Какие виды трещин образуются при кристаллизации сварного шва и высоких температурах: Горячие трещины при сварке: причины появления

Горячие трещины при сварке: причины появления

В процессе осуществления любой деятельности или производства изделия существует вероятность появления дефектов. Они могут появляться по причине нарушения технологии работы на любом этапе. Одни из самых распространенных дефектов — это горячие трещины при сварке. Нормативными актами установлены стандарты наличия тех или иных дефектов в готовом изделии. Для сварочного процесса также существует ГОСТы, устанавливающие нормативы работы, в том числе и сварочные дефекты. Они подразделяются на несколько групп:

• горячие и холодные трещины при сварке
• Подрезы
• Непровар кромки, корня
• Наплывы
• Полости (газовые полости, свищи)
• Поры
• Твердые включения
• Несплавления
• Нарушения формы соединения
• Брызги металла
• Случайная дуга

Любой сварочный процесс должен осуществляться строго по правилам и нормативам. Любой дефект является последствием нарушения этих правил. Бывают трещины большого размера, которые видно невооруженным глазом. А бывают микротрещины, которые заметны только при пятидесятикратном увеличении. Несмотря на их маленький размер, они также опасны, как и большие.

Трещины подразделяются на горячие и холодные в зависимости от температуры сварки. Если шов варился при температуре более тысячи градусов,то они будут называться горячими. Если температура варки была ниже – холодными.

И холодные, и горячие трещины являются неустранимыми дефектами. При их наличии изделие будет считаться браком и не подлежит эксплуатации.

Содержание статьи

Какие бывают трещины?

Горячие и холодные трещины при сварке могут также подразделяться по другим основаниям. Они могут быть поперечными, продольными, радиальными и так далее.

Горячие представляют собой межкристаллические разрушения, которые возникают в самом сварочном шве либо возле него, в так называемой зоне термического влияния. Имеют вид несплошности или надреза. Они появляются при кристаллизации металла либо после остывания соединения. Они имеют темный цвет и извилистую форму.

Холодные представляют собой локальные разрушения и образуются при остывании металла, если сварка осуществлялась при температуре до 200 градусов. Холодная трещина появляется возле сварного шва и имеет на изломе светлый оттенок. Такие дефекты возникают при дуговой сварке стальных изделий большой толщины.

Горячие трещины, которые появляются около шва, в свою очередь, подразделяются на четыре вида:

• Ликвиационные
• Появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения
• Кристаллизационные
• Появляющиеся по иным причинам

Первый вид дефектов появляется очень часто при работе с конструкционной сталью. В ее составе находится много разных включений, чаще это сульфиды. При плавлении некоторые из них растворяются в области термического влияния и превращаются в пленку. Она находится на границе зерен и снижает когезионную прочность изделия, по причине чего появляются горячие трещины. Появление этих дефектов при работе с низколегированной сталью вызвано присутствием легирующих элементов, таких как титан и ниобий. Ликвиационные дефекты довольно длинные, без ответвлений, более раскрытые.

Дефекты, появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения, возникают только при сварке аустенитных сталей.

Кристаллизационные дефекты представляют собой короткие микротрещины. Наиболее характерны для гбц.

Меры по предотвращению возникновения холодных трещин

• Электроды и флюсы должны быть прокалены.
• Все детали, использующиеся в сварочном процессе, должны быть предварительно нагреты до 250-450 градусов.
• Нужно безоговорочно соблюдать все требования, правила и нормативы конкретного вида сварки, подбирать максимально оптимальную температуру нагрева.
• Необходимо применять тот вид сварочного шва, который необходим в конкретном случае.
• Остывание изделия должно происходить медленно и равномерно.
• После окончания работ, в целях снятия напряжения в элементах проводят смягчающий отжиг.

Причины возникновения дефектов в виде горячих трещин бывают внешние и внутренние. К внешним причинам относится сегрегация элементов и окислов. Эти элементы не входят в состав свариваемого металла, а появляются вследствие использования вспомогательных примесей. Внутренние причины возникновения характеризуются влиянием присадочных материалов.

Сегрегирующие элементы не обязательно должны быть расплавлены, чтобы стать причиной появления горячей трещины. Они могут вызвать образование тонкой пленки, которая будет способствовать уменьшению прочности по границе зерен.

Как уменьшить вероятность появления горячих трещин?

• Осуществлять контроль за металлургическими процессами, когда металл расплавлен.
• Обеспечить оптимальный процесс раскисления металла.
• При работе с серой нужно иметь ввиду, что она может стать причиной появления сульфидных пленок. Поэтому ей лучше взаимодействовать с марганцем.
• Чтобы сера не оказывала негативного воздействия на появляющиеся дефекты, сварщик должен быть очень внимательным при кристаллизации сварного шва. Сера должна проходить слева от перитектической точки. В этой ситуации выделяется дельта-феррит, который лучше ее растворяет.

Причины образования горячих трещин

• Наличие жидких прослоек.
• Деформации, возникающие при укорочении детали.
• Жесткая фиксация деталей при работе. Это препятствует возможности переместить элемент для правильного остывания. В результате появляются напряжения.
• Варка с участием таких металлов, как вольфрам, титан, молибден и ванадий, может вызвать нарушение химических связей.
• Присутствие «вредных» примесей в массе свариваемого металла: фосфора, серы.

Самая высокая вероятность возникновения деформаций в виде трещин присутствует, когда металл находится в жидком состоянии. Именно в этот момент примеси в массе металла мигрируют и происходит загрязнение пространства между зернами. Во время остывания также существует риск появления напряжений: в случае, когда усадка шва произведена неравномерно. Это является основанием появления поперечных горячих трещин.

Любая трещина – это результат невнимательности, несоблюдения технологии сварочного процесса, недостаточной осведомленности относительно состава материалов, подлежащих сварке.

Способы предотвращения их появления

Чтобы в процессе работы либо после остывания не появлялись ни горячие, ни холодные трещины, нужно предпринимать определенные действия:

• Обеспечить не жесткую фиксацию элементов при работе.
• Выбрать правильный размер шва в зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если область соединения имеет слишком маленький размер по отношению к толщине изделия, то вероятность появления трещин очень высока.
• Выбрать нужный режим сварки для конкретного вида материала, учитывая все нюансы и особенности.
• Варить строго в соответствии с установленными нормативами, в том числе и соблюдая угол наклона наконечника.
• Все детали перед сваркой должны быть надлежащим образом подготовлены.
• Выбрать электроды, соответствующие типу и температуре сварки, не приобретать дешевые электроды.
• Не допускать перегрев, используя силу сварного тока выше рекомендуемого для конкретного вида сварки.

Таким образом, чтобы избежать появления дефектов в виде напряжений и трещин нужно:

• Принимать во внимание все особенности работы с конкретным металлом.
• Увеличить ширину соединения при значительной толщине изделия.
• Не допускать появление узких валиков.
• Выполнять сплошные швы.

Заварка трещин

• Помимо нормативов для сварочного процесса существуют также нормативы устранения дефектов. Они установлены в ГОСТах 5264 и 1153.
• Трещины перед «заваркой» должны быть подготовлены. Подготовка включает в себя осмотр и определение их окончаний. Это происходит при нагреве газовой горелкой до температуры 100-150 градусов.
• Окончания трещины нужно высверливать. При работе со сверлом центр отверстия должен совпадать с окончанием трещины, либо отступать от него примерно на 3-5 мм.
• При невозможности высверлить трещину, она прожигается газовой горелкой.
• Перед процессом заварки трещин, которые не выходят за кромки трубы, лучше немного подогреть горелкой области, расположенные за концами трещин.
• Заварка трещины размером более 300 мм происходит обратноступенчатым способом.

Таким образом, существует определенный перечень причин образования горячих трещин при сварке. Чтобы избежать их появления, нужно знать все особенности материала, с которым вам предстоит работать. Варка металла с момента подготовки и до момента остывания уже готового изделия должна производится строго в соответствии с нормативами, установленными ГОСТами. Не все дефекты подлежат исправлению, поэтому лучше заранее быть осведомленным обо всех правилах и нюансах работы с тем или иным материалом.

[Всего: 4   Средний:  2. 8/5]

Горячие трещины

Горя́чие тре́щины — хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и зоны термического влияния, возникающие в твёрдо-жидком состоянии при завершении кристаллизации, а также в твёрдом состоянии при высоких температурах на этапе преимущественного развития межзёренной деформации. Они могут возникать при неблагоприятном сочетании некоторых факторов, связанных с понижением деформационной способности металла вследствие наличия в структуре легкоплавких эвтектик, дефектов кристаллического строения, выделения хрупких фаз, включения водорода (водородная болезнь) и т. д.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 573
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%8F%D1%87%D0%B8%D0%B5_%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%89%D0%B8%D0%BD%D1%8B

Актуальность проблемы

Сварочные работы в производственных или даже домашних условиях должны выполняться по общим инструкциям, с учетом ГОСТов.

Даже если вы варите что-то «для себя», соблюдение норм поможет сделать это качественнее, а любая «косметическая» или функциональная проблема при выполнении может повлечь за собой траты на обслуживание или даже замену всей конструкции.

Широко известный дефект — горячая трещина. Такой дефект может быть достаточно большим, чтобы увидеть из без увеличительного стекла. Некоторые из них относятся к «микро-«, разглядеть их просто так не получится.

Но и оба варианта могут быть очень опасными для готового соединения.

В зависимости от того, при каком нагреве была сварена конструкция, коррозии могут быть также горячими и холодными. Если швы сделали, например, при 1000 градусов, трещина в них горячая, а если меньше 1000 — холодная.

Оба варианта этого дефекта практически невозможно устранить, поэтому, найдя такие проблемы в изделии, мастер отмечает его как брак, отправляя в металлолом.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1030
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Виды горячих трещин при сварке

Все виды несплошностей относятся к дефектам, отрицательно отражающихся на прочности соединений. Природа холодных и горячих трещин при сварке различная. Холодные появляются при остывании в результате возникающих внутренних напряжений. Горячие – следствие межкристаллических разрушений. Обычно имеют вид надрезов или несплошностей, различают макро- и микродефекты. Горячие трещины темного цвета (за счет окислов), извилистой формы. По локализации разделяются на две группы:

• растрескивания в зоне термического влияния;
• дефекты в металле сварного шва.

Виды горячих трещин при сварке

Околошовные бывают нескольких видов:

• Кристаллизационные длинные, обычно раскрытые, не имеют заметных ответвлений. Зависят от двух параметров, влияющих на структуру стали:

формы затвердевания ванны расплава, с краев обычно образуются мелкие зерна, затем крупные столбчатые растут перпендикулярно оси;

размера угла между кристаллитами в поликристаллической структуре, они постепенно смыкаются.

Кристаллизационные горячие ратсрескивания бывают внутренними (выявляются методами неразрушающего контроля) и выходящими на поверхность, определяемыми визуально.

• Ликвиационные горячие трещины связаны с неоднородностью химического состава. По виду мелкие, образуются в местах, где близко расположены столбчатые кристаллы. Зависят от химического состава, наличия тугоплавких легирующих элементов. Деформационная способность структуры также снижается за счет миграции примесей и загрязнений в пространство между зернами, формируются неметаллические включения. При кристаллизации легированных сталей тугоплавкие частицы становятся центром образования кристаллов.
• Деформацонные, связанные с неравномерностью усадки.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1712
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke

Причины образования холодных трещин при сварке

В качестве распространенных причин образования можно выделить три основные фактора:

1. В зоне термического влияния или непосредственно в самом шве микроструктура металла должна быть сильно чувствительной к воздействию водорода. Такой восприимчивостью обладает мартенситная структура. Она образуется при сварке сталей повышенной прочности.
2. В зоне, где имеется термическое влияние, должен образовываться диффузный водород, который может проникать в околошовную зону на шве.
3. В зоне термического влияния также должно присутствовать растягивающее напряжение.

Таким образом, основная причина появления трещин – это водород. Он может попадать в шов из флюса, который покрывает электрод. Даже при использовании газовой сварки он может проникать в металл из защитных газов, неубранных загрязнений на сварочной проволоке и так далее. Активным источником этого элемента может стать ржавчина, но электродное покрытие в любое случае дает больше всего примеси.

Механизм образования холодных трещин

Холодные трещины при сварке образуются следующим образом. Непосредственно после окончания сварочного процесса металл на соединении испытывает временное влияние водорода. Это может помешать контролю качества полученного соединения. Образуется диффузия водорода в тех местах, где образуются шлаковые включения и поры. Здесь же атомный водород превращается в молекулярный. Когда водород переходит в молекулярное состояние, он скапливается в определенных местах и именно места его скопления создает высокое давление газа. Это и становится причиной того, что в металле появляются блестящие поры.

Особенность этого процесса состоит в том, что водород может перейти в молекулярное состояние только при низкой температуре. Если температура выше 200 градусов Цельсия, то этот элемент находится в металле в атомарном состоянии. Постоянное влияние водорода приводит к тому, то материал становится более хрупким, так что структурные превращения при таком воздействии становятся бесповоротными. Большая уязвимость приграничных зон является результатом того, что в них происходит довольно большое количество различных процессов. В этих местах распадаются карбиды и сульфиды, которые и без воздействия водорода усугубляют положение. В результате комплексного воздействия границы швов всегда проявляют первые признаки появления трещин.

Как предотвратить появление трещин

Разобравшись с тем, какие причины возникновения холодных трещин при сварке, стоит предпринять меры, чтобы избежать этого явления. Одним из способов является смена приемов при сварке. Также стоит просушивать электроды перед началом сварки, так как это помогает избавиться от водорода и уменьшает вероятность образования холодных трещин при сварке. При газовой сварке не стоит использовать проволоку, которая протравлена в соляной кислоте, так как она становится большим источником водорода. Если после проведения сварных операций шов еще подогревать некоторое время, то это поможет выведению водорода, что снизит вероятность его появления и образования последующего напряжения. Температуру подогрева стоит держать в пределах 100-200 градусов Цельсия, примерно, в течении получаса. Если происходит сваривание стали большой толщины, то лучше несколько раз прерывать этот процесс и прогревать шов, после чего продолжать работу. При большой толщине холодные трещины при сварке образуются чаще.

При использовании электрической сварки можно использовать электроды, в которых имеется минимальное содержание водорода, что обеспечивает до 15 мл вещества на 100 г шва.

Методы контроля

Методы контроля холодных трещин

Холодные трещины при сварке можно выявить такими методами как:

• Ультразвуковая дефектоскопия;
• Внешний зрительный осмотр;
• Контроль на магнитном принципе;
• Дефектоскопия радиационная;
• Дефектоскопия капиллярная;
• Метод контроля на проницаемость.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3813
Источник: https://svarkaipayka.ru/tehnologia/holodnaya-svarka/holodnyie-treshhinyi-pri-svarke.html

Методы предотвращения появления горячих трещин

Предупреждая образование горячих трещин, при разработке технологии учитывают особенности кристаллизации металлов. Основные способы снижения риска дефектов:

• исключить жесткие соединения;
• увеличить размер шовного валика при соединении толстостенных заготовок;
• варить металл короткими участками, делая широкий шов;
• при круговой сварке, соединении длинных заготовок оставлять детали подвижными максимальное время, заделывать концевые стыки в последнюю очередь;
• не завышать ампераж;
• делать много проходов с промежуточным отжигом;
• внимательно проваривать корневую область, дефекты формируются именно там.

Важно фиксировать заготовки минимально, без зажима, следить за положением электрода. Детали должны быть хорошо подготовлены, чтобы исключить окалину, ржавчину, неметаллические включения. Электроды выбирают по типу металла, режиму сварки.

Для предотвращения дефектов, нужно строго следовать технологии

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 947
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke

Как уменьшить риск возникновения горячих трещин в сварном шве

Для снижения вероятности формирования горячих трещин в сварном шве, нужно контролировать металлургические процессы в расплавленном металле и обеспечить оптимальное раскисление металла при сварке.

В случае образования оксидов и сульфидов большое значение имеет отношение содержания кислорода к содержанию серы O/S в сварном шве. Если значение этого соотношения будет низкое, то по границам зёрен будут образовываться плёнки оксисульфидов. При увеличении этого соотношения плёнки перейдут в глобулярное состояние.

Для связывания серы самым лучшим вариантом будет её взаимодействие с марганцем. Снижение отрицательного влияния серы, в форме сульфидных плёнок, остаётся главной трудностью, особенного при повышенном содержании легирующих элементов в сварном шве.

Одним из способов устранения отрицательного воздействия серы на образование горячих трещин при сварке является управление процессом кристаллизацией, чтобы она проходила слева от перитектической точки. В этом случает, происходит большое выделение дельта-феррита, а в нём сера растворяется значительно лучше, чем в аустените.

Хорошим выходом будет связывание серы титаном, цирконием, или редкоземельными металлами. При содержании серы до 0,02%, можно избежать горячих трещин при сварке, если соблюсти пропорции: Zr/S>5, или Ti/S>8. Склонность металла сварного шва к образованию горячих трещин можно определить по выражению, приведённому на странице: «Оценка свариваемости сталей».

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1581
Источник: https://taina-svarki.ru/kachestvo-i-kontrol-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke-prichiny-obrazovaniya.php

Меры предосторожности

Чтобы во время или по окончании работы не образовывались горячие или холодные трещины, нужно запомнить несколько простых правил и придерживаться их.

Надёжная фиксация элементов при работе обеспечит равномерное распределение температуры в изделии.

Стоит учитывать и толщину стенки металлической детали и подбирать шов по ней: если шов будет слишком маленьким по отношению к детали, скорее всего, появятся проблемы.

Кроме шва подобрать режим сварки (от температуры до направленности электрического поля), угол наклона стержня.

Подготовьте детали и материалы перед работой. Детали нужно обработать термически, а электроды выбирать, учитывая тип сварки, материалом элементов и температурой.

Не стоит покупать дешевые электроды, это может повлиять на аккуратность и равномерность шва. Не допускайте перегрева или превышения силы тока для выбранного типа сварки.

Чтобы не спровоцировать появление горячей деформаций, нужно в первую очередь обратить внимание на инструкции к работе с конкретными сталями или сплавами.

Кроме этого, важно увеличивать или уменьшать ширину шва в соответствии с расширением или сужением сечения изделия. Швы должны быть цельными.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 1175
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Устранение трещины

Единственно возможный метод борьбы с горячими трещинами – снова проварить металл. До этого дефект вырезается. Технология регламентируется ГОСТ 5264-80 (ММА, MIG/MAG, TIG сварка), ГОСТ 1153-75 (сварка полуавтоматами и автоматами).

Реставрации подлежат участки, где обнаружены внутренние или внешние дефекты. Некоторые структурные нарушения в области термического влияния и сварного соединения устранить невозможно. Явный брак приходится вырезать участками полностью.

Зная причины образования горячих растрескиваний, специалисты тщательно подбирают электроды или присадочную проволоку, следят за технологией. Гораздо проще избежать дефектов, чем устранять их.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 676
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke

Исправление

Некритичные горячие дефекты работы можно устранить. Для этого есть и нормы ГОСТов 5264 и 1153 — в них предусмотрены этапы «заварки».

Перед работой во время осмотра определяют границы дефекта. Делается это с помощью газовой горелки, разогретой до 150 градусов Цельсия.

После осмотра края горячей трещины обрабатывают сверлом, которое либо должно совпасть с границей, либо отступать от нее максимум на 5 мм.

Если высверлить дефект не получается, можно выжечь его горелкой, также ею обрабатывают области термического влияния. Если размер дефекта более 30 см, заваривают его обратноступенчатым способом сварки.

Мы выяснили, что есть множество причин образования деформаций и дефектов при сварке. Основной дефект — растрескивание при разной температуре сварки, а чтобы они не возникали, нужно узнать особенности свариваемого материала и аппаратуры.

Причинами разломов могут быть «сбои» на любом из этапов работы: от подготовки элементов до создания шва. Для того, чтобы избежать подобных ошибок, существуют ГОСТы сварочных работ.

Лучше изучить их заранее, так как не все трещины поддаются исправлению. Чтобы не переделывать одну и ту же работу, тратя время и материалы, следует «семь раз отмерять».

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1206
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 12713
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

1. https://prosvarku. info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 3411 (27%)
2. https://svarkaprosto.ru/tehnologii/goryachie-treshhiny-pri-svarke: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 3335 (26%)
3. https://svarkaipayka.ru/tehnologia/holodnaya-svarka/holodnyie-treshhinyi-pri-svarke.html: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 3813 (30%)
4. https://taina-svarki.ru/kachestvo-i-kontrol-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke-prichiny-obrazovaniya.php: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 1581 (12%)
5. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%8F%D1%87%D0%B8%D0%B5_%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%89%D0%B8%D0%BD%D1%8B: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 573 (5%)

Основные методы устранения дефектов в сварных соединениях

Дефе́кты сварны́х соедине́ний — любые отклонения от заданных нормативными документами параметров соединений при сварке, образовавшиеся вследствие нарушения требований к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

Блок: 1/7 | Кол-во символов: 324
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%8B_%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%81%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9

Разновидности сварочных ошибок

Изъяны сварных швов делятся на два типа: наружный и внутренний. Их названия отражают суть этих понятий. Наружные изъяны находятся на поверхности соединения.

Они обнаруживаются без дополнительных приспособлений, простым осмотром. Внутренний тип недочетов сварки внешне не заметен.

Такие изъяны находятся внутри соединения. Для их обнаружения и исправления нужно дополнительное оборудование.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 422
Источник: https://prosvarku. info/tehnika-svarki/sposoby-ispravleniya-svarochnogo-shva

Причины возникновения дефектов

Есть два типа факторов, влияющих на качество сварочных работ:

1. Объективные — имеющие отношение к свойствам свариваемых материалов, поведению металлов в условиях, диктуемых технологическим процессом. Недаром одной из важных характеристик любого сплава является свариваемость. Иногда возникает необходимость сварить материалы с плохой свариваемостью. Такие задачи иногда ставятся в мелкосерийном или единичном производстве. Даже при полном соблюдении требований технологического процесса может сохраняться определенный процент брака, который приходится официально считать допустимым.
2. Субъективные — зависящие от исполнителей. Причем к исполнителям следует относить не только рабочих, выполняющих сварку, но и технологов, которые несут ответственность за правильность параметров технологического процесса, верный выбор оборудования и режимов сварки.

Основными субъективными причинами возникновения дефектов сварочных швов являются:

• ошибки при подготовке свариваемых поверхностей;
• применение инструмента, отличного от указанного технологом;
• неисправность сварочного инструмента;
• малый опыт работы и низкая квалификация сварщика;
• отступление от требуемых режимов сварки.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1206
Источник: https://tokar.guru/svarka/vidy-defektov-svarnyh-shvov-ih-obnaruzhenie-i-sposoby-ustraneniya.html

Наружные изъяны

Непровары

Такие наружные недочеты появляются, когда на сварочном оборудовании установлен низкий уровень силы тока. Когда этот показатель занижен, воздействия тока не хватает для полного проваривания стыка.

Также непровары могут получаться при повышенной скорости сваривания деталей. В таком случае металл просто не успевает качественно провариться. Еще одной причиной может послужить неумелое разделывание кромок будущего соединения.

Для предотвращения этого сварочного недостатка достаточно правильно установленной силы тока и оптимальной длины сварной дуги.

Подрезы

Этот изъян характерен для тавровых швов и работы внахлест. В стыковой сварке он встречается редко. Появляется он при неверной настройке дугового напряжения и нарушении скорости сварки.

Предотвращение подрезов происходит достаточно легко. При сварке уменьшается напряжение сварной дуги, нормализуется скорость работы. Для точного результата стоит варить на короткой длине дуги.

Она формирует достаточно тонкое полотно, благодаря которому нормализуется сварное тепловложение. Это защищает от подрезов.

Наплывы

Если во время сварки образуются наплывы, значит неправильно настроен РДС. Для предотвращения появления этого недостатка нужно зачистить сварочные кромки, провести перенастройку аппарата.

Нормализовать показатели тока, напряжения. Проверить скорость подачи прутка, если работа производится полуавтоматическим оборудованием.

Прожоги

Прожогом называют появление в шовном полотне сквозных отверстий. Они часто встречаются в работах новичков. Их причина – низкая скорость сваривания, из-за которой некоторые раскаленные места прожигаются насквозь.

Второй причиной может служить завышенная сила тока. Швы с такими изъянами непрочные и не герметичные, что будет ключевым моментом в сваривании труб или резервуаров.

Для защиты от прожогов снижается значение силы тока, и увеличивается скорость сварки. Значение также имеет правильность разделки кромок. Начинающему сварщику в этом помогут практические занятия и наработка опыта.

Сварка алюминия требует наиболее точного соблюдения этих показателей.

Кратеры

Кратеры – это углубления в полотне шва, которые появляются в результате резкого обрыва дуги. Несмотря на маленький размер, они могут сильно повлиять на надежность соединения.

Предотвратить их появление можно применением в работе специальных режимов. Они представляют собой функцию понижения силы тока в момент отрыва, что защищает от образования кратера.

У более старых моделей оборудования такой функции нет, поэтому плавность отрыва регулируется вручную.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2554
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/sposoby-ispravleniya-svarochnogo-shva

Классификация по геометрии

Классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения», а также в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением», которые соответствуют стандарту ISO 6520.

Дефекты соединений при сварке разделяются на шесть групп:

1. Трещины — несплошности, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.
2. Полости и поры — несплошность произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
3. Твёрдые включения — твёрдые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
4. Несплавления и непровары — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
5. Нарушение формы шва — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.
6. Прочие дефекты — все дефекты, которые не могут быть включены в перечисленные выше группы.

Трещины

Зоны сварного соединения:
Основной металл — светло серый
Зона термического влияния — серый
Металл сварного шва — тёмно серый

Трещины возникающие в соединениях при сварке могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

• продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва). Преимущественно обуславливаются высокими усадочными напряжениями.
• поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва). Как правило, образуются в результате продольной усадки металла с низкой пластичностью и, обычно, неглубоки.
• радиальные (радиально расходящиеся из одной точки)

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин:

• размещённые в кратере сварного шва
• групповые и раздельные
• групповые разветвлённые
• микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

Методами снижения трещинообразования при сварке являются:

• прокаливание флюсов перед сваркой;
• предварительный подогрев заготовок от 250 до 450 °С;
• сваривание в режиме с оптимальными параметрами;
• медленное охлаждение металла после сварки;
• проведение после сварки мягкого отжига для снятия остаточных напряжений.

Полости и поры

Возникновение этих дефектов преимущественно обуславливается газами, задержанными в расплавленном металле. По расположению они подразделяться на:

• равномерно распределённые по сварному шву;
• расположенные скоплением;
• расположенные цепочкой.

К полостям также относятся свищи — продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа, и усадочные раковины — полости, которые образуются вследствие усадки при затвердевании. Частным случаем усадочной раковины является кратер — не заваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твёрдые включения

Выделяют следующие виды твёрдых включений:

• шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие;
• флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие;
• оксидные включения;
• металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары

Выделяют следующие типы несплавлений или отсутствий соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва:

• по боковой поверхности;
• между валиками;
• в корне сварного шва.

Термином непровар или неполный провар, называют несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения, заполняя зазор между деталями.

Нарушение формы шва

К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

• подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва.
• усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы.
• превышения выпуклости стыкового и углового швов.
• превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
• неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.
• наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла.
• линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое).
• натёк — металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натёки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.
• прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия.
• не полностью заполненная разделка кромок.
• чрезмерная асимметрия углового шва — значительное превышение размеров одного катета над другим.
• неравномерная ширина шва.
• неровная поверхность.
• вогнутость корня сварного шва — неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

• Поперечная усадка

• Продольная усадка

• Угловое смещение

• Угловое смещение

• Искажение формы

Прочие дефекты

К прочим, в соответствии с ГОСТ 30242-97, относятся все дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы. Например:

• местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги
• брызги металла
• поверхностные задиры — повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления
• утонение металла

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 5552
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%8B_%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%81%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9

1. Исправление наружных и внутренних дефектов

При обнаружении недопустимых наружных или внутренних дефектов сварных соединений их обязательно исправляют. Наружные дефекты вышлифовывают с обеспечением плавных переходов на участке выборки. Выборку можно не заваривать только в том случае, если в зоне максимальной ее глубины сохранилась минимально допустимая толщина детали. Удаление дефектов с обратной стороны шва производится по всей его длине заподлицо с основным металлом.

Если в процессе механической обработки (вышлифовывания) не удалось полностью исправить наружные дефекты, то их следует полностью устранить как недопустимые внутренние дефекты.

Подповерхностные и внутренние дефекты (дефектные участки) в соединениях из алюминия, титана и их сплавов исправляют только механическим способом — вышлифовыванием абразивным инструментом, обработкой резанием или вырубкой с последующим зашлифовыванием. В ряде случаев в конструкциях из стали допускается удаление дефектных участков воздушно-дуговой или плазменно-дуговой строжкой с последующей обработкой поверхности выборки абразивными инструментами. Детали из углеродистых и кремнемарганцовистых сталей необходимо зашлифовывать до полного удаления следов предыдущей обработки.

Исправлять дефекты подваркой в зоне выборки (рис. 1) в сварных соединениях, подлежащих обязательной термической обработке и выполненных из легированных и хромистых сталей, следует после высокого (при температурах 450 … 650 °С) их отпуска (промежуточного или окончательного) за исключением отдельных случаев, оговоренных в технологической документации.

Рис. 1. Форма разделки шва при выборке внутреннего дефекта

При исправлении дефектных участков целесообразно соблюдать определенные условия. Длина исправляемого участка должна быть на 10 … 20 мм больше длины дефекта с каждой стороны. Ширина выборки должна быть такой, чтобы ширина шва, получаемого после подварки, не превышала его двойную исходную ширину. Форма и размеры подготовленной под подварку выборки должны обеспечивать возможность надежного провара. Поверхность каждой выборки должна иметь плавные очертания без резких выступов, острых углублений и заусенцев. При подварке дефектного участка следует перекрывать прилегающие участки основного металла.

В сварных швах со сквозными трещинами перед подваркой требуется зачистить поверхности детали вдоль трещины (рис. 2, а) и просверлить отверстия на расстоянии 10 мм от концов этой трещины (рис. 2, б) в целях предотвращения ее распространения. Затем нужно произвести разделку трещины в соответствии с рис. 2, в, после чего проварить дефектный участок на полную глубину.

Подварку дефектного участка осуществляют одним из способов сварки плавлением (ручной дуговой, дуговой в защитном газе и т. д.).

Исправленные швы сварных соединений следует повторно проконтролировать в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству конструкции.

Рис. 2. Схемы подготовки сквозной трещины к подварке: а — зачистка поверхности детали вдоль трещины; б — сверление отверстий на расстоянии от концов трещины; в — разделка сквозной трещины

Если при этом вновь будут обнаружены дефекты, то их необходимо повторно исправить с соблюдением определенных требований. Число исправлений одного и того же дефектного участка, зависящее от категории ответственности конструкции, как правило, не превышает трех.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 3314
Источник: https://extxe.com/1637/osnovnye-metody-ustranenija-defektov-v-svarnyh-soedinenijah/

Внутренние дефекты

Горячие либо холодные трещины

Появлению горячих трещин способствует использование неверного типа присадочного прутка. Металлы детали и электрода должны быть совместимы.

К примеру, нельзя варить алюминиевым прутком нержавеющую сталь. У этих металлов совершенно разные характеристики. Алюминий просто не сможет качественно проварить нержавейку, а потому возникнут трещины.

Второй причиной может стать неправильно проведенная попытка заварить кратер. Если при исправлении этого недочета резко оборвать воздействие, шов может треснуть.

Холодные трещины появляются уже после остывания шва. Если он сделан некачественно, то при затвердевании его полотно может лопнуть. Либо если соединение подвергается механической нагрузке, превышающей уровень его сопротивления.

Этот тип изъянов может проявляться также на поверхности полотна, что частично относит его к внешним дефектам.

Поры

Пористость соединения встречается достаточно часто. Поры внутри тела шва могут образовываться при низкой защите рабочей зоны от кислородного воздействия, игнорировании или неправильном проведении этапа подготовки металла.

Если на кромках стыка осталась ржавчина, какие-либо включения, нарушающие равномерность шва. Подобно трещинам, поры могут быть внутренней или внешней проблемой.

Для избежания появления пористости шва, нужно убедиться, что подача защитного газа настроена правильно и оградить рабочую зону от внешних воздействий, способных нарушить защитный кокон (сквозняки, порывы ветра).

А также правильно провести подготовительный этап.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1541
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/sposoby-ispravleniya-svarochnogo-shva

Классификация по механизму образования

Холодные трещины

Остаточные напряжения могут уменьшить прочность основного металла и привести к его разрыву с образованием холодных трещин. Для снижения появления подобных дефектов используют различные технологические приёмы, например, сварка прерывистым швом, многопроходная сварка.

К основным причинам склонности к холодным трещинам относят следующее:

• естественная склонность структуры металла, например, мартенситной
• присутствие в структуре металла водорода (водородное охрупчивание)
• значительный (−100 до +100 °С) диапазон рабочих температур
• высокая жёсткость конструкции соединений
• ошибки в выборе технологии сварки

Горячие трещины

Горячие трещины представляют собой хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовн

Технологические методы предупреждения образования дефектов в сварных соединениях углеродистых и низколегированных сталей

Дефекты, появляющиеся в сварных соединениях углеродистых и низколегированных сталей, различаются по месту расположения (наружные и внутренние) и причинам возникновения. В зависимости от причин возникновения их можно разделить на две группы:

1) кристаллизационные и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые каналы, флокены, отклонения от необходимых прочностных и пластических свойств металла шва и сварного соединения, а также неблагоприятные изменения свойств металла околошовной зоны;

2) непровары, подрезы, наплывы, прожоги, кратеры, несимметричность расположения угловых швов, уменьшение размеров швов и др.

 

Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин определяется рядом взаимосвязанных факторов. Основные из них – это величина температурного интервала хрупкости (чем шире этот интервал, тем больше вероятность образования трещин), пластичность металла в этом интервале и интенсивность нарастания пластических деформаций по мере снижения температуры металла (темп деформации).

Влияние растягивающих напряжений уменьшается (как уже отмечалось) путем предварительного подогрева, рационального порядка наложения швов и выбора способов и режимов сварки, обеспечивающих минимальную величину этих напряжений. Положительное влияние подогрева обусловлено отдалением момента возникновения растягивающих напряжений и снижением скорости их нарастания в период, когда металл шва обладает пониженной пластичность. Температура предварительного подогрева, при которой не наблюдается образования трещин, зависит от химического состава металла шва, конструкции, сечения деталей и других факторов и обычно изменяется в пределах 150…500°С.

Наиболее широко применяемыми технологическими методами повышения стойкости шва против образования кристаллизационных трещин являются:

• снижение в нем содержания углерода и кремния;

• уменьшение доли участия основного металла в металле шва;

• выбор типа покрытия (электрода или флюса), при металлургическом взаимодействии которых с металлом сварочной ванны происходит очищение ее от вредных примесей и легирование полезными элементами.

Долю основного металла в шве можно снизить применением сварки на малых токах, двумя дугами, по присадочной проволоке и др. Влияние формы шва на стойкость его против образования кристаллизационных трещин наблюдается при дуговой сварке, ЭШС и ЭЛС. Увеличение коэффициента формы шва до определенного предела (примерно 6) повышает стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин. Изменение формы провара – один из широко применяемых технологических методов повышения стойкости металла шва против образования кристаллизационных трещин. Значение коэффициента формы шва не больше 6 (наряду с другими факторами) определяет большую стойкость против образования кристаллизационных трещин швов, выполненных дуговой сваркой, покрытыми электродами и электрошлаковой сваркой, по сравнению со швами, сваренными под флюсом. При типичных для первых двух способов режимах сварки, коэффициент формы шва изменяется в пределах 2,5…5 против 1…2,5 при сварке под флюсом.

Повышению стойкости швов против образования кристаллизационных трещин при ручной дуговой сварке способствует снижение доли основного металла в металле шва, а при ЭШС – наличие сопутствующего подогрева.

Предупреждение холодных трещин в шве, образующихся главным образом при повышенном содержании их в основном металле (околошовных трещин), заключается в регулировании термического цикла сварки путем использования соответствующих технологических режимов, а также предварительного подогрева в диапазоне 150…500°С.

Предупреждение возникновения пор в шве – это ограничение поступления водорода и водяного пара в зону сварки, очистка свариваемых кромок от ржавчины, влаги, масла, краски и других водородосодержащих веществ. При низкой температуре кромки следует очищать от инея и влаги нагревом до температуры 100°С и выше. Ржавчину, масло или краску можно выжигать кислородно-ацетиле новой горелкой и резаком. Сварочную проволоку следует очищать от следов волочильно смазки и других загрязнений, избегать операции травления проволоки при ее волочении (лучше проводить светлый отпуск). Сварочны электроды необходимо надежно упаковывать хранить в сухом помещении. Защитный газ следует применять с минимальной влажностью. Флюс должен быть хорошо прокален.

Избежать пористости от воздействия азота можно путем ограничения его растворения жидком электродном металле и металлическо ванне до величин, меньших растворимости азота в твердом металле, повышением растворимости азота в твердом металле, связывание азота в металле шва в стойкие нитриды. Растворение азота в металле ограничивают применением газовой или шлаковой за щиты зоны сварки от доступа воздуха. Кроме того, нужно исключить все другие возможности поступления азота в зону сварки. Нельзя выполнять прихватки, монтажные и подварочные швы электродами со стабилизирующим покрытием или покрьггыми электродами с отбитой обмазкой. Объемная доля азота в защитных газах должна быть минимальной (0,008…0,010 %).

Поры от выделения оксида углерода возникают при отсутствии или недостаточной раскисленности металла сварочной ванны. Чтобы избежать пористости от выделения оксида углерода, в зону сварки вводят элементы с высоким химическим сродством к кислороду, образующие твердые или жидкие оксиды. Так, небольшие присадки титана или алюминия подавляют реакцию образования оксида углерода Кремний также действует при достаточной его концентрации в расплавленном металле.

На пористость швов существенно влияет скорость кристаллизации сварочной ванны. Если образование и выделение газов при сварке происходит в период, когда ванна находится в жидком состоянии и процесс протекает интенсивно, то пузырьки газов успевают полностью выделиться из сварочной ванны и пористость не образуется.

Снижение скорости сварки, увеличение объема сварочной ванны, начальной температуры основного металла снижают скорость кристаллизации ванны и уменьшают пористость швов.

Для предотвращения несплавления прибегают к обеспечивающим уменьшение разрыва во времени между образованием и заполнением канавки видам сварки:

• на отпуск;

• наклонным электродом углом вперед;

• двумя и тремя дугами;

• с подогревом и др.

В большинстве случаев зазор, образовавшийся между основным металлом и металлом шва, заполнен затекшим туда шлаком. Зону несплавления следует отличать от непровара и подреза, имеющих другие причины появления. Непровар уменьшает сечение шва и вызывает значительную концентрацию напряжений, что иногда может привести к образованию трещин. Непровар по толщине свариваемого металла может быть вызван неправильным выбором режима сварки, не предусматривающим достаточный запас глубины проплавления, или его нарушением в процессе выполнения данного шва (главным образом уменьшением силы тока). Причиной непровара может служить также недостаточно точное направление конца электрода по месту сопряжения кромок. Довольно часто непровары наблюдаются в начале и в конце шва. Это связано с тем, что глубина провара на этом участке вследствие неустановившегося теплового процесса уменьшается.

Подрез – следствие излишне высокого напряжения дуги или недостаточно точного ведения электрода по оси соединения. В первом случав часть канавки, выплавленной дугой в основном металле, не заполняется металлом сварочной ванны. Если ширина канавки меньше ширины шва, который может сформироваться при данном количестве дополнительного металла, то образуется выпуклый шов.

При неточном ведении электрода происходит более глубокое проплавление одной из кромок, и металла сварочной ванны не хватает для полного заполнения образовавшейся канавки. При сварке наклонным электродом или вертикальным электродом с оплавлением кромки, образование подреза облегчается стеканием металла на горизонтально расположению деталь. Появление подрезов при сварке стыковых швов без разделки кромок связано также с плохим растеканием металла

Для предупреждения образования наплыва следует увеличить ширину шва, повысив напряжение дуги, или уменьшить количество металла, образующего усиление. Это достигается путем размещения металла в зазоре между свариваемыми кромками или в разделке.

Прожоги возникают при нарушении режима сварки, увеличении зазора между свариваемыми кромками, изменении положения (наклона) электрода или изделия и неплотном прилегании флюсовой, флюсомедной или стальной подкладки к свариваемым листам. Это недопустимый дефект сварного соединения. Места прожогов должны быть зачищены и заварены заново.

 

Виды горячих трещин

Рекомендуем приобрести: Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе! Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации. Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе! Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России! По температуре возникновения горячие трещины подразделяют на кристаллизационные, возникающие в области температур солидуса, и подсолидусные, температура образования которых ниже температуры окончания процесса затвердевания. По расположению в сварном соединении различают горячие трещины в шве, в зоне сплавления, в околошовной зоне, а также в зависимости от ориентировки их относительно направления сварки — продольные и поперечные. Во всех случаях вероятность образования трещин определяется соотношением пластических свойств соединений в т.и.х. и темпом деформаций. Однако степень влияния отдельных технологических и металлургических факторов для каждого вида может быть существенно различной в связи с неодинаковыми условиями формирования химической и физической неоднородности в различных зонах сварного соединения. Особо следует выделить трещины повторного нагрева, образующиеся в ранее наложенных валиках при многослойной сварке в результате термодеформационного воздействия от сварки последующих слоев. Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве и реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзеренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по границам зерен существуют скопления вакансий, микропор, примесей, особенно примесей внедрения, поверхностная энергия, необходимая для зарождения трещины, при межзеренном проскальзывании уменьшается. В том случае, если граничная диффузия проходит энергично, то полости, образующиеся по границам зерен, быстро заполняются и межзеренного разрушения не происходит. Преимущественные места зарождения подсолидусных трещин — ослабленные включениями и несовершенствами строения границы кристаллитов, где межзеренные проскальзывания наиболее выражены; чаще всего это участки, прилегающие к зоне сплавления, и поперечные границы зерен в центре шва. С увеличением размеров зерна увеличивается и проскальзывание, а следовательно, и вероятность образования трещин. Добавки в металл легирующих элементов, как правило, увеличивают сопротивление движению вакансий и дислокаций к границам зерен и снижают вероятность образования трещин такого рода.

Горячие трещины — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Горя́чие тре́щины — хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и зоны термического влияния, возникающие в твёрдо-жидком состоянии при завершении кристаллизации, а также в твёрдом состоянии при высоких температурах на этапе преимущественного развития межзёренной деформации. Они могут возникать при неблагоприятном сочетании некоторых факторов, связанных с понижением деформационной способности металла вследствие наличия в структуре легкоплавких эвтектик, дефектов кристаллического строения, выделения хрупких фаз, включения водорода (водородная болезнь) и т. д.

Причины образования

Трещины различают по внешним и внутренним причинам их образования.

Внешними причинами образования трещин является сегрегация таких примесей, как сера, фосфор или кислород и окислы, то есть элементов, которые не вводятся специально в металл сварного шва, а попадают в него как сопутствующие элементы или в результате неоптимальных металлургических реакций. Они могут также попадать в металл сварного шва из переплавленного основного металла.

Внутренние причины возникают в результате реакций элементов, специально вводимых в металл сварного шва. Имеется в виду сегрегация ниобия, хрома, молибдена, бора и т. д. Так же причинами образования горячих трещин являются напряжения как внутренние, так и внешние.

Виды трещин

Выделяют 2 вида горячих трещин:

Кристаллизационные трещины образуются при температурах, превышающих температуру солидуса.

Полигонизационные трещины образуются после завершения первичной кристаллизации вследствие возникновения в структуре вторичных полигонизационных границ. Дефекты типа горячих трещин обнаруживаются как в металле шва, так и в металле околошовного участка ЗТВ, вблизи линии сплавления.

См. также

Литература

Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).

Volcanos

Скорость охлаждения магмы или лавы отражается ________ горной породы.

минералогия
текстура
цвет
плотность

Температура (по крайней мере, минимальная оценка), от которой охлажденный расплав отражается _________ горной породы.

минералогия
текстура
цвет
плотность

Где вы ожидаете найти самые большие кристаллы в потоке лавы?

около верхней поверхности потока
в центре потока
около нижней части потока
кристаллы будут иметь одинаковый размер зерна во всем потоке

Согласно серии реакций Боуэна, какая из следующих пар фаз является может быть несовместимо?

кварц и щелочной полевой шпат
Ca-плагиоклаз и оливин
кварц и оливин
Na-плагиоклаз и амфибол

Последний минерал (при соответствующем составе), кристаллизовавшийся из магмы:

плагиоклаз
оливин
кварц
пироксен

Мелкозернистый (афанатный) эквивалент гранита:

риолит
габбро
андезит
базальт

Зерна представлены щелочным полевым шпатом и кварцем.Длина фигурки около 2 см.

Диаграмма выше, скорее всего, представляет ___________

экструзивная магматическая порода
интрузивная магматическая порода
обломочная осадочная порода
химическая осадочная порода

Крупнозернистый эквивалент базальта:

риолит
габбро
андезит
базальт

Опишите тектонические условия плит, в которых вы ожидаете найти гранитные / риолитовые породы:

зона субдукции
континент / континент столкновение
центр спрединга
граница трансформации

Опишите тектонические условия плит, в которых вы ожидаете найти андезиты:

зона субдукции
континент / континент столкновение
центр спрединга
граница трансформации

Опишите тектонические условия плит, в которых вы ожидаете найти базальтовые породы:

зона субдукции
континент / континент столкновение
центр спрединга
граница трансформации

Что должно оказывать наименьшее сопротивление потоку — базальтовая лава, андезитовая жидкость или риолитовая жидкость?

базальт
андезит
риолит

Что более вероятно, гранитная дайка, диоритовая дайка или дайка габбро?

гранит
диорит
габбро

Какой из следующих минералов может быть найден в гранитной дайке?

амфибол
мусковит
биотит
все эти

Кратерное озеро, штат Орегон, представляет собой озеро в пределах:

порог
кратер
кальдера
вулканическая шейка

Жители, у подножия которых один из следующих видов столкнется с наибольшим опасность nuee ardente?

щитовой вулкан
шлаковый конус
гейзер
стратовулкан

Континентальная кора больше всего похожа на _______________.

гранит
риолит
базальт
габбро

Океаническая кора больше всего похожа на _______________.

гранит
риолит
базальт
габбро

Какой тип вулканической породы содержит большое количество полостей (пузырей), которые образуются при выходе газов из расплавленной породы?

гранит
обсидиан
пемза
базальт

Какое влияние оказывает вода на таяние (если предположить, что порода не содержит водных минералов)?

вода повышает температуру плавления породы
вода снижает температуру плавления породы
вода не повышает и не снижает температуру плавления

При кристаллизации расплава плагиоклаз обогащается __________.

калий
натрий
кальций
криптон

Примерно при какой температуре оливин и богатый кальцием плагиоклаз кристаллизуются из магмы?

500 градусов C
1000 градусов C
1500 градусов C
2000 градусов C

Что из следующего является конкордантной интрузивной породой?

dike
подоконник
сток
батолит

Какой тип вулканической породы будет содержать кристаллы плагиоклаза длиной 10 мм, окруженные 0.Кристаллы длиной 5 мм?

порфир
обсидиан
фанеритовый
афанитовый

Какая из следующих пар интрузивных и экструзивных пород имеет одинаковый химический состав?

гранит и андезит
диорит и базальт
габбро и базальт
габбро и риолит

Что из следующего лучше всего описывает гранит?

светлая мелкозернистая магматическая порода, богатая кремнеземом
светлая, мелкозернистая магматическая порода с низким содержанием кремнезема
светлая, крупнозернистая магматическая порода, богатая кремнеземом
светлая, крупнозернистая магматическая порода с низким содержанием кремнезема

Что из следующего лучше всего описывает базальт?

мелкозернистая магматическая порода темного цвета, богатая кремнеземом
темная мелкозернистая магматическая порода с низким содержанием кремнезема
крупнозернистая магматическая порода темного цвета, богатая кремнеземом
крупнозернистая темная порода магматические породы, бедные кремнеземом

Большинство магматических пород содержат ___________SiO ₂ по массе.

менее 40%
от 40% до 70%
от 70% до 90%
более 90%

Какой из следующих минералов является наиболее распространенным минералом в ультраосновных породах?

амфибол
оливин
натрий плагиоклаз
кварц

Какое из следующих утверждений о основных породах верно?

основные породы богаче кремнеземом, чем кислые породы.
основные породы кристаллизуются при более высоких температурах, чем кислые породы.
основные породы более вязкие, чем кислые породы.
основные породы имеют тенденцию быть светлее по цвету, чем кислые породы.

Какая из следующих магматических пород кристаллизуется у поверхности Земли?

базальт
габбро
диорит
гранит

Какое приблизительное содержание кремнезема в граните?

20%
50%
70%
100%

Какие из этих минералов обычно встречаются как в основных, так и в кислых породах?

кварц
щелочной полевой шпат
плагиоклаз полевой шпат
оливин

Что из перечисленного НЕ является экструзивной магматической породой?

базальт
андезит
обсидиан
гранит

Felsic => Intermediate => => Mafic
Какое из следующих свойств увеличивается в направлении стрелок в предложении выше?

температура плавления
содержание калия
содержание кремнезема
вязкость

Какой тип магмы образуется на срединно-океанических хребтах?

базальт
андезит
ультраосновной
гранит

Порфировидная магматическая порода содержит вкрапленники оливина и богатого кальцием плагиоклаза в основной массе афанита.Это __________?

андезит-порфир
базальтовый порфир
габбро-порфир
риолит-порфир

Порфировидная магматическая порода содержит вкрапленники оливина и богатого кальцием плагиоклаза в фанеритовой основной массе. Это __________?

андезит-порфир
базальтовый порфир
габбро-порфир
риолит-порфир

Какой тип породы преобладает на большинстве Гавайских островов?

базальт
андезит
ультраосновной
гранит

Какой тип породы преобладает в центре гор Сьерра-Невада?

базальт
андезит
ультраосновной
гранит

Как вода влияет на таяние?

вода повышает температуру плавления породы
вода снижает температуру плавления породы
вода не изменяет температуру плавления породы
это зависит от того, сколько воды присутствует

Какой из следующих сценариев приведет к таянию альбита плюс вода?

повысить давление (P)
повысить температуру (T)
либо повысить давление (P), либо повысить температуру (T)
уменьшить либо температуру (T), либо давление (P)

Во время кристаллизации магмы плагиоклаз полевой шпат __________.

заменяется кварцем
заменяется пироксеном
становится богаче кальцием
становится богаче натрием

Какой минерал не входит в серию прерывистых реакций?

плагиоклаз
оливин
пироксен
амфибол

Примерно при какой температуре оливин и богатый кальцием плагиоклаз кристаллизуются из расплава? (ответы в градусах Цельсия)

500
1000
1500
2000

Какой из следующих минералов кристаллизуется первым из базальтовой магмы?

кварц
биотит
пироксен
оливин

Как магма оставляет себе пространство, чтобы подняться сквозь кору?

расклинивая перекрывающую породу
, отламывая большие блоки, которые погружаются в магматический очаг
, расплавляя окружающие породы
все эти

Как можно отличить порог от потока лавы?

порог обычно более крупнозернистый, чем поток лавы
, камни выше и ниже порога покажут признаки нагрева, но только камни ниже потока лавы покажут свидетельства нагрева.
Силлы обычно не имеют пузырьков; лавовые потоки обычно имеют пузырьки
все эти

Что из следующего не является вулканической дугой, перекрывающей зону субдукции?

Алеутские острова
Гавайские острова
Каскадный хребет
Японские острова

Какие силикатные минералы на прерывистой стороне реакционной серии кристаллизуются при самых высоких температурах?

изолированный тетраэдр
одноцепочечный
лист
каркас

Какой из следующих элементов уменьшается по мере того, как магма изменяется от основной к кислой?

натрий
калий
кремний
железо

Какое из следующих утверждений неверно?

основные магмы более вязкие, чем кислые магмы
основные магмы более горячие, чем кислые магмы
основные магмы содержат больше кальция, чем кислые магмы
основные магмы содержат меньше кремния, чем кислые магмы

Какие из следующих свойств не зависят от химического состава вулканическая порода?

размер зерна
температура плавления
минералогия
вязкость

По сравнению с кислыми магмами, основные магмы относительно обогащены:

кальций
железо
магний
все вышеперечисленное

Стекловидная текстура обозначает:

очень быстрое охлаждение
медленное охлаждение
медленное с последующим быстрым охлаждением
ни один из вышеперечисленных

Пирокластические породы образуются по:

охлаждение лавы на поверхности Земли
сильное взрывное извержение вулкана
замедление охлаждения магмы в недрах
две фазы охлаждения, одна быстрая и одна медленная

Присутствие вкрапленников в магматических породах указывает:

охлаждение лавы на поверхности Земли
сильное взрывное извержение вулкана
замедление охлаждения магмы в недрах
две фазы охлаждения, одна быстрая и одна медленная

Везикулы в вулканической породе образуются от:

выходящие газы
вкрапленников оседают на дно магматической камеры
падающий пепел
все вышеперечисленное

Прерывистая ветвь реакционного ряда Боуэна состоит из минералов с ________ структурой.

изолированные тетраэдры
одиночные цепи
двойные цепи
все вышеперечисленное

Батолиты связаны с:

плато базальты
океанические острова
складчатые горы
все вышеперечисленное

Какой из следующих типов горных пород изображен на диаграмме выше?

базальт
риолит
габбро
диорит

Какой из следующих типов горных пород изображен на диаграмме выше?

кислый
средний
основной
ультраосновной

В представленном выше образце базальта везикулы (небольшие сферические полости), скорее всего, образовались от ___________.

выброс пузырьков газа, растворенных в лаве во время извержения
выветривание и эрозия кристаллов оливина после извержения
пузырьков воздуха, захваченных потоком во время извержения
испарение во время подводного извержения

Какой минерал встречается в поле I серии реакций Боуэна (вверху)

амфибол
Ca-богатый плагиоклаз
оливин
кварц

Какой минерал встречается в точке II серии реакций Боуэна (вверху)

Плагиоклаз с высоким содержанием натрия
Плагиоклаз с высоким содержанием кальция
оливин
кварц

Какой минерал встречается в ячейке III серии реакций Боуэна (вверху)

Na-богатый плагиоклаз
мусковит
оливин
кварц

Какая из следующих вулканических цепей образовалась в тектонической обстановке, подобной «А»?

Алеутские острова
Анды
Каскадный хребет
Гавайские острова

Какой тип лавы наиболее вероятно извергнется в тектонической обстановке «B»?

андезитовый
базальтовый
риолитовый
ни один из вышеперечисленных

Какой из следующих вулканов образовался в тектонической обстановке, подобной «C»?

Гекла, Исландия
Мауна-Лоа
Гора Пеле, Мартиника
Гора Св.Helens

Множественный выбор

Какое из следующих утверждений относительно научных методов верно?

Гипотеза должна быть согласована более чем с одним ученым
Теория — это гипотеза, выдержавшая множество научных проверок
Теория доказана, что верна, и поэтому не может быть отвергнута
Гипотеза не может предсказать результат научных экспериментов

Согласно принципу униформизма,

геологические процессы, которые мы наблюдаем сегодня, действовали в прошлом
геологические процессы в прошлом работали с той же скоростью, что и сегодня
все планеты сформировались из однородной солнечной туманности
ранняя Земля была покрыта однородным океаном магмы

Приблизительно как давно произошел Большой взрыв?

10-15 тысяч лет назад
10-15 миллионов лет назад
100-150 миллионов лет назад
10-15 миллиардов лет назад

Под сильным давлением и высокой температурой атомы водорода объединяются в гелий.Этот процесс называется:

ядерный синтез
ядерное деление
метаморфизм
конвекция

Какие два элемента наиболее распространены в туманностях (газовых облаках) во Вселенной?

азот и кислород
кислород и кремний
водород и гелий
железо и никель

Процесс, посредством которого первоначально однородная Земля образовала плотное ядро ​​и легкую кору, называется:

метаморфизм
дифференциация
аккреция
сжатие

Тепло, которое вызвало таяние в ранней истории Земли, было источником тепла из следующих событий или причин?

вулканическая активность и радиоактивность
солнечное нагревание и вулканическая активность
крупное ударное событие и радиоактивность
крупное ударное событие и солнечное нагревание

Какова толщина земной коры?

около 4 миль
около 4 км
около 40 км
около 400 км

Слой, отделяющий кору от ядра, — это?

слой магмы
литосфера
мантия
континент

Что движет внутренним тепловым двигателем Земли?

радиоактивность
солнечная энергия
вулканы
океанские приливы

В целом магматические породы:

образуются при относительно высоких температурах
образуются путем кристаллизации твердых частиц из жидкости
образуются при высоких и низких давлениях
все вышеперечисленное

Минералы:

могут образовываться в результате жизненных процессов — органические
представляют собой кристаллические твердые тела
имеют уникальный химический состав
могут быть в любом состоянии (твердое, жидкое или газообразное), если это состояние происходит естественным образом

Метаморфические породы — это измененные породы.Какой из следующих типов горных пород мог быть «родителем» метаморфической породы?

осадочный
магматический
метаморфический
все вышеперечисленное

_______ включает передачу тепла за счет физического движения материала:

проводимость
конвекция
метаморфизм
излучение

__________ называют «отцом» геологии.

Джон Батлер
Арт Смит
Джеймс Хаттон
Альфред Вегнер

Новое морское дно создается при ____________?

глубоководный желоб
срединно-океанический хребет
зона субдукции
трансформный разлом

Спуск океанической литосферы в мантию — это процесс _______?

аккреция
субдукция
зона дивергенции
разлом сжатия

Какие из следующих особенностей не связаны с границей сходящихся плит?

срединно-океанский хребет
землетрясения
зона глубоководного желоба
вулканическая активность

Самая большая угроза для окружающей среды ___________?

вулканы
землетрясения
человека
бактерии

Земные материалы всегда отслеживают полный цикл горных пород от отложений до вулканических пород.

Верно
Ложно

Термины кора и литосфера являются синонимами.

Верно
Неверно

Термины мантия и астеносфера являются синонимами.

Верно
Неверно

Поскольку мы редко наблюдаем драматические изменения на Земле, мы можем сделать вывод, что Земля не сильно меняется.

Верно
Неверно

Движение трех типов границ плит можно описать как расходящиеся, сходящиеся и статические.

Верно
Неверно

Кора Земли статична и устойчива.

Верно
Неверно

Функции, полезные для определения границ пластин, включают все, кроме:

береговые линии между континентами и океанами
распределение вулканов
распределение землетрясений
распределение горных хребтов
все верны

Возраст Земли в настоящее время считается

около 6000 лет
около 6 миллиардов лет
около 4500000 лет
около 4500000000 лет
ничего из вышеперечисленного

Вклад Джеймса Хаттона в геологию составил:

признание того, что процессы, все еще активные сегодня, могут дать почти любой известный тип горных пород.
— описание возможных процессов преобразования одного типа породы в другой.
изменение взгляда на земные процессы с катастрофического на униформистский.
все вышеперечисленное
ни одно из вышеперечисленных

Одним из величайших вкладов геологии в человеческую мысль является:

осознание того, что мир вокруг
осознание того, что солнце, а не Земля является центром солнечной системы
признание длительного периода времени, включенного в историю Земли
признание того, что Земля является центром солнечной системы

Свидетельства униформистского изменения включают:

ледниковые отложения в районах, где в настоящее время ледников нет.
окаменелостей морских животных, обнаруженных на большой высоте
континента, покрытых отложениями, отложенными в океане
широких каньона, прорезанных небольшими ручьями
все вышеперечисленное
ни одно из вышеперечисленных

Живые организмы были на Земле в течение ______ истории Земли?

менее 1%
около 20%
около 50%
около 80%

Люди были на Земле в течение _________ истории Земли?

менее 1%
около 20%
около 50%
около 80%

Что привело к слипанию пыли и конденсирующегося материала в планетезимали?

нагрев газов
гравитационное притяжение и столкновения
ядерный синтез
вращение протосолнца

Что из следующего не является одной из четырех внутренних планет?

Марс
Земля
Нептун
Марс

Внешние планеты в основном состоят из?

камни и лед
кислород и азот
водород и гелий
гелий и криптон

Луна есть?

старше Солнца
старше большинства метеоритов
старше Земли
ни один из этих

Название слоя Земли, отделяющего кору от ядра, ___?

магма
литосфера
астеносфера
мантия

Что приводит в действие внутренний тепловой двигатель Земли?

радиоактивность
солнечная энергия
вулканы
океанские приливы

Внешний тепловой двигатель Земли не несет ответственности за какие из следующих событий:

климат
эрозия
приливы
ветры

Кислород накапливается в атмосфере Земли, потому что:

океаны отделились от коры
скалы выветрились и высвободили свой кислород
водоросли и другие организмы использовали фотосинтез
кислорода, осевшего на Земле с планет, находящихся дальше от Солнца

Какая из планет не является геологически активной?

Марс
Меркурий
Венера
Земля

Когда геологи разработали теорию тектоники плит

в середине 1800-х
в начале 1900-х
в 1950-х
в 1960-х

Толщина литосферы составляет примерно ______ километров.

1-2
5-10
50-100
100-200

Астеносфера _________.

холодный и сильный
холодный и слабый
горячий и сильный
горячий и слабый

Литосфера Земли разбита примерно на ______ больших твердых плит.

2
12
50
100

Граница пластины __________ показана на рисунке выше.

трансформируемый разлом
расходящийся
конвергентный — субдукционный
конвергентный — континент / столкновение континента

Какое из следующих утверждений о конвекции верно?

тепло передается от горячего материала к холодному, не вызывая потока.
холодный материал течет вверх и вытесняет горячий материал
горячий материал течет вверх и перемещает холодный материал
происходит случайная циркуляция

Примерно с какой скоростью движется литосферная плита Земли?

несколько сантиметров в год
несколько сантиметров в день
несколько сантиметров в час
несколько сантиметров в секунду

Что из следующего не является типом границы плиты?

конвергентный
расходящийся
трансформируемый разлом
все это границы плит

Новое морское дно создается в ________.

глубоководный желоб
срединно-океанический хребет
зона субдукции
трансформный разлом

Спуск океанической литосферы в мантию — это процесс ______.

субдукция
аккреция
дивергенция
сжатие

Какова приблизительная глубина (ниже уровня моря) глубоководных желобов?

1 км
10 км
100 км
1000 км

Какая из следующих особенностей не связана с границей трансформируемой плиты?

срединно-океанический хребет
землетрясения
глубоководный желоб
вулканическая активность

Вулканизм связан с каким из следующих типов границ плит?

конвергентные границы плит
расходящиеся границы плит
трансформируемые границы плит разлома
расходящиеся и сходящиеся границы плит

Анды в Южной Америке являются результатом какого типа границы плит?

сходящийся
расходящийся
преобразованный
они не связаны с границей плиты

Mount St.Хелен. часть каскадного хребта вулканов, в результате субдукции какой плиты?

Pacific
Cocos
Juan de Fuca
North American

Как называется большой суперконтинент, существовавший 200 миллионов лет назад, когда все континенты были вместе?

Сан-Андреас
Андиан
Индия
Пангея

Почему наша уязвимость перед стихийными бедствиями растет?

потому что частота извержений вулканов увеличивается на
, потому что человеческое население увеличивается на
, потому что количество землетрясений каждый год увеличивается на
, потому что количество наводнений каждый год увеличивается

Теория тектоники плит изначально не получила широкого распространения, потому что ______..

сухопутные мосты заблокировали бы движение плит
породы земной коры считались слишком жесткими для того, чтобы континенты могли двигаться через них
окаменелостей в Южной Америке и Африке не соответствовали
Картирование дна океана показало, что более старые породы встречаются вдали от срединно-океанических хребтов

Ссылаясь на схему выше, путь A _______

охлаждение и кристаллизация
захоронение и литификация
выветривание и осаждение
охлаждение и подъем

Ссылаясь на диаграмму выше, путь B равен _______

поднятие, выветривание и эрозия, осаждение
осаждение, тепло и давление, выветривание
плавление, кристаллизация, тепло и давление
осаждение, литификация и кристаллизация

Ссылаясь на диаграмму, какой фактор (факторы) ответственны за путь C?

плавление
кристаллизация
нагрев и давление
захоронение и литификация

Расчетные методы создания материалов с заданным составом и структурой

1.Введение

Одна из важнейших и сложных проблем современной промышленности — получение материалов с заданным химическим составом, структурой, механическими и физическими свойствами. Решение этой проблемы требует больших затрат времени и средств, а полученные результаты могут быть далеки от оптимального решения.

Развитие компьютерных технологий и их доступность сделали возможным решение проблем, для которых ранее не существовало решений или эти методы были настолько утомительными, что оказались непригодными для практического применения.

В некоторых работах были разработаны модели для прогнозирования химического состава [1, 2] и структуры [3-20] необходимого наплавленного металла во время высокотемпературных процессов, таких как сварка, соединение и наплавка. Эти сложные модели включают в себя физические и химические параметры твердой, жидкой и газовой фаз, параметры фазового перехода, параметры гидродинамики, и т. Д. .

Также необходимо знать фазовую структуру материала, которая оказывает значительное влияние на его конечные свойства.Прогнозированию фазово-структурного состава металла посвящено множество работ [21-27], которые включали графические представления фазово-структурного состава металла в зависимости от его химического состава, а также вычислительные методы для определения процент его фазы.

Такой метод плохо подходит для сложных систем и процессов, описываемых системами уравнений. В случае математического моделирования процесс исследуется на математической модели с помощью компьютера, а не на физическом объекте.Входные параметры математической модели вводятся в компьютер, а компьютер предоставляет выходные параметры, рассчитанные в процессе. Первым этапом математического моделирования физико-химических систем обычно является построение термодинамических моделей. Этот этап очень важен как для выяснения принципиальной возможности совместного протекания определенных химических процессов, так и для перечисления наиболее важных термодинамических характеристик.

В последние годы математическое моделирование применяется не только для исследования теоретических аспектов физико-химических процессов, но и для анализа реальных технологий.

Особенно перспективны направления прогноза и оптимизации состава и свойств материалов, получаемых в различных технологических процессах. Некоторые результаты были получены при моделировании процесса формирования сварочной ванны, при моделировании превращений металла шва. Важные результаты были получены в результате исследования физических и химических параметров высокотемпературных процессов, таких как сварка или литье, и разработки кинетической модели переноса сплава.Путем определения химического состава наплавленного металла была разработана кинетическая модель [3-9]. На основе этой модели мы описали перенос легирующих элементов между шлаком, который представляет собой остаток, оставшийся на сварном шве от флюса, состоящего в основном из смешанных оксидов, сульфидов и нитридов металлов, а также металла во время дуговой сварки. Модель учитывает практические параметры процесса сварки, такие как напряжение, ток, скорость перемещения и геометрию подготовки к сварке, и была протестирована экспериментально.

2. Структурная композиция

Структурный подход — это только инструмент разработки метода, , т.е. , средство структурирования проблемы, установления связей и порядка приоритетов, структурирования данных, и т.д. , с использованием структурного анализа.

Краткий обзор основных этапов структурного анализа задач проектирования сварочных материалов представлен ниже:

• Определение состава (структуры) предметной области объекта проектирования.

• Установление функциональной взаимосвязи между объектом дизайна и элементами предметной области (прямые и обратные связи).

• Установление связей между предметной областью и инструментом проектирования (экспертной системой).

• Определение структуры алгоритма работы и метода представления предметной области для средства проектирования.

• Структурирование этапов проектирования. Расстановка приоритетов.

• Установление функциональной взаимосвязи между этапами проектирования, инструментами и объектом проектирования.

• Определение входных и выходных параметров средства проектирования.

Это схематично показано на рис. 1.

Рис. 1.

Упрощенная блок-схема экспертной системы.

3. Математическое моделирование взаимодействия фаз в реальном технологическом процессе

В следующей части представлен подробный анализ сварного соединения и его взаимодействия с окружающей средой. Было показано, что эффективный метод разработки нового сварочного материала заключается в решении обратной задачи нахождения формулы материала в зависимости от эксплуатационных характеристик металла шва.К важнейшим задачам новой методологии в области определения формулы электрода нового сварочного материала относятся создание модели необходимой структуры металла шва в условиях эксплуатации и расчет первичной структуры и химического состава наплавленного металла. Химический состав металла шва определяется исходным химическим составом сварочного материала и основного металла, а также характером физико-химических процессов, сопровождающих взаимодействие между расплавленным металлом и шлаком.

Прогноз химического состава наплавленного металла и, как следствие, определение его механических свойств, основан на кинетическом анализе одновременных контролируемых диффузией реакций, которые происходят между расплавленным металлом и шлаком [5]. Также учитывается взаимное влияние реакций и диффузия всех реагентов в металле и шлаке.

Анализ кинетики и механизма индивидуально протекающих реакций в настоящее время не представляет особых трудностей и, как правило, его результаты точно описывают реальные процессы.Кинетический анализ взаимодействия многокомпонентных металлических и шлаковых расплавов с учетом взаимного влияния протекающих параллельно реакций значительно сложнее. Теоретическая основа метода состоит из двух предположений:

• в условиях контролируемой диффузией отношение концентраций на границе фаз для каждой реакции близко к равновесному значению;

• Скорость переноса реагентов на границу раздела фаз или от нее пропорциональна разнице между их концентрациями в объеме и на границе металлического и оксидного расплавов.

Окисление элементов в металлическом расплаве может быть представлено реакцией.

нм [Ei] + (FeO) → 1m (EinOm) + Fe E1

, где E _i обозначает элементы, растворенные в расплавленном металле (Mn, Si, W, Mo, V, и т. Д. ), а E _в O _m обозначает оксиды в расплавленном шлаке.

Расчет скоростей реакций типа (1) для каждого элемента не представляет затруднений. Однако отдельный анализ каждой реакции не соответствует реальным производственным процессам, происходящим в сварочной ванне.Необходимо учитывать взаимное влияние как компонентов взаимодействующих расплавленных фаз, так и гетерогенных реакций, протекающих в этих сложных системах. В рамках разработанного подхода определена скорость v _Ei массопереноса любого элемента (моль / см ² с) для реакций типа (1) для всех металлических компонентов с учетом их взаимного влияния. выражением:

VEi = xm − KEim ×

Теоретические аспекты процесса замораживания

В этом разделе кратко рассматриваются физико-химические процессы, происходящие в процессе замораживания.На рисунке ниже показана зависимость времени от температуры для замораживания чистой воды (ABCDE) и водных растворов (AB’C’D ‘). Первое тепловое событие, которое можно увидеть на такой диаграмме, — переохлаждение ниже точки замерзания перед индукцией кристаллизации, от A до B или B ‘. Это неравновесное метастабильное состояние, аналогичное энергии активации, необходимой для процесса зародышеобразования. Чистая вода может быть переохлаждена на несколько градусов, прежде чем начнется явление зародышеобразования.

Когда достигается критическая масса ядер, система зарождается в точке B или B ‘на рисунке и выделяет скрытое тепло быстрее, чем тепло удаляется из системы. Однако в водных растворах B ‘не так низко, как B, поскольку добавленное растворенное вещество будет способствовать гетерогенному зародышеобразованию, тем самым ускоряя процесс зародышеобразования. Температура мгновенно повышается до начальной температуры замерзания раствора в точке C (0oC) или C ‘(Tf). Присутствие растворенных веществ приводит к понижению точки замерзания на основании закона Рауля, который связывает давление пара раствора с давлением пара чистого растворителя на основе концентрации растворенного вещества.Обратите внимание, что C ‘не так высоко, как C, потому что начальная точка замерзания понижается из-за растворенного вещества. Следовательно, растворенное вещество значительно уменьшило степень переохлаждения по двум причинам: более быстрое зародышеобразование и более низкая точка замерзания. В очень концентрированных растворах иногда даже трудно вызвать переохлаждение.

В чистой воде временная линия от C до D на рисунке отражает время, в течение которого происходит рост кристаллов при 0oC. Быстрые скорости замерзания способствуют образованию множества мелких кристаллов льда в этот период.Частично замороженная смесь не остынет, пока вся «замораживаемая» вода не кристаллизуется; следовательно, линия CD для чистой воды возникает при постоянной температуре. Время замораживания обычно определяется как время от начала зародышеобразования до конца фазы роста кристалла. После завершения кристаллизации температура падает с D до E по мере удаления тепла льда.

Во время замораживания водного раствора происходит процесс замораживания-концентрирования, когда вода вымораживается из раствора в форме чистых кристаллов льда (C’D ‘), эффективно удаляя растворитель из растворенного вещества.Следовательно, температура замерзания оставшегося раствора продолжает падать. При температурах значительно ниже начальной точки замерзания остается некоторое количество жидкой воды. Также происходит сильное увеличение вязкости незамерзшей фазы, что снижает диффузионные свойства системы и препятствует кристаллизации. Этому процессу труднее назначить время замерзания, но обычно его принимают за время достижения некоторой заданной температуры ниже начальной точки замерзания. Этот процесс замораживания-концентрирования устанавливает кривую замораживания.

Метод перекристаллизации — [www.rhodium.ws]

Наиболее распространенный метод очистки твердых органических соединений — перекристаллизация. В этом методе нечистое твердое соединение растворяют в растворителе, а затем дают возможность медленно кристаллизоваться по мере охлаждения раствора. Когда соединение кристаллизуется из раствора, молекулы других соединений, растворенных в растворе, исключаются из растущей кристаллической решетки, давая чистое твердое вещество.

Кристаллизация твердого вещества — это не то же самое, что осаждение твердого вещества.При кристаллизации происходит медленное селективное образование кристаллического каркаса, в результате чего получается чистое соединение. При осаждении происходит быстрое образование твердого вещества из раствора, который обычно дает аморфное твердое вещество, содержащее множество захваченных примесей в кристаллической структуре твердого тела. По этой причине экспериментальные процедуры, которые производят твердый продукт путем осаждения, всегда включают стадию окончательной перекристаллизации с получением чистого соединения.

Процесс перекристаллизации основан на том свойстве, что для большинства соединений при повышении температуры растворителя растворимость соединения в этом растворителе также увеличивается.Например, в очень горячей воде (чуть ниже точки кипения) можно растворить гораздо больше столового сахара, чем в воде комнатной температуры. Что будет, если дать остыть концентрированному раствору из горячей воды и сахара до комнатной температуры? По мере снижения температуры раствора растворимость сахара в воде также снижается, и молекулы сахара начинают кристаллизоваться из раствора. (Так делают леденцы.) Это основной процесс, который происходит при перекристаллизации твердого вещества.

Этапы перекристаллизации соединения следующие:

1. Найдите подходящий растворитель для перекристаллизации;
2. Растворите нечистое твердое вещество в минимальном объеме горячего растворителя;
3. Удалить нерастворимые примеси фильтрацией;
4. Медленно охладите горячий раствор для кристаллизации желаемого соединения из раствора;
5. Отфильтруйте раствор, чтобы выделить очищенное твердое соединение.

Выбор растворителя

Первое, что нужно сделать при очистке твердого вещества перекристаллизацией, — это найти подходящий растворитель.Есть четыре важных свойства, которые вы должны искать в хороший растворитель для перекристаллизации.

1. Соединение должно быть хорошо растворимым при температуре кипения растворителя и только умеренно растворяться в растворителе при комнатной температуре. Эта разница в растворимости при высоких и низких температурах важна для процесса перекристаллизации. Если соединение не растворяется в выбранном растворителе при высоких температурах, оно не растворяется. Если соединение хорошо растворяется в растворителе при комнатной температуре, то кристаллизация соединения в чистой форме из раствора затруднена.Например, вода — отличный растворитель для перекристаллизации бензойной кислоты. При 10 ° C только 2,1 г бензойной кислоты растворяется в 1 литре воды, а при 95 ° C растворимость составляет 68 г / л.
2. Нежелательные примеси должны либо хорошо растворяться в растворителе при комнатной температуре, либо не растворяться в горячем растворителе. Таким образом, после растворения нечистого твердого вещества в горячем растворителе любые нерастворенные примеси могут быть удалены фильтрацией. После охлаждения раствора и кристаллизации желаемого соединения любые оставшиеся растворимые примеси останутся растворенными в растворителе.
3. Растворитель не должен вступать в реакцию с очищаемым соединением. Желаемое соединение может быть потеряно во время перекристаллизации, если растворитель реагирует с соединением.
4. Растворитель должен быть достаточно летучим, чтобы его можно было легко удалить из растворителя после кристаллизации соединения. Это позволяет легко и быстро высушить твердое соединение после его выделения из раствора.

Поиск растворителя с желаемыми свойствами — это поиск методом проб и ошибок.Сначала проверьте растворимость крошечных образцов соединения в пробирках с множество различных растворителей (вода, этанол, метанол, этилацетат, диэтиловый эфир, гексан, толуол и др.) при комнатной температуре. Если соединение растворяется в растворителе при комнатной температуре, то этот растворитель непригоден для перекристаллизации. Если соединение не растворяется в растворителе при комнатной температуре, то смесь нагревают до точки кипения растворителя, чтобы определить, растворяется ли твердое вещество при высокой температуре, а затем охлаждают, чтобы увидеть, кристаллизуется ли оно из раствора при комнатной температуре.

Растворение твердого вещества

После выбора подходящего растворителя поместите нечистое твердое вещество в колбу Эрленмейера и добавьте в колбу небольшой объем горячего растворителя. Колбы Эрленмейера предпочтительнее стаканов для перекристаллизации, поскольку коническая форма колбы Эрленмейера снижает количество растворителя, теряемого на испарение во время нагревания, предотвращает образование корки по сторонам стекла и облегчает завихрение горячего раствора во время растворение твердого вещества, не выплескивая его из колбы.

Держите раствор в колбе Эрленмейера в тепле на горячей плите или на водяной бане и добавляйте небольшие объемы горячего растворителя в колбу до тех пор, пока все твердое вещество не растворится. Перемешивайте раствор между добавками растворителя и разбейте комки палочкой для перемешивания или шпателем. Иногда в твердом веществе будут присутствовать примеси, нерастворимые в выбранном растворителе даже при высокой температуре. Если последующие добавления растворителя в раствор не растворяют оставшееся твердое вещество, прекратите добавление растворителя в раствор (так как это снизит процент извлечения желаемого соединения) и отфильтруйте или декантируйте горячий раствор для удаления нерастворимых примесей. .

Использование обесцвечивающего угля

Цветные примеси иногда трудно удалить из твердых смесей. Эти окрашенные примеси, часто из-за присутствия полярных или полимерных соединений, могут привести к тому, что бесцветное органическое твердое вещество будет иметь оттенок цвета даже после перекристаллизации. Обесцвечивающий или активированный уголь используется для удаления окрашенных примесей из образца. Обесцвечивающий уголь — это очень мелкодисперсный уголь, который обеспечивает большую площадь поверхности для адсорбции окрашенных примесей.

Для удаления окрашенных примесей из раствора необходимо очень мало обесцвечивающего угля. Вы должны быть осторожны в использовании обесцвечивающего угля: если его будет слишком много, он может адсорбировать желаемое соединение из раствора, а также цветные примеси. После растворения загрязненного твердого образца в горячем растворителе в горячий раствор добавляется небольшое количество обесцвечивающего угля, размером примерно с горошину. Делать это нужно осторожно, чтобы избежать всплеска кипения горячего раствора.Раствор перемешивают и нагревают в течение нескольких минут, а затем фильтруют горячим для удаления обесцвечивающего угля. Полученный фильтрат должен быть бесцветным, и процесс перекристаллизации продолжается, как и раньше.

Кристаллизация твердого вещества

После удаления нерастворимых примесей накройте колбу, содержащую горячий фильтрат, часовым стеклом и отложите ее в неподвижном состоянии для медленного охлаждения до комнатной температуры. По мере охлаждения раствора растворимость растворенного соединения будет снижаться, и твердое вещество начнет кристаллизоваться из раствора.После того, как колба остынет до комнатной температуры, ее можно поместить в ледяную баню для увеличения выхода твердого вещества. Не охлаждайте горячий раствор быстро, помещая колбу в ледяную баню до того, как она остынет до комнатной температуры — это приведет к быстрому осаждению твердого вещества в нечистой форме из-за захваченных примесей.

Иногда растворенное соединение не может кристаллизоваться из раствора при охлаждении. Если это произойдет, кристаллизацию можно вызвать различными способами. Один из способов вызвать кристаллизацию — это поцарапать внутреннюю стенку колбы Эрленмейера стеклянной палочкой для перемешивания.Считается, что при этом высвобождаются очень маленькие частицы стекла, которые действуют как зародыши роста кристаллов. Другой метод индукции кристаллизации — это добавление в раствор небольшого кристалла желаемого соединения, называемого затравочным кристаллом. Опять же, этот затравочный кристалл действует как шаблон, на котором растворенное твердое вещество начнет кристаллизоваться. Если ни один из этих двух методов не приводит к кристаллизации, вероятно, соединение было растворено в слишком большом количестве горячего растворителя. Если вы считаете, что у вас может быть слишком много растворителя для количества растворенного соединения, повторно нагрейте раствор до кипения, выкипите или отгоните часть растворителя, а затем дайте раствору снова остыть до комнатной температуры, чтобы вызвать кристаллизацию.

Выделение твердого вещества фильтрацией под вакуумом

После того, как соединение полностью осаждается из раствора, его отделяют от оставшегося раствора (также называемого маточным раствором) фильтрованием. Обычно это делается с помощью вакуумной или всасывающей фильтрации с использованием воронки Бхнера. Выровняйте дно воронки Бхнера или Хирша куском фильтровальной бумаги, достаточно большим, чтобы закрыть отверстия в нижней пластине воронки, не скручиваясь по сторонам воронки.Поместите неопреновый адаптер на стержень воронки и вставьте его в верхнюю часть фильтровальной колбы (толстостенной колбы Эрленмейера с боковым плечом), которая надежно закреплена на кольцевой стойке.

С помощью отрезка толстостенной вакуумной трубки соедините боковую часть колбы фильтра с аспиратором воды. Включите воду в аспиратор на полную мощность, чтобы создать вакуум в системе. При необходимости аккуратно отрегулируйте кусок фильтровальной бумаги так, чтобы он закрыл все отверстия в воронке, а затем смочите его небольшим объемом холодного растворителя; это обеспечит лучшее уплотнение между фильтровальной бумагой и пластиной в воронке, предотвращая попадание твердых частиц под фильтровальную бумагу и прохождение через воронку.Медленно вылейте раствор для перекристаллизации в воронку и позвольте отсасыванию пропустить маточный раствор. Промойте колбу Эрленмейера небольшим объемом растворителя для холодной перекристаллизации, чтобы удалить все оставшееся твердое вещество. Добавьте этот растворитель в воронку, а затем промойте твердое вещество в воронке, называемое осадком на фильтре или остатком, несколькими миллилитрами свежего растворителя для холодной перекристаллизации, чтобы удалить любые остатки. оставшийся маточный раствор и растворенные примеси.

Оставьте аспиратор включенным на несколько минут и дайте воздуху пройти через кристаллы, чтобы они высохли.После непродолжительного втягивания воздуха через кристаллы удалите вакуум из системы, отсоединив вакуумную трубку от аспиратора, прежде чем отключать воду. Если сначала выключить воду из аспиратора, вода может засосаться в колбу фильтра и загрязнить продукт. Осадок на фильтре удаляют из воронки, осторожно отрывая его от фильтра с помощью шпателя. Кек кристаллов все еще будет слегка влажным от растворителя, и его следует тщательно высушить перед измерением веса или температуры плавления твердого материала.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

• Образование
• Исследование
• Инновации
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Выпускников
• О MIT
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

.