Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 32. 9 september 1952 - Sprödbrott i mjuka kolstål, av Cyrill Schaub
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
16 september 1952
■ 717
Sprödbrott i mjuka kolstål
Civilingenjör Cyrill Schaub, Fagersta
621.791 : 669.127.5
Risken för sprödbrott i svetsade konstruktioner
tillverkade av mjuka kolstål är ett problem av vital betydelse för
svetsteknikens framtida utveckling. Om inte detta problem
löses på ett både tekniskt och ekonomiskt tillfredsställande
sätt inom en snar framtid föreligger möjlighet att
utvecklingen blir hämmad.
Sammanfattas de erfarenheter som gjorts under de
senaste tio åren kan vi uppdela de för sprödbrottrisken
bestämmande faktorer i tre grupper: konstruktionens
utformning och tillverkning, konstruktionens driftbetingelser
(arbetstemperatur och belastningskarakteristik),
materialets känslighet för svetsning samt benägenhet för
sprödbrott.
Konstruktionens utformning och tillverkning
För att minska risken för sprödbrott bör konstruktionen
utformas så att minsta möjliga anvisningsverkan erhålles
i konstruktionens olika delar. Tvära sektionsförändringar
och skarpa hörn bör undvikas; i stället bör konstruktionen
utformas med mjukast möjliga övergång. Vid själva
tillverkningen bör höga och onödiga krympspänningar
undvikas; i annat fall bör de avlägsnas eller mildras genom
värmebehandling eller på annat sätt. Behandlingen kan i
vissa fall utföras lokalt.
Konstruktionens driftbetingelser
Låga arbetstemperaturer ökar risken för sprödbrott hos
alla perlitiska och ferritiska grundmaterial. Detsamma
gäller belastningskarakteristiker som innehåller höga,
kortvariga, dvs. dynamiska belastningsspetsar. Även
utmatt-ningspåkänningar under tillräckligt lång tid och av
tillräckligt hög nivå gynnar uppkomsten av spröda brott. Både
arbetstemperatur och belastningskarakteristik är i regel
givna hos en viss konstruktion, så att konstruktören endast
genom val av lämpligt grundmaterial har möjlighet att söka
behärska risken för sprödbrott.
Materialets känslighet för svetsning
och benägenhet för sprödbrott
Grundmaterialets känslighet för svetsning beror på två
faktorer:
halten av legeringsämnen som ökar materialets
omvandlingströghet, dvs. härdbarhet, såsom C, Mn samt resthalter
av Cu, Cr, Ni m.m. Vid den efter svetsning inträdande
snabba avsvalningen kan, beroende på ovannämnda ämnen,
martensitbildning och eventuellt sprickbildning inträda i
svetsens närhet. Vid närvaro av väte i ljusbågsatmosfaren
blir risken för sprickor större på grund av den stora
skillnaden i löslighet för väte i austenit och martensit eller
ferrit;
halten av vissa föroreningselement såsom S m.fl. kan
framkalla porer och varmsprickor i svetsgodset under svetsens
krympning vid svalningen. Dessa sprickor bildas vid höga
temperaturer.
Sprickbildningen medför lokala skarpa anvisningar i
svetsen eller dess närhet och kan därmed tjänstgöra
såsom utgångspunkt för ett sprött brott.
Vid mjuka kolstål avsedda för svetsning brukar man
begränsa kolhalten till ca 0,20 °/o och reglera
hållfasthetsnivån med Mn-halten samtidigt som S-halten maximeras
till 0,05 %. Vid stål av typen St 52 med 0,20 °/o C och
1,10 Vo M har man dock i Sverige under ogynnsamma
betingelser kunnat konstatera sprickbildningar efter svets-
Rapport till Fjärde Internationella Mekankongrcsseiii Stockholm 1952.
ning. På grund av detta speciella materials obenägenhet
för sprödbrott har några dylika dock ej inträffat.
Grundmaterialets benägenhet för sprödbrott bör man
hålla strängt isär från ovan nämnda känslighet för
svetsning, då den väsentligen beror på ferritens, dvs. a-järnets,
fysikaliska egenskaper, och således även uppträder hos
material med mycket låga halter av ovannämnda
legerings- och föroreningsämnen.
a-järnet har som bekant egenskapen att vid belastning
till brott uppvisa två skilda brottkaraktärer, antingen ett
segt brott efter avsevärd deformation eller ett sprött brott
efter en obetydlig deformation. Vid det sega brottet är
energiabsorptionen stor, vid det spröda brottet däremot
mycket låg. Låga temperaturer och höga
deformations-hastigheter gynnar uppkomsten av det spröda brottet, och
omvänt.
För undersökning av denna för æ-järnet karakteristiska
egenskap har under årens lopp ett otal provningsmetoder
föreslagits. Speciellt under och efter kriget har bl.a. i USA
en rad provningsmetoder lanserats. Bland de i Europa
föreslagna kan vi här nämna Tippers anvisningsförsedda
dragprovstav och Schnadts slagprovningsstavar med olika
anvisningsradier.
Det gemensamma draget hos dessa olika teknologiska
provningsmetoder för undersökning av ett givet materials
benägenhet för sprödbrott är att en anvisningsförsedd
standardiserad provkropp bringas till brott genom en
långsamt respektive snabbt växande belastning.
Energiabsorptionen, brottlasten, deformationen eller brottytans
utseende registreras därvid som funktion av
provningstemperaturen, i ett fall — Kuntze-provet — som funktion av
belastningshastigheten vid konstant provningstemperatur.
Det visar sig därvid att under en viss provningstemperatur
är brottet av övervägande spröd, dvs. deformationslös
natur med mycket liten energiabsorption. Denna temperatur,
som man kan beteckna såsom omslagstemperatur, är vid
ett och samma material starkt beroende av den valda
provkroppens form och dimension samt den använda
belastningshastigheten.
Erfarenheten visar vidare, att ett visst
provningsförfarande klassar olika material i en viss ordningsföljd med
avseende på denna omslagstemperatur, varvid
ordningsföljden enligt hittills i Sverige och även i utlandet utförda
undersökningar är oberoende av den valda
provningsmetoden. Smärre omkastningar i ordningsföljden, som i
sällsynta fall konstaterats, har kunnat återföras till antingen
bristande noggrannhet hos värdena (för litet antal prov
per temperaturområde inom omslagsområdet sprött—segt
brott), eller mindre skiljaktigheter i provuttagningen.
Erfarenheten visar vidare, att omslagstemperaturen,
erhållen genom användning av ett teknologiskt prov, ej
direkt kan identifieras med den lägsta temperatur vid vilken
materialet i praktisk drift kan användas utan risk för
sprödbrott. Slutligen kan konstateras, att de teknologiska
proven ej ger konstruktören några som helst i
beräkningarna användbara storheter och data. Sambandet mellan
provningsresultaten och materialets driftegenskaper kan
på sin höjd förväntas vara statistiskt-korrelativt.
De fall av sprödbrott, som beskrivits i litteraturen, tycks
tyda på att konstruktionen ofta utan någon närmare
preci-serbar orsak plötsligt bryter samman. Hela
händelseförloppet tyder enligt vår uppfattning på att det här är frågan
om ett stabilitetsproblem. Det är då i princip olämpligt att,
såsom vid de tidigare föreslagna provningsmetoderna,
sammankoppla brottets uppkomst med en belastningsstegring.
Om så sker blir processen i detalj fullständigt
okontrollerbar, så att provningsmetoden automatiskt antar en
teknologisk karaktär.
Om man däremot, till skillnad från de tidigare föreslagna
metoderna, studerar de betingelser vid vilka ett sprödbrott
fortplantar sig i ett givet material, blir bilden strax
avsevärt klarare. Ett första förslag i denna riktning har
givits av T S Robertson vid Naval Construction Research
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
