Воднева крихкість металу шва і наплавленого металу має мно-го спільного з водневої крихкістю стали. Воднева крихкість стали має ряд особливостей і різновидів, пов'язаних з умовами експлуатації кон-трукцій. Залежно від умов насичення стали воднем воднева крихкість може проявлятися по-різному.
Дослідами встановлено, що зі збільшенням вмісту водню в нап-лавленном металі зменшується його схильність до пластичної деформації. На рис. 46 показано зміна виду діаграми розтягування зразка Гагаріна діаметром 6 мм для наплавленого металу типу 06X1НЗМ при збільшенні со-тримання дифузійного водню від нуля до 2,5. 3,0 см 3/100 г.
Малюнок 46 - Зміна виду діаграми розтягування для наплавленого металу типу 06Х1НЗМ в залежності від вмісту дифузного водню (см3 / 100 г): 1-НВВ = 0; 2 - НСП = 1,0. 1,5; 3 - НСП = 2,5. 3,0
Зразки випробовувалися через 2-3 години після зварювання. Як видно з рис. 46, зі збільшенням вмісту водню криві розтягування збігаються і розрив відбувається на більш ранній стадії деформування при меншій пластичної деформації.
На ріс.47 показано зміна виду діаграми статичного вигину для наплавленого металу типу 10ХН2М в залежності від вмісту дифузії-ційного водню, W 650/550 = 3,6 / ° С. Зразки випробовувалися через 1 годину після зварювання. Як видно з ріс.47, при зміні вмісту водню від 1,0 до 7,3 см 3/100 г початкові ділянки діаграми згину збігаються, а руйнування про-виходить на більш ранній стадії деформування.
Малюнок 47 - Зміна виду діаграми статичного вигину для наплавленого металу типу 10ХН2М в залежності від вмісту дифузного
водню (см3 / 100 г): 1-7, 3; 2 - 5,2; 3 - 3,6; 4 - 1,5; 5 - 1,0
Як показали проведені дослідження, крихкість металу шва або нап-лавленного металу, в основному, викликається дифузним воднем (табл. 20).
Остаточний водень в тих кількостях, в яких він зазвичай знаходиться в наплавленого металу, практично не впливає на властивості наплав- леного металу. Природно постає питання, чому дифузний водень чинить такий великий вплив і який механізм його охрупчивания? Для того щоб зрозуміти механізм охрупчивания під дією дифузійного по-огрядний, необхідно уявити собі, в якій формі він знаходиться в наплав-ленном металі. При кімнатній температурі рухливість дифузійного по-огрядний незвично велика в порівнянні з іншими елементами. Як показали про-ведені дослідження, коефіцієнт дифузії водню для наплавленого металу і зони термічного впливу становить близько 10 -5 -10 -7 см 2 / с. Для порівняння коефіцієнт дифузії вуглецю і азоту в залозі при кімнатній температурі становить 2.10 -7 і 8,8.10 -17 см 2 / с відповідно. Такий біль-шую різницю в рухливості дифузійного водню (10-12 порядків) в залозі при кімнатній температурі в порівнянні з атомами інших елементів впровадження можна пояснити тим, що дифузний водень в наплавленого металу і в ЗТВ, очевидно, знаходиться в вигляді протонів.
Механізм охрупчивания наплавленого металу під дією Діффі-Зіон водню, мабуть, полягає у взаємодії протона з зовнішніми електронами атома заліза. В результаті цієї взаємодії послаблюються сі-ли зв'язку між атомами в решітці заліза, яке виражається в зменшенні ефективної поверхневої енергії. Проведені дослідження подтвержда-ють цю точку зору. Зі збільшенням вмісту дифузійного водню в наплавленому металі до 6-8 см 3/100 г різко зменшується (в 10-12 разів) робота зародження тріщини і також досить істотно (в 3-4 рази) зменшується робота поширення тріщини. При цьому також зменшується кіль-кість волокнистої складової в зламі і підвищується критична темпе-ратура крихкості. При зварюванні залишковий водень може також накопичуватися в різних мікропорожнечі металу шва і ЗТВ. У процесі зварювання внаслідок крат-ковременной процесу і в перші хвилини після зварювання тиск молекулярного водню в мікропорах, ймовірно, невеликий і в цей період роль осту-точного (молекулярного) водню в механізмі охрупчивания мала. Однак протягом деякого часу після зварювання тиск молекулярного водо-роду в мікропорах металу шва і ЗТВ підвищується. Величина такого тиску залежить від концентрації дифузійного (розчиненого) водню, темпера-тури, часу після зварювання та інших причин. Тиск молекулярного водо-роду в мікропорах буде посилювати дію силового фактора і тим самим сприятиме утворенню холодних тріщин. Цим і можна пояснити той факт, що освіта холодних тріщин в металі шва і ЗТВ під дією водню відбувається через деякий час після закінчення зварювання.
Висловлюються й інші точки зору на механізм водневої хрупкос-ти стали і металу зварних з'єднань. Проте сам факт, що водень, потрапляючи в метал шва і ЗТВ, викликає тимчасову крихкість його і іноді дово-льно значну, що призводить до утворення тріщин, не викликає Зімніть-ня і є загальновизнаним.
На підставі викладеного основним способом зменшення водневої крихкості є зменшення рівня дифузійного водню в металі шва різними технологічними способами, викладеними вище. Іншим спо-собом зменшення водневої крихкості є зменшення швидкості охолодження, яке дозволяє отримати більш пластичний і менш схильний до водневої крихкості метал шва і ЗТВ, а також підсилює ефект видалення водню з металу в процесі охолодження.
Третім способом є підвищення температури супутнього по-догрева. Підвищення температури до 100. 200 ° С істотно сни-жает водневу крихкість, що викликається дифузійним і молекулярним по-огрядний.
Четвертим способом є проведення відпочинку зварних з'єднань непосредствено після зварювання при підвищеній температурі, в процесі кото-рого видаляється дифузний водень.