Współczynnik intensywności naprężeń
Współczynnik intensywności naprężenia K opisuje koncentrację naprężeń na wierzchołku pęknięcia. Zależy od naprężenia rozciągającego, długości pęknięcia i geometrii elementu. Gdy K przekracza wartość krytyczną K_IC, pęknięcie rozprzestrzenia się gwałtownie.
Fizykochemiczny mechanizm działania
Na wierzchołku pęknięcia naprężenia ulegają koncentracji. Teoretycznie naprężenie jest tam nieskończenie duże. Współczynnik intensywności naprężenia K określa siłę tej koncentracji. K oblicza się z naprężenia nominalnego, długości pęknięcia i współczynnika kształtu. Jednostką jest MPa·√m. Każdy materiał wytrzymuje do pewnej wartości krytycznej K_IC. Gdy K jest mniejsze niż K_IC, pęknięcie pozostaje stabilne lub rośnie powoli. Gdy K przekracza K_IC, pęknięcie rozprzestrzenia się skokowo.
Znaczenie metalurgiczne i ryzyko przy spawaniu
Spoiny często zawierają małe pęknięcia lub rysy. Dodatkowo naprężenia spawalnicze generują wysokie naprężenia rozciągające. Oba czynniki zwiększają współczynnik intensywności naprężenia K. W strefie wpływu ciepła może powstać martenzyt. Martenzyt ma niską odporność na pękanie K_IC. Wtedy już małe pęknięcie może spowodować przekroczenie K_IC. Pęknięcie rośnie krucho i bez ostrzeżenia. Wodór w spoinie dodatkowo zwiększa to ryzyko.
Praktyka warsztatowa i instrukcje
Unikaj pęknięć przez staranne przygotowanie złącza i dobór odpowiednich materiałów dodatkowych. Przestrzegaj zalecanej temperatury podgrzewania wstępnego. To spowalnia chłodzenie i zapobiega tworzeniu się twardego martenzytu. Zmniejsz naprężenia spawalnicze przez odpowiednią kolejność spawania lub wyżarzanie odprężające. Jeśli po spawaniu znajdziesz pęknięcie, zmierz jego długość i oceń metodą mechaniki pękania. Gdy K przekroczy dopuszczalną wartość, pęknięcie należy całkowicie usunąć i przyspawać ponownie.