2. Образование холодных трещин

Для определения влияния подводной сварки на образование холодных трещин необходимо рассмотреть факторы, управляющие этим процессом. Известно, что для появления водородного растрескивания необходимо одновременное наличие следующих условий:

—достаточного количества водорода;

—достаточной величины растягивающих напряжений;

—соответствующей микроструктуры;

—температуры ниже 150 С (выше для некоторых сталей).

Рассмотрим в отдельности воздействие условий подводной сварки на каждый из указанных факторов.

Содержание водорода. При мокрой сварке содержание водорода в сварном шве критически возрастает, следовательно, возрастает вероятность образования трещин в сварных изделиях. Те ограниченные данные, которыми мы на сегодняшний день располагаем, показали, что при проведении ручной дуговой сварки металлическим электродом можно в некоторой степени влиять на фактическое содержание водорода. Однако достигнуть такого же низкого содержания водорода, как при сварке в обычных условиях, пока не удается. Для сухой подводной сварки при недостаточной защите дуги содержание водорода может быть выше, чем при сварке в обычных условиях, что обусловливается влажной атмосферой камеры. Аналогично содержание водорода в сварном шве возрастает при плохой герметичности камер.

Однако даже при отсутствии этих двух моментов фактическое содержание водорода в сварном шве при подводной сварке будет выше, чем в аналогичных швах при сварке в обычных условиях. Это объясняется влиянием повышенного атмосферного давления на увеличение растворимости водорода в жидкой стали. По этой же причине происходит увеличение содержания водорода в сварном шве, в то время как при сварке в обычных условиях не весь потенциальный водород переходит в сварной шов. При сварке проволокой в среде защитных газов соотношение между потенциальным и фактическим содержанием водорода в сварном шве при сварке в обычных условиях показывает, что от 50 до 100% имеющегося в наличии потенциального водорода переходит в сварной шов. При ручной дуговой сварке электродами с наружной обмазкой или трубчатым электродом с наполнителем в обычных условиях имеется избыточное количество потенциального водорода. С увеличением глубины погружения и давления, при котором производится сварка, количество растворенного в шве водорода возрастает.

Напряжения. Слишком мало информации существует для того, чтобы описать возможные изменения в величинах остаточных напряжений в сварных швах при подводной сварке по сравнению с величинами напряжений, имеющими место при сварке в обычных условиях. Величины напряжений при сухой сварке в сварочно-монтажной камере, очевидно, совпадают с величинами напряжении при сварке в обычных условиях. При проведении мокрой сварки местный эффект закаливания может изменить как распределение, так и величину остаточных напряжений в сварных швах, хотя, в какой степени эти изменения присутствуют, пока неизвестно.

Восприимчивость микроструктуры. В целом, чем тверже микроструктура, тем больше вероятность возникновения водородного растрескивания. Любое увеличение скорости остывания, вызванное изменением диапазона температур, увеличивает твердость ЗТВ и металла шва и, следовательно, вероятность появления трещин. При мокрой сварке резкое увеличение скорости остывания шва, а значит, и его твердости, повышает вероятность возникновения трещин. При сварке в камерах скорость остывания шва также может увеличиваться, но это увеличение зависит от размера камеры и скорости ее движения (если она вообще имеется) вдоль шва.

Любые изменения параметров дуги, т.е. скорость потребления энергии дуги и передача тепла металлу, также влияют на скорость охлаждения. Будет это влияние положительным или отрицательным зависит от параметров дуги.

Температура. При многих способах сварки в обычных условиях, особенно связанных с предварительным нагревом до температур свыше 100° С, возможность избежать появления трещин зависит от потери водорода из сварного шва в процессе его охлаждения до нормальной температуры. Любое увеличение скорости остывания в этой части термического цикла вызывает снижение потери водорода, следовательно, увеличение вероятности возникновения трещин. При проведении сухой сварки в большой камере происходит увеличение скорости остывания, которое имеет значение в том случае, если термический цикл заканчивается с низкой температурой, например ниже 100-150 гр. С. В зависимости от размера камеры такие низкие температуры могут возникнуть из-за непосредственного соприкосновения с гелиевой средой камеры, имеющей большую теплопроводность.

Вероятность возникновения трещин может возрастать (особенно с увеличением глубины) как при мокрой сварке, так т при существующих в настоящее время способах сухой сварки. Вероятность возникновения трещин при мокрой сварке гораздо выше. Причиной увеличения вероятности образования трещин является как повышение содержания водорода, так и ускоренное охлаждение.

Слоистый разрыв

В тех случаях, когда материал имеет такую низкую вязкость, что может произойти слоистый разрыв даже в соединениях с небольшой жесткостью заделки, водород по всей видимости не оказывает существенного влияния на процесс образования разрывов. Однако если вязкость не столь мала и при сварке в обычных условиях слоистый разрыв лишь случайное явление, то может иметь место образование холодных трещин. В связи с этим факторы, перечисленные в предыдущем разделе, могут в определенной степени влиять на вероятность возникновения слоистых разрывов.