1. Heiße Risse
1.1 Erstarrungsrisse
1.1.1 Entstehungsmechanismus
In den späteren Phasen der Erstarrung schwächt ein niedrigschmelzender eutektischer Flüssigkeitsfilm die intergranularen Bindungen, was unter Zugspannung zu Rissbildung führt.
Häufig anzutreffen bei Schweißnähten aus Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl mit hohem Verunreinigungsgehalt sowie bei einphasigen Schweißnähten aus austenitischem Stahl und Nickelbasislegierungen.
1.1.2 Einflussfaktoren
Hohe Gehalte an Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff und Silizium im Schweißgut erhöhen die Neigung zu Erstarrungsrissen.
Ungeeignete Schweißprozessparameter, wie z. B. ein zu hoher Schweißstrom und eine zu niedrige Schweißgeschwindigkeit, die die Zeit verlängern, in der die Schweißnaht hohen Temperaturen ausgesetzt ist, führen ebenfalls leicht zu Rissen.
1.1.3 Präventive Maßnahmen
Der Gehalt an Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor im Grundmetall und in den Schweißzusätzen muss streng kontrolliert werden.
Optimieren Sie die Schweißprozessparameter, steuern Sie Schweißstrom und -geschwindigkeit angemessen und vermeiden Sie eine längere Einwirkung hoher Temperaturen auf die Schweißnaht.
1.2 Hochtemperatur-Verflüssigungsrisse
1.2.1 Entstehungsmechanismus
Die Spitzentemperatur des Schweißwärmezyklus verursacht ein Wiederaufschmelzen in der Wärmeeinflusszone und zwischen den Mehrlagenschweißungen, was zu Rissen unter Spannung führt.
Tritt hauptsächlich in der Schweißnahtnähe oder zwischen mehrlagigen Schweißnähten von hochfesten Stählen mit Chrom und Nickel, austenitischen Stählen und Nickelbasislegierungen auf.
1.2.2 Einflussfaktoren
Hohe Gehalte an Schwefel, Phosphor, Silizium und Kohlenstoff im Grundwerkstoff und im Schweißdraht erhöhen die Neigung zu Verflüssigungsrissen erheblich.
Eine zu hohe Wärmeeinbringung beim Schweißen führt zu übermäßig hohen Temperaturen in der Wärmeeinflusszone, was zu grobem Korn und verringerter Materialplastizität führt.
1.2.3 Präventive Maßnahmen
Wählen Sie Schweißzusätze mit niedrigem Schwefel- und Phosphorgehalt, um Elemente zu reduzieren, die anfällig für Verflüssigungsrisse sind.
Die Wärmeeinbringung beim Schweißen sollte so gesteuert werden, dass eine Überhitzung der Wärmeeinflusszone vermieden, das Gefüge verfeinert und die Plastizität des Materials verbessert wird.
1.3 Polygonisierungsrisse
1.3.1 Entstehungsmechanismus
Unter hoher Temperatur und starker Belastung wandern Gitterdefekte in der erstarrten Kristallfront und lagern sich an, wodurch sekundäre Korngrenzen entstehen. In diesem Zustand geringer Plastizität treten unter Belastung Risse auf.
Tritt hauptsächlich in Schweißnähten aus reinem Metall oder einphasigen austenitischen Legierungen bzw. in deren Nähe auf. 1.3.2 Einflussfaktoren
Die Größe und Verteilung der Eigenspannungen in Schweißverbindungen; je größer die Eigenspannung, desto höher die Neigung zu polygonalen Rissen.
Die Zusammensetzung und Mikrostruktur von Schweißmaterialien; beispielsweise kann ein übermäßig hoher Gehalt an Legierungselementen die Bewegung und Ansammlung von Gitterdefekten beeinflussen.
1.3.3 Präventive Maßnahmen
Um die Schweißeigenspannungen zu reduzieren, ist eine angemessene Schweißfolge und ein geeignetes Schweißverfahren anzuwenden.
Wählen Sie geeignete Schweißmaterialien und kontrollieren Sie den Legierungselementgehalt, um eine übermäßige Ansammlung von Gitterdefekten zu vermeiden.
2. Wiedererhitzungsrisse
2.1 Entstehungsmechanismus
Bei dickwandigen, geschweißten Stahlkonstruktionen mit ausscheidungshärtenden Legierungselementen treten Risse in den grobkörnigen Bereichen der Wärmeeinflusszone während der Spannungsarmglühung oder im Betrieb auf.
Sie tritt hauptsächlich in den grobkörnigen Bereichen der Wärmeeinflusszone von niedriglegiertem hochfestem Stahl, perlitischem hitzebeständigem Stahl, austenitischem Edelstahl und Nickelbasislegierungen auf.
2.2 Einflussfaktoren
Die chemische Zusammensetzung des Stahls, beispielsweise das Vorhandensein von ausscheidungshärtenden Elementen wie Vanadium, Molybdän und Titan, begünstigt die Wiedererwärmungsrissbildung.
Die Parameter des Schweißprozesses, wie z. B. die Wärmeeinbringung beim Schweißen und die Vorwärmtemperatur, beeinflussen die Korngröße und die Verteilung der Eigenspannungen in der Wärmeeinflusszone.
2.3 Präventive Maßnahmen
Die Stahlzusammensetzung optimieren, um den Gehalt an ausscheidungshärtenden Elementen zu reduzieren.
Durch eine angemessene Steuerung der Schweißprozessparameter, wie z. B. durch eine geeignete Erhöhung der Vorwärmtemperatur und eine Reduzierung der Schweißwärmeeinbringung, lässt sich das Korngefüge in der Wärmeeinflusszone verfeinern.
3. Kaltes Rissverhalten:
3.1 Verzögerte Rissbildung
3.1.1 Entstehungsmechanismus
Risse mit verzögerten Eigenschaften unter der kombinierten Wirkung von gehärtetem Mikrogefüge, Wasserstoff und Zwangsspannung.
Sie tritt hauptsächlich in der Wärmeeinflusszone von niedriglegiertem Stahl, mittellegiertem Stahl, mittelgekohltem Stahl und hochgekohltem Stahl auf, in einigen Fällen auch im Schweißgut.
3.1.2 Einflussfaktoren
Wasserstoffgehalt in der Schweißnaht; Wasserstoff ist ein Schlüsselfaktor, der zu verzögerter Rissbildung führt; je höher der Wasserstoffgehalt, desto größer die Neigung zur Rissbildung.
Die Zwangsspannung der Schweißverbindung; je größer die Zwangsspannung, desto leichter entstehen Risse.
3.1.3 Präventive Maßnahmen
Der Wasserstoffgehalt der Schweißzusätze muss streng kontrolliert und wasserstoffarme Schweißzusätze verwendet werden.
Um die Spannungen in der Schweißverbindung zu reduzieren, sind Vor- und Nachwärmmaßnahmen zu ergreifen. 3.2 Abschreckrisse
3.2.1 Entstehungsmechanismus
Entdeckt wird dies unmittelbar nach dem Schweißen; die Hauptursache ist die Bildung gehärteter Strukturen unter Schweißspannung.
Häufig anzutreffen in Schweißverbindungen von hochfestem Stahl und ultrahochfestem Stahl.
3.2.2 Einflussfaktoren
Parameter des Schweißprozesses, wie beispielsweise eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit und Abkühlrate, führen leicht zur Bildung von gehärteten Strukturen.
Die geometrische Form und Größe der Schweißverbindung; komplexe Formen und Verbindungen mit großer Dicke neigen zu Abschreckrissen.
3.2.3 Präventive Maßnahmen
Optimieren Sie die Schweißprozessparameter, kontrollieren Sie die Schweißgeschwindigkeit und die Abkühlrate, um die Bildung von gehärteten Strukturen zu vermeiden.
Durch die Wahl einer geeigneten Schweißnahtkonstruktion lassen sich Spannungsspitzen reduzieren.
3.3 Versprödungsrisse aufgrund geringer Plastizität
3.3.1 Entstehungsmechanismus
Wenn Materialien mit geringer Plastizität auf niedrige Temperaturen abgekühlt werden, führt die Schrumpfkraft dazu, dass die Dehnung die plastische Reserve des Materials übersteigt oder das Material spröde wird, was zu Rissen führt.
Es handelt sich nicht um ein Verzögerungsphänomen; es tritt hauptsächlich bei Schweißkonstruktionen auf, die bei niedrigen Temperaturen betrieben werden.
3.3.2 Einflussfaktoren
Die Tieftemperaturzähigkeit des Materials; Materialien mit geringer Tieftemperaturzähigkeit neigen zu Versprödungsrissen aufgrund geringer Plastizität.
Eigenspannungen in der Schweißverbindung; hohe Eigenspannungen führen zu einer höheren Rissneigung.
3.3.3 Präventive Maßnahmen
Wählen Sie Schweißmaterialien mit guter Tieftemperaturzähigkeit.
Optimieren Sie den Schweißprozess, um die Schweißeigenspannungen zu reduzieren.
4. Lamellenrisse:
4.1 Entstehungsmechanismus
Im Inneren der Stahlplatte befinden sich geschichtete Einschlüsse, und eine während des Schweißens senkrecht zur Walzrichtung wirkende Spannung führt zu lamellaren Rissen.
Häufig anzutreffen bei der Herstellung großer Ölplattformen und dickwandiger Druckbehälter.
4.2 Einflussfaktoren
Die Qualität des Stahlblechs; ein hoher Anteil an geschichteten Einschlüssen führt zu einer größeren Neigung zum Lamellenriss.
Die Schweißprozessparameter, wie z. B. die Wärmeeinbringung beim Schweißen und die Schweißreihenfolge, beeinflussen die Schweißspannungsverteilung.
4.3 Präventive Maßnahmen
Die Qualität des Stahlblechs muss streng kontrolliert werden, um Schichteinschlüsse zu reduzieren.
Optimieren Sie den Schweißprozess, indem Sie die Wärmeeinbringung beim Schweißen und die Schweißreihenfolge angemessen steuern, um die Schweißspannung zu reduzieren.
5. Spannungsrisskorrosion
5.1 Entstehungsmechanismus
Verzögerte Rissbildung in Schweißkonstruktionen unter der kombinierten Einwirkung korrosiver Medien und Spannungen. Einflussfaktoren sind die Werkstoffart, die Art des korrosiven Mediums, die Konstruktionsform, das Schweißverfahren, die Schweißzusätze und der Grad der Spannungsentlastung.
5.2 Einflussfaktoren
Die Korrosionsbeständigkeit des Materials; Materialien mit schlechter Korrosionsbeständigkeit neigen zu Spannungsrisskorrosion.
Die Art und Konzentration des korrosiven Mediums; stark korrosive Medien beschleunigen die Rissbildung.
5.3 Präventive Maßnahmen
Wählen Sie Schweißmaterialien mit guter Korrosionsbeständigkeit.
Wirksame Korrosionsschutzmaßnahmen ergreifen, wie z. B. Beschichtungsschutz und kathodischer Korrosionsschutz.
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