Retak las dibedakan berdasarkan sifatnya menjadi retakan panas, retakan panas, retakan dingin, robekan pipih, dll. Berikut penjelasan detail mengenai penyebab, ciri-ciri dan cara pencegahan berbagai retakan.
01
retakan panas
Terjadi pada suhu tinggi pada saat pengelasan, sehingga disebut retak panas. Hal ini ditandai dengan retaknya sepanjang batas butir austenit asli. Tergantung pada bahan logam yang dilas (baja paduan rendah berkekuatan tinggi, baja tahan karat, besi tuang, paduan aluminium dan beberapa logam khusus, dll.), bentuk, kisaran suhu, dan penyebab utama retakan panas juga berbeda. Saat ini, retakan termal dibagi menjadi tiga kategori: retakan kristal, retakan pencairan, dan retakan polilateral.
gambar
(1) Kristal retak
Hal ini terutama terjadi pada pengelasan baja karbon dan baja paduan rendah yang mengandung lebih banyak pengotor (mengandung S, P, C, Si tinggi) dan baja austenitik fase tunggal, paduan berbasis nikel dan beberapa las paduan aluminium. Retakan semacam ini terjadi pada proses kristalisasi pengelasan, di dekat garis solidus. Karena penyusutan logam yang dipadatkan, sisa logam cair tidak mencukupi dan tidak dapat diisi tepat waktu. Retakan intergranular terjadi di bawah pengaruh tegangan.
Tindakan pencegahan dan pengendaliannya adalah: dalam hal faktor metalurgi, menyesuaikan komposisi logam las dengan tepat, memperpendek kisaran zona suhu getas, mengontrol kandungan pengotor berbahaya seperti belerang, fosfor, dan karbon dalam lasan; menghaluskan butiran utama logam las, yaitu menambahkan Mo, V, Ti, Nb dan elemen lainnya dengan tepat; dari segi teknologi, hal ini dapat dicegah dengan pemanasan awal sebelum pengelasan, pengendalian energi saluran, mengurangi kekangan sambungan, dll.
(2) Retakan likuifaksi di dekat area lapisan
Ini adalah sejenis retakan mikro yang retak di sepanjang batas butir austenit. Ukurannya sangat kecil dan terjadi pada daerah HAZ dekat lapisan atau antar lapisan. Pembentukannya umumnya disebabkan oleh fakta bahwa logam di daerah dekat lapisan atau logam di antara lapisan las selama pengelasan menyebabkan komposisi eutektik dengan titik leleh rendah pada batas butir austenit di daerah tersebut akan dilebur kembali pada suhu tinggi. Di bawah pengaruh tegangan tarik, retakan intergranular austenit dengan komposisi eutektik dengan titik leleh rendah membentuk retakan pencairan.
Tindakan pencegahan dan pengendalian retakan jenis ini pada dasarnya sama dengan retakan kristal. Khususnya di bidang metalurgi, sangat efektif untuk mengurangi sebanyak mungkin kandungan unsur eutektik dengan titik leleh rendah seperti belerang, fosfor, silikon, dan boron; dari segi teknologi, dapat mengurangi energi garis dan mengurangi kecekungan garis fusi pada kolam cair.
(3) Retakan poligonal
Hal ini disebabkan oleh rendahnya plastisitas pada suhu tinggi selama pembentukan poligon. Retakan semacam ini jarang terjadi, dan tindakan pencegahan serta pengendaliannya dapat mencakup penambahan elemen seperti Mo, W, Ti, dll. pada lasan untuk meningkatkan energi eksitasi polilateral.
02
panaskan kembali retakan
Biasanya terjadi pada jenis baja tertentu dan paduan suhu tinggi yang mengandung unsur penguat presipitasi (termasuk baja paduan rendah kekuatan tinggi, baja tahan panas perlitik, paduan suhu tinggi yang diperkuat presipitasi, dan beberapa baja tahan karat austenitik). Tidak ada retakan yang ditemukan setelah pengelasan. Sebaliknya, retakan terjadi selama proses perlakuan panas. Retakan panas ulang terjadi pada bagian berbutir kasar yang terlalu panas pada zona yang terkena panas pengelasan, dan arahnya melebar di sepanjang batas butir kasar austenit pada garis fusi.
Dalam hal pemilihan material untuk mencegah retakan panas ulang, baja berbutir halus dapat digunakan. Dalam hal teknologi, gunakan energi linier yang lebih kecil, gunakan suhu pemanasan awal yang lebih tinggi dan tindakan pemanasan lanjutan, dan gunakan bahan las dengan kecocokan rendah untuk menghindari konsentrasi tegangan.
03
retakan dingin
Hal ini terutama terjadi pada zona pengaruh panas pengelasan pada baja karbon tinggi dan sedang, baja paduan rendah dan menengah, namun terkadang retakan dingin juga terjadi pada pengelasan pada beberapa logam, seperti beberapa baja berkekuatan sangat tinggi, titanium, dan paduan titanium. Secara umum, kecenderungan pengerasan jenis baja, kandungan hidrogen dan distribusi sambungan las, serta keadaan tegangan penahan sambungan merupakan tiga faktor utama penyebab retakan dingin pada pengelasan baja berkekuatan tinggi. Di bawah pengaruh unsur hidrogen dan tegangan tarik, struktur martensit yang terbentuk setelah pengelasan membentuk retakan dingin. Pembentukannya umumnya transgranular atau intergranular. Retakan dingin umumnya dibagi menjadi retakan ujung las, retakan manik las, dan retakan akar.
Pencegahan dan pengendalian retakan dingin dapat dimulai dari tiga aspek: komposisi kimia benda kerja, pemilihan bahan las, dan tindakan proses. Bahan dengan kandungan karbon yang lebih rendah harus digunakan semaksimal mungkin; elektroda hidrogen rendah harus digunakan sebagai bahan las, dan pencocokan kekuatan rendah harus digunakan untuk pengelasan. Bahan las austenitik juga dapat digunakan untuk bahan dengan kecenderungan retak dingin yang tinggi; energi linier, pemanasan awal dan pasca pemanasan harus dikontrol secara wajar. Perlakuan panas adalah suatu tindakan proses untuk mencegah retak dingin.
Dalam produksi pengelasan, karena perbedaan jenis baja dan bahan pengelasan yang digunakan, jenis dan kekakuan struktur, serta kondisi konstruksi tertentu, berbagai bentuk retakan dingin dapat terjadi. Namun, retakan tertunda terutama ditemui dalam produksi.
Retakan tertunda terjadi dalam tiga bentuk:
(1) Retakan kaki las-Jenis retakan ini berasal dari antarmuka antara logam dasar dan lasan, dan memiliki lokasi konsentrasi tegangan yang jelas. Arah retakan seringkali sejajar dengan manik las, dan umumnya dimulai dari permukaan ujung las hingga kedalaman logam dasar.
(2) Retak di bawah manik las - Retakan seperti ini sering terjadi di zona yang terkena panas pengelasan dengan kecenderungan pengerasan yang besar dan kandungan hidrogen yang tinggi. Umumnya arah retakan sejajar dengan garis fusi.
(3) Retakan akar - jenis retakan ini merupakan bentuk umum dari retakan tertunda, yang terutama terjadi ketika kandungan hidrogen tinggi dan suhu pemanasan awal tidak mencukupi. Jenis retakan ini mirip dengan retakan ujung las dan berasal dari akar las yang konsentrasi tegangannya paling besar. Retakan akar dapat terjadi pada segmen berbutir kasar pada zona yang terkena panas atau pada logam las.
Kecenderungan pengerasan jenis baja, kandungan hidrogen dan distribusi sambungan las, serta keadaan tegangan penahan sambungan merupakan tiga faktor utama penyebab retakan dingin pada pengelasan baja berkekuatan tinggi. Ketiga faktor tersebut saling berkaitan dan saling memperkuat dalam kondisi tertentu.
Kecenderungan pengerasan jenis baja terutama ditentukan oleh komposisi kimia, ketebalan pelat, proses pengelasan dan kondisi pendinginan. Pada saat pengelasan, semakin besar kecenderungan pengerasan suatu jenis baja, maka semakin mudah terjadinya retakan. Mengapa baja retak setelah dikeraskan? Hal ini dapat diringkas menjadi dua aspek berikut:
(1) Pembentukan struktur martensit yang rapuh dan keras - martensit adalah larutan karbon padat lewat jenuh dalam besi ɑ. Atom karbon terdapat sebagai atom interstisial dalam kisi kristal, menyebabkan atom besi menyimpang dari posisi kesetimbangan dan kisi kristal berubah. Distorsi yang besar menyebabkan jaringan berada dalam keadaan mengeras. Khususnya pada kondisi pengelasan, suhu pemanasan di daerah dekat lapisan sangat tinggi sehingga menyebabkan butiran austenit tumbuh secara serius. Jika didinginkan dengan cepat, austenit kasar akan berubah menjadi martensit kasar. Dari teori kekuatan logam dapat diketahui bahwa martensit merupakan struktur yang rapuh dan keras, sehingga mengkonsumsi energi lebih sedikit ketika terjadi patah. Oleh karena itu, jika terdapat martensit pada sambungan las, retakan mudah terbentuk dan meluas.
(2) Pengerasan akan membentuk lebih banyak cacat kisi - logam akan membentuk sejumlah besar cacat kisi dalam kondisi ketidakseimbangan termal. Cacat kisi ini terutama berupa kekosongan dan dislokasi. Ketika regangan termal di zona yang terkena dampak panas pengelasan meningkat, kekosongan dan dislokasi akan bergerak dan berkumpul dalam kondisi stres dan ketidakseimbangan termal. Ketika konsentrasinya mencapai nilai kritis tertentu, sumber retakan akan terbentuk. Di bawah pengaruh tegangan yang terus menerus, retakan makroskopis akan terus meluas dan terbentuk.
Hidrogen merupakan salah satu faktor penting penyebab retakan dingin pada pengelasan baja berkekuatan tinggi, dan memiliki karakteristik tertunda. Oleh karena itu, retakan tertunda yang disebabkan oleh hidrogen disebut "retak akibat hidrogen" dalam banyak dokumen. Studi eksperimental telah membuktikan bahwa semakin tinggi kandungan hidrogen pada sambungan las baja berkekuatan tinggi, semakin besar pula sensitivitasnya terhadap retak. Ketika kandungan hidrogen di suatu area mencapai nilai kritis tertentu, retakan akan mulai muncul. Nilai ini disebut nilai kritis untuk pembangkitan retak. Kandungan hidrogen [H] cr.
Nilai [H]cr retak dingin pada berbagai baja berbeda-beda, hal ini berkaitan dengan komposisi kimia, kekuatan baja, suhu pemanasan awal, dan kondisi pendinginan baja.
(1) Selama pengelasan, kelembapan pada bahan las, karat, noda minyak pada alur las, dan kelembapan lingkungan merupakan penyebab lasan kaya hidrogen. Dalam keadaan normal, jumlah hidrogen pada logam dasar dan kawat las sangat kecil, namun kelembapan pada lapisan elektroda dan kelembapan di udara tidak dapat diabaikan, sehingga menjadi sumber utama hidrogenasi.
(2) Kemampuan disolusi dan difusi hidrogen dalam struktur logam yang berbeda berbeda-beda. Kelarutan hidrogen dalam austenit jauh lebih besar dibandingkan ferit. Oleh karena itu, selama transisi dari austenit ke ferit selama pengelasan, kelarutan hidrogen tiba-tiba menurun. Pada saat yang sama, laju difusi hidrogen justru sebaliknya, meningkat secara tiba-tiba ketika bertransformasi dari austenit menjadi ferit.
Di bawah pengaruh suhu tinggi selama pengelasan, sejumlah besar hidrogen akan larut dalam kolam cair. Selama proses pendinginan dan pemadatan berikutnya, karena penurunan kelarutan yang tajam, hidrogen akan keluar sebanyak mungkin, namun karena pendinginan yang cepat, hidrogen tidak memiliki waktu untuk keluar. Tetap berada di logam las untuk membentuk hidrogen difus.
04
Robekan pipih
Ini adalah retakan internal suhu rendah. Hal ini terbatas pada logam dasar atau zona yang terkena panas las pada pelat tebal, dan sebagian besar terjadi pada sambungan tipe "L", "T", dan "+". Didefinisikan sebagai retakan dingin berbentuk langkah yang terjadi pada bahan dasar karena plastisitas pelat baja tebal yang digulung pada arah ketebalan tidak cukup untuk menahan regangan susut pengelasan pada arah tersebut. Umumnya hal ini terjadi karena pada proses penggulungan pelat baja tebal, beberapa inklusi nonlogam pada baja digulung menjadi inklusi berbentuk strip yang sejajar dengan arah penggulungan. Inklusi ini menyebabkan konduktivitas anisotropik pada sifat mekanik pelat baja. Untuk mencegah robeknya pipih, Anda dapat menggunakan baja halus dalam pemilihan material, yaitu menggunakan pelat baja dengan kinerja arah z yang tinggi. Anda juga dapat memperbaiki desain sambungan untuk menghindari pengelasan satu sisi atau membuat lekukan pada sisi yang menahan tekanan arah z.
Robek pipih berbeda dengan retak dingin. Kemunculannya tidak ada hubungannya dengan tingkat kekuatan jenis baja, tetapi terutama terkait dengan jumlah inklusi dan bentuk distribusi pada baja. Umumnya, robekan pipih dapat terjadi pada pelat baja tebal yang digulung, seperti baja karbon rendah, baja paduan rendah berkekuatan tinggi, dan bahkan pelat paduan aluminium. Robekan pipih secara kasar dapat dibagi menjadi tiga kategori menurut lokasinya:
Tipe pertama adalah robekan lamelar yang disebabkan oleh retakan dingin pada ujung las atau akar las pada zona yang terpengaruh panas pengelasan.
Tipe kedua adalah retakan inklusi di sepanjang zona yang terkena dampak panas pengelasan, yang merupakan robekan pipih yang paling umum terjadi di bidang teknik.
Jenis retakan inklusi ketiga pada logam dasar yang jauh dari zona yang terkena panas umumnya terjadi pada struktur pelat tebal dengan inklusi serpihan MnS yang lebih banyak.
gambar
Bentuk robekan pipih erat kaitannya dengan jenis, bentuk, sebaran, dan lokasi inklusi. Ketika inklusi MnS serpihan dominan sepanjang arah penggulungan, maka robekan pipih mempunyai bentuk undakan yang jelas, bila didominasi oleh inklusi silikat berbentuk linier, dan bila didominasi oleh inklusi Al berbentuk tidak beraturan. Melangkah.
Ketika mengelas struktur pelat tebal, terutama sambungan berbentuk T dan sudut, dalam batasan kaku, penyusutan las akan menghasilkan tegangan tarik dan regangan yang besar searah dengan ketebalan logam dasar. Ketika regangan melebihi plastisitas logam dasar, ketika kemampuan deformasi terjadi, inklusi dan matriks logam akan terpisah dan retakan mikro akan terjadi. Di bawah pengaruh tegangan yang terus menerus, ujung retakan akan melebar sepanjang bidang tempat inklusi berada, membentuk apa yang disebut "platform".
Ada banyak faktor yang mempengaruhi robekan pipih, terutama aspek-aspek berikut:
(1) Jenis, jumlah dan bentuk sebaran inklusi nonlogam merupakan penyebab penting terjadinya robekan pipih. Ini adalah alasan mendasar bagi sifat anisotropi dan mekanik baja.
(2) Tegangan penahan arah Z
Struktur las berdinding tebal menanggung tegangan penahan arah Z yang berbeda, tegangan sisa pasca pengelasan, dan beban selama proses pengelasan, yang merupakan kondisi mekanis yang menyebabkan robekan pipih.
(3) Pengaruh hidrogen
Secara umum diyakini bahwa hidrogen merupakan faktor penting yang mempengaruhi terjadinya robekan pipih yang disebabkan oleh keretakan dingin di dekat zona yang terkena dampak panas.
Karena robekan pipih mempunyai dampak yang besar dan bahayanya sangat serius, sensitivitas baja terhadap robekan pipih perlu dinilai sebelum konstruksi.
Metode evaluasi yang umum digunakan meliputi penyusutan luas tarik arah Z dan metode tegangan kritis arah Z pin. Untuk mencegah robekan pipih, penyusutan area tidak boleh kurang dari 15%. Secara umum, diharapkan menjadi 15~20%. Ketika 25%, ketahanan sobek pipih dianggap sangat baik.
Untuk mencegah robeknya pipih, tindakan harus diambil terutama dari aspek-aspek berikut:
(1) Baja halus
Metode desulfurisasi awal besi cair dan degassing vakum dapat digunakan secara luas untuk melebur baja belerang ultra rendah dengan kandungan belerang hanya 0.003~0,005%, dan penyusutan bagiannya (Z arah) bisa mencapai 23~25%.
(2) Mengontrol bentuk inklusi sulfida
Ini mengubah MnS menjadi sulfida dari unsur lain, sehingga sulit untuk memanjang selama pengerolan panas, sehingga mengurangi anisotropi. Saat ini unsur aditif yang banyak digunakan adalah kalsium dan unsur tanah jarang. Baja yang diolah seperti di atas dapat menghasilkan pelat baja tahan sobek pipih dengan penyusutan luas arah Z sebesar 50 hingga 70%.
(3) Dari sudut pandang pencegahan robeknya pelat, proses desain dan konstruksi terutama bertujuan untuk menghindari tegangan arah Z dan konsentrasi tegangan. Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
1) Pengelasan unilateral harus dihindari sebisa mungkin. Penggunaan las bilateral dapat mengurangi kondisi tegangan pada zona akar las dan mencegah konsentrasi tegangan.
2) Gunakan las fillet simetris dengan jumlah pengelasan yang sedikit daripada las penetrasi penuh dengan jumlah pengelasan yang banyak untuk menghindari tegangan yang berlebihan.
3) Sebuah kemiringan harus dibuat pada sisi yang menanggung tegangan arah Z.
4) Untuk sambungan berbentuk T, lapisan bahan las berkekuatan rendah dapat dilas terlebih dahulu pada pelat horizontal untuk mencegah retaknya akar las dan juga mengurangi ketegangan las.
5) Untuk mencegah robekan pipih yang disebabkan oleh keretakan dingin, beberapa tindakan untuk mencegah keretakan dingin harus dilakukan semaksimal mungkin, seperti mengurangi jumlah hidrogen, meningkatkan pemanasan awal secara tepat, mengendalikan suhu antar lapisan, dll.
