वेल्डिंग दरारों के कारण विश्लेषण और रोकथाम के उपाय

वेल्डिंग सीम या निकट सीम क्षेत्र में, वेल्डिंग के प्रभाव के कारण, सामग्री का परमाणु संयोजन नष्ट हो जाता है, और एक नए इंटरफ़ेस के गठन से बने सीम को वेल्डिंग दरार कहा जाता है, जो एक तेज अंतराल की विशेषता है और एक बड़ा पहलू अनुपात।
तापमान और घटना के समय के अनुसार दरारों को गर्म दरारें, ठंडी दरारें, तनाव संक्षारण दरारें और लैमेलर फाड़ में विभाजित किया जा सकता है। वेल्डिंग उत्पादन में कई जगह दरारें होती हैं। वेल्ड की सतह पर कुछ दरारें दिखाई देती हैं और उन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है; कुछ वेल्ड के अंदर छिपे होते हैं और केवल दोष का पता लगाकर ही उन्हें पाया जा सकता है; कुछ वेल्ड पर होते हैं; और कुछ गर्मी प्रभावित क्षेत्र में होते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि दरारें कभी-कभी वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान होती हैं, और कभी-कभी वेल्ड लगाने के बाद या वेल्डिंग के बाद कुछ समय तक संचालित होने के बाद दिखाई देती हैं। उत्तरार्द्ध को विलंबित दरारें कहा जाता है, जो अधिक हानिकारक होती हैं। सामान्य दरारों के स्थान और प्रकार नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए हैं।
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सामान्य दरारों का स्थान और प्रकार
2. वेल्डिंग दरारों के खतरे
वेल्डिंग दरार सबसे हानिकारक दोष है। वेल्डेड जोड़ की असर क्षमता को कम करने के अलावा, दरार के अंत में तेज अंतर गंभीर तनाव एकाग्रता का कारण बनेगा, दरार के विस्तार को बढ़ावा देगा, और अंततः वेल्डेड संरचना के विनाश का कारण बनेगा, और उत्पाद होगा स्क्रैप किया गया. गंभीर दुर्घटनाओं का कारण बनते हैं. सामान्य तौर पर, वेल्डेड जोड़ों में दरारें एक अस्वीकार्य दोष हैं। एक बार मिल जाने पर, इसे पूरी तरह से हटा दिया जाना चाहिए और मरम्मत और वेल्ड किया जाना चाहिए।
3. वेल्डिंग दरारों के कारण एवं निवारण के उपाय
अलग-अलग दरारों के अलग-अलग कारणों और गठन तंत्रों के कारण, तीन प्रकार की गर्म दरारें, ठंडी दरारें और दोबारा गरम की गई दरारों पर नीचे अलग से चर्चा की जाएगी।
3.1, गर्म दरार
थर्मल दरारें आम तौर पर उच्च तापमान पर उत्पन्न होने वाली दरारों को संदर्भित करती हैं (जमने के तापमान की सीमा के पास से लेकर लौह-कार्बन संतुलन आरेख पर ए 3 रेखा के ऊपर तक) जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, जिसे उच्च तापमान वाली दरारें या क्रिस्टलीकरण दरारें भी कहा जाता है।
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गर्म दरारें आमतौर पर वेल्ड के भीतर होती हैं, और कभी-कभी गर्मी प्रभावित क्षेत्र में भी दिखाई दे सकती हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
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कारण:
क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के दौरान वेल्डिंग पिघले हुए पूल में अलगाव की घटना के कारण, कम पिघलने बिंदु यूटेक्टिक और अशुद्धियाँ क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के दौरान तरल इंटरलेयर में अलगाव बनाती हैं, और जमने के बाद ताकत भी कम होती है। जब वेल्डिंग तनाव काफी बड़ा हो जाता है, तो तरल इंटरलेयर निकल जाएगा। परतें या नई जमी हुई ठोस धातु दरारें बनाने के लिए अलग हो जाती हैं।
इसके अलावा, यदि आधार धातु की अनाज सीमाओं पर कम पिघलने वाले यूटेक्टिक्स और अशुद्धियाँ हैं, तो ये कम पिघलने वाले यौगिक गर्मी प्रभावित क्षेत्र में एक तरल इंटरलेयर बनाने के लिए पिघल जाएंगे जहां ताप तापमान इसके पिघलने बिंदु से अधिक हो जाता है। जब वेल्डिंग तन्यता तनाव काफी बड़ा होता है, तो गर्मी प्रभावित क्षेत्र में द्रवीकरण दरारें बनाने के लिए भी अलग हो जाएगा।
संक्षेप में, थर्मल दरारों की घटना धातुकर्म और यांत्रिक कारकों के संयुक्त प्रभाव का परिणाम है।
निवारण:
थर्मल दरारों को रोकने के उपाय धातुकर्म कारकों और यांत्रिक कारकों के दो पहलुओं से शुरू हो सकते हैं।
बेस मेटल और वेल्डिंग उपभोग्य सामग्रियों में हानिकारक तत्वों और अशुद्धियों की सामग्री को नियंत्रित करें
आधार धातु और वेल्डिंग सामग्री (वेल्डिंग रॉड, वेल्डिंग तार, फ्लक्स और परिरक्षण गैस सहित) में आसानी से अलग होने वाले तत्वों और हानिकारक अशुद्धियों की सामग्री को सीमित करें। विशेष रूप से, सल्फर और फास्फोरस जैसे अशुद्ध तत्वों की सामग्री को नियंत्रित किया जाना चाहिए और कार्बन सामग्री को कम किया जाना चाहिए।
सल्फर स्टील में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होता है, और यह लोहे के साथ आयरन सल्फाइड (FeS) बनाता है, जिसका गलनांक कम होता है। वेल्डिंग के दौरान, आयरन सल्फाइड की उपस्थिति से वेल्ड में गर्म दरारें पड़ जाएंगी और गर्मी प्रभावित क्षेत्र में द्रवीकरण दरारें पड़ जाएंगी, जिससे वेल्डिंग का प्रदर्शन खराब हो जाएगा; वही सल्फर एक फिल्म के रूप में अनाज की सीमा में मौजूद होता है, जो स्टील की प्लास्टिसिटी और कठोरता को कम कर देगा। आम तौर पर, वेल्डिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टील में सल्फर की मात्रा 0.045 प्रतिशत से अधिक नहीं होनी चाहिए। कभी-कभी सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
फॉस्फोरस स्टील की प्लास्टिसिटी और कठोरता को कम करेगा, स्टील के भंगुर संक्रमण तापमान को बढ़ाएगा, और वेल्ड और गर्मी से प्रभावित क्षेत्रों में दरारें पैदा करेगा। फॉस्फोरस की मात्रा 0.055 प्रतिशत से अधिक नहीं होनी चाहिए। कभी-कभी सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
सामग्रियों का वेल्डिंग प्रदर्शन कार्बन सामग्री से निकटता से संबंधित है। स्टील में कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होगी, वेल्डेबिलिटी उतनी ही खराब होगी। आमतौर पर यह माना जाता है कि वेल्ड में कार्बन सामग्री को 0.10 प्रतिशत से नीचे नियंत्रित किया जाता है, और थर्मल दरार संवेदनशीलता को काफी कम किया जा सकता है।
वेल्ड धातु की रासायनिक संरचना को समायोजित करें, वेल्ड की संरचना में सुधार करें, इसकी प्लास्टिसिटी में सुधार करने के लिए वेल्ड के दाने को परिष्कृत करें, पृथक्करण की डिग्री को कम करें या फैलाएं, और कम पिघलने बिंदु यूटेक्टिक के हानिकारक प्रभावों को नियंत्रित करें।
उदाहरण के लिए, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को वेल्डिंग करते समय, ऑस्टेनाइट प्लस फेराइट दोहरे चरण संरचना वेल्ड का उपयोग इसके थर्मल क्रैकिंग प्रतिरोध में सुधार कर सकता है। एकल-चरण ऑस्टेनिटिक वेल्ड सीम में गर्म दरारें होने का खतरा होता है।
वेल्ड में अशुद्धता की मात्रा को कम करने और क्रिस्टलीकरण के दौरान पृथक्करण की डिग्री में सुधार करने के लिए बुनियादी वेल्डिंग रॉड या फ्लक्स का उपयोग करें।
वेल्डिंग विनिर्देश को नियंत्रित करें, वेल्ड के आकार कारक को उचित रूप से बढ़ाएं, मल्टी-लेयर मल्टी-पास वेल्डिंग विधि अपनाएं, सेंटरलाइन पृथक्करण से बचें, और सेंटरलाइन दरार को रोकें। वेल्डिंग करते समय, सिंगल-पास वेल्ड सेक्शन पर वेल्ड की चौड़ाई और वेल्ड की मोटाई के अनुपात को वेल्ड का आकार कारक, या वेल्ड फॉर्म फैक्टर कहा जाता है। जब वेल्ड सीम का आकार कारक बहुत छोटा होता है, तो वेल्ड सीम संकीर्ण और गहरा होता है, और कम पिघलने बिंदु वाली अशुद्धियाँ वेल्ड सीम के केंद्र में इकट्ठा हो जाएंगी, जिससे थर्मल दरार की संभावना काफी बढ़ जाती है। जब वेल्ड सीम का आकार कारक बड़ा होता है, तो वेल्ड सीम चौड़ा और उथला होता है, कम पिघलने वाली यूटेक्टिक्स और अशुद्धियाँ वेल्ड के निकट-सतह क्षेत्र में एकत्र होती हैं, जिससे सेंटरलाइन क्रैकिंग की प्रवृत्ति काफी कम हो जाती है।
वेल्डिंग तनाव को कम करने के उपाय करें
वेल्डिंग तनाव को कम करने के लिए विभिन्न तकनीकी उपाय करें, जैसे उचित वेल्डिंग अनुक्रम और विधि अपनाना, छोटी वेल्डिंग इनपुट ऊर्जा का उपयोग करना, समग्र प्रीहीटिंग और हैमरिंग विधि आदि।
आर्क बंद होने के दौरान आर्क क्रेटर को भरने से आर्क क्रेटर की दरारों से बचा जा सकता है।
3.2, ठंडी दरार
ठंडी दरारें आम तौर पर शीतलन प्रक्रिया के दौरान ए3 तापमान से नीचे वेल्ड द्वारा उत्पन्न दरारों को संदर्भित करती हैं। जिस तापमान पर दरारें बनती हैं वह आमतौर पर 300 ~ 200 डिग्री से नीचे होता है, जो मार्टेंसिटिक परिवर्तन तापमान की सीमा के भीतर होता है, इसलिए इसे ठंडी दरार कहा जाता है।
ठंडी दरारें वेल्डिंग के तुरंत बाद या वेल्डिंग के लंबे समय बाद दिखाई दे सकती हैं, इसलिए इन्हें विलंबित दरारें भी कहा जाता है। चूँकि ठंडी दरारों की उत्पत्ति हाइड्रोजन से संबंधित है, इसलिए इसे हाइड्रोजन-प्रेरित दरारें भी कहा जाता है। ठंडी दरारों के उत्पन्न होने की प्रकृति विलंबित होती है, जो अप्रत्याशित गंभीर दुर्घटनाओं का कारण बन सकती है। इसलिए, यह अधिक खतरनाक है और इस पर पूरा ध्यान दिया जाना चाहिए।
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शीत दरारों के कारण
ठंडी दरारों के निर्माण के लिए बुनियादी स्थितियाँ हैं: वेल्डेड जोड़ों में कठोर संरचना का निर्माण; प्रसारीय हाइड्रोजन का अस्तित्व और सांद्रता; और बड़े वेल्डिंग तन्य तनाव का अस्तित्व। ये तीनों स्थितियाँ एक-दूसरे को प्रभावित करती हैं और एक-दूसरे को बढ़ावा देती हैं। विभिन्न परिस्थितियों में, तीन कारकों में से कोई भी ठंडी दरारों की उत्पत्ति का कारण बन सकता है, जिनमें से डिफ्यूज़िबल हाइड्रोजन ठंडी दरारें पैदा करने वाला सबसे सक्रिय कारक है।
सर्दी से बचाव के उपाय
1) वेल्ड धातु में फैलने योग्य हाइड्रोजन सामग्री को कम करने के लिए बुनियादी इलेक्ट्रोड या फ्लक्स का उपयोग करें। क्षारीय इलेक्ट्रोड को कम-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड भी कहा जाता है, जो वेल्ड धातु में हाइड्रोजन सामग्री को कम कर सकता है।
2) उपयोग से पहले इलेक्ट्रोड और फ्लक्स को निर्दिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार सख्ती से सुखाया जाना चाहिए। इसके अलावा, हाइड्रोजन के स्रोत को कम करने के लिए तेल, पानी और जंग के धब्बे हटाने के लिए नाली और वेल्डिंग तार को सावधानीपूर्वक साफ किया जाना चाहिए।
3) वेल्ड और गर्मी प्रभावित क्षेत्र की संगठनात्मक स्थिति में सुधार करने के लिए उचित वेल्डिंग विनिर्देश और हीट इनपुट चुनें, जैसे वेल्डिंग से पहले प्रीहीटिंग, इंटरलेयर तापमान को नियंत्रित करना, वेल्डिंग के बाद धीमी गति से ठंडा करना आदि।
4) वेल्डिंग के बाद समय पर ताप उपचार करें। एक है आंतरिक तनाव को खत्म करने के लिए एनीलिंग उपचार करना, बुझी हुई संरचना को सख्त करना और इसकी कठोरता में सुधार करना; दूसरा, वेल्डेड जोड़ से हाइड्रोजन को पूरी तरह से बाहर निकालने के लिए हाइड्रोजन उन्मूलन उपचार करना है।
5) स्टील की गुणवत्ता में सुधार करें, स्टील में स्तरित समावेशन को कम करें, और प्लेट की मोटाई की दिशा में वेल्डिंग तन्य तनाव को कम करने के लिए संरचनात्मक डिजाइन और वेल्डिंग प्रक्रिया से उपाय करें, जिससे स्तरित फाड़ को रोका जा सके।
6) वेल्डिंग तनाव को कम करने के लिए विभिन्न तकनीकी उपाय करें (विवरण के लिए थर्मल दरारें, निवारक उपाय देखें)
3.3, दरार को दोबारा गरम करें
रीहीट दरारें वेल्डिंग के ताप-प्रभावित क्षेत्र में मोटे दाने वाले क्षेत्र से उत्पन्न होती हैं, जो कि अनाज सीमा फ्रैक्चर की विशेषता है। अधिकांश दरारें तनाव सघनता वाले भागों में होती हैं। आम तौर पर, यह तब बनता है जब वेल्ड क्षेत्र को दोबारा गर्म किया जाता है, इसलिए इसे रीहीट क्रैक कहा जाता है।
दोबारा गरम करने से दरारें पड़ने का कारण
दरारों को दोबारा गर्म करने का कारण आमतौर पर यह माना जाता है कि दोबारा गर्म करने के दौरान, सुपरसैचुरेटेड ठोस-समाधान कार्बाइड (मुख्य रूप से वैनेडियम और मोलिब्डेनम के कार्बाइड) पहली गर्मी प्रक्रिया के दौरान फिर से अवक्षेपित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इंट्राग्रेनुलर मजबूती और फिसलन होती है। तनाव पूर्व ऑस्टेनाइट अनाज सीमाओं पर केंद्रित है। रिहीट दरारें तब बनती हैं जब अनाज की सीमाओं की प्लास्टिक तनाव क्षमता तनाव विश्राम के दौरान प्रेरित तनाव का सामना करने के लिए अपर्याप्त होती है।
दोबारा गरम करने से होने वाली दरार की रोकथाम के उपाय
1) अवशिष्ट तनाव और तनाव एकाग्रता को कम करें, जैसे प्रीहीटिंग तापमान में वृद्धि, वेल्डिंग के बाद धीमी गति से ठंडा होना, और वेल्ड और बेस मेटल के बीच सुचारू संक्रमण।
2) डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के आधार पर, उपयुक्त वेल्डिंग सामग्री का चयन करें ताकि वेल्ड धातु की उच्च तापमान ताकत बेस धातु की तुलना में थोड़ी कम हो, जिससे वेल्ड में तनाव कम हो सके और दरार से बचा जा सके। गर्मी प्रभावित क्षेत्र।
3) कमरे के तापमान पर संयुक्त ताकत सुनिश्चित करने के मामले में, तनाव से राहत के लिए एनीलिंग तापमान बढ़ाएं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च तापमान लचीलापन में सुधार करने के लिए अपेक्षाकृत मोटे कार्बाइड कणों की वर्षा होती है।