Prędkość propagacji pęknięcia
Droga, o jaką pęknięcie rośnie na jeden cykl obciążenia. Pomaga oszacować, jak szybko szczelina rozprzestrzenia się pod obciążeniem dynamicznym aż do zniszczenia.
Fizykochemiczny mechanizm działania
Pęknięcie działa jak ostre karb. Przyłożone naprężenie koncentruje się na wierzchołku pęknięcia. Gdy to lokalne naprężenie przekroczy siły wiązania między atomami, pękają one. Pęknięcie wydłuża się gwałtownie. Energia sprężysta zmagazynowana w elemencie napędza pęknięcie dalej. W materiałach ciągliwych wierzchołek pęknięcia odkształca się plastycznie. To odkształcenie zużywa energię i hamuje pęknięcie. W strukturach kruchych brakuje tego hamulca – pęknięcie rozprzestrzenia się prawie z prędkością dźwięku.
Znaczenie metalurgiczne i zagrożenia podczas spawania
Podczas spawania w strefie wpływu ciepła często powstają twarde, kruche fazy, takie jak martenzyt. Martenzyt ma bardzo niską odporność na pękanie. Pęknięcie rozprzestrzenia się tam niezwykle szybko – często szybciej niż 1000 m/s. Prowadzi to do pęknięć kruchych bez widocznego odkształcenia plastycznego. Naprężenia własne ze spawania dodatkowo zwiększają naprężenie na wierzchołku pęknięcia. Również pęknięcia wodorowe mogą rosnąć z opóźnieniem. Szybkość chłodzenia (t8/5) decyduje, czy powstanie martenzyt. Przy t8/5 poniżej 5 sekund struktura staje się krucha, a prędkość propagacji pęknięcia gwałtownie rośnie.
Praktyka warsztatowa i instrukcje postępowania
Podgrzewanie wstępne do 150–250 °C w zależności od gatunku stali, aby uniknąć tworzenia martenzytu i wydłużyć czas t8/5. Po spawaniu powoli chłodzić (np. w kocu lub piecu) lub przeprowadzić odprężanie w 550–650 °C, aby zredukować naprężenia własne. Unikać ostrych karbów na przejściach spawów – karb może zwiększyć naprężenie na wierzchołku pęknięcia nawet 3–10 razy. Pęknięcia natychmiast całkowicie wyszlifować i przyspawać ponownie. W elementach istotnych dla bezpieczeństwa przeprowadzić badania pęknięć metodą penetracyjną lub ultradźwiękową.