướng nứt nung lại.

06 Cơ chế của vết nứt nung lại

Vết nứt nung lại bắt nguồn từ sự hình thành các vết nứt nhỏ do sự trượt ưu tiên của ranh giới hạt, và ranh giới hạt bị suy yếu và hạt bị tăng cường trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn.

(1) Thuyết liên kết hóa học yếu ở ranh giới hạt

Các nguyên tố tạp chất (ví dụ: P, S) dễ gãy do sự phân tách ở ranh giới hạt, trong khi cacbon/nitrua của Cr, Mo, V, Nb và các nguyên tố khác được tăng cường bằng cách kết tủa trong hạt trong quá trình gia nhiệt thứ cấp. Biến dạng giãn ứng suất tập trung ở ranh giới hạt, và vết nứt là do độ dẻo không đủ.

(2) Thuyết tăng cường trong tinh thể (thuyết nứt theo chế độ)

Sự kết tủa tại chỗ của pha tăng cường (cacbua crom, vanadi, titan, niobi, v.v.) trong vùng lệch vị trí cản trở sự biến dạng trong tinh thể, sự giãn ứng suất được chịu bởi ranh giới hạt, và sự tập trung ứng suất dẫn đến vết nứt.

(3) Thuyết gãy do rão

Sự phát triển vết nứt dọc theo ranh giới hạt được tăng tốc do sự tích tụ hư hỏng do rão trong quá trình giãn ứng suất.

07 Công thức xác định độ nhạy vết nứt nung lại

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến vết nứt nung lại là thành phần hóa học của thép (ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẻo của vùng hạt thô) và ứng suất dư trong vùng hàn (đặc biệt là khu vực tập trung ứng suất).

△G＝Cr＋3.3Mo＋8.1V＋10C－2

Khi△G<1.5, vết nứt nung lại không nhạy cảm;

Khi 1.5<△G<2, nó thường là;

Khi △G>2, vết nứt nung lại nhạy cảm.

08 PHÂN TÍCH CHUYÊN GIA

1: Trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn hoặc làm việc ở nhiệt độ cao, các mối nối hàn bị hạn chế có thể phát triển 'vết nứt nung lại' (còn gọi là 'vết nứt giãn ứng suất') trong vùng ảnh hưởng nhiệt của chúng. Trong lịch sử, những vết nứt này lần đầu tiên được các kỹ sư nhà máy điện xác định trong thép không gỉ austenit. Các nghiên cứu luyện kim xác nhận mối liên hệ chặt chẽ của chúng với các kết tủa trong tinh thể. Về cơ bản, các kết tủa này củng cố bên trong hạt, buộc biến dạng cần thiết để giãn ứng suất phải chuyển sang ranh giới hạt, do đó làm giảm độ dẻo do rão và gây ra sự phá hủy ranh giới. Cơ chế nứt này vẫn chưa được hiểu đầy đủ, đặc biệt là liên quan đến các yếu tố vi cấu trúc và thành phần ảnh hưởng đến sự hình thành của nó.

2: Sự tăng cường kết tủa ranh giới hạt chỉ giải thích một phần nguyên nhân. Kích thước hạt quá lớn, sẽ dẫn đến sự suy giảm độ dẻo do rão và sự tích tụ kết tủa ranh giới hạt. Ngoài ra, sự co ngót mối hàn, hạt thô sẽ cản trở sự trượt ranh giới hạt, sự gia tăng độ dày vật liệu và quá trình hàn thô sẽ làm trầm trọng thêm xu hướng nứt.

Hai loại vết nứt nung lại:

1) Mối hàn ban đầu không bị nứt, nhưng các vết nứt xuất hiện trong quá trình xử lý nhiệt giảm ứng suất sau hàn. Những vết nứt này được gọi là độ nhạy nứt giảm ứng suất (độ nhạy nứt SR).

2) Không tìm thấy vết nứt sau khi hàn, nhưng chúng được tạo ra sau thời gian làm việc dài ở một nhiệt độ nhất định.

Đặc điểm của vết nứt nung lại:

1) Nó chỉ xảy ra trong các mối hàn kim loại có chứa các nguyên tố tăng cường kết tủa (Ti, Al).

2) Nó chỉ xảy ra trong một khoảng nhiệt độ nhất định, và vết nứt nung lại có liên quan đến nhiệt độ và thời gian nung lại, có một khoảng nhiệt độ nhạy cảm đối với nứt nung lại. Đối với thép hợp kim thấp nói chung, khoảng nhiệt độ là khoảng 500~700℃; đối với thép không gỉ austenit và một số thép hợp kim nhiệt độ cao, khoảng nhiệt độ là 700~900℃.

3) Vết nứt kéo dài dọc theo ranh giới hạt austenit ở phía mối hàn, và hướng nứt là liên hạt.

4) phải có ứng suất dư và tập trung ứng suất trong khu vực hàn.

Cơ chế hình thành vết nứt nung lại là tác dụng làm suy yếu của sự kết tủa tạp chất ở ranh giới hạt và tác dụng tăng cường của sự kết tủa bên trong hạt.