Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) trong quá trình hàn và cắt dễ bị nứt do thay đổi vi cấu trúc và các yếu tố ứng suất. Dưới đây là các nguyên nhân chính được xác định:

Thay đổi luyện kim và cấu trúc vi mô giòn

Tiếp xúc với nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc vi mô của HAZ, thường tạo ra các pha giòn như martensit trong thép9. Các pha này làm giảm độ dẻo và tăng tính nhạy cảm với nứt khi chịu ứng suất8. Trong các hợp kim như niken 718, các vết nứt nóng HAZ hình thành từ sự hóa lỏng của các pha điểm nóng chảy thấp (Laves / NbC) trong các vùng liên đuôi gai trong chu trình nhiệt6.

Ứng suất dư

Hàn tạo ra ứng suất dư do gia nhiệt / làm mát không đều, kết hợp với tải trọng bên ngoài để vượt quá cường độ chảy của vật liệu. Sự tập trung ứng suất này trở nên trầm trọng hơn do các khuyết tật mối hàn như vết cắt hoặc tạp chất xỉ54. Trong một trường hợp, ứng suất dư góp phần tạo ra bốn vết nứt trước khi đứt gãy kéo dài 33,7% chu vi của đường ống1.

Giòn hydro

Hydro khuếch tán từ độ ẩm trong vật tư tiêu hao hàn di chuyển đến các vùng tập trung ứng suất, gây ra hiện tượng nứt lạnh chậm (thường là vài giờ / ngày sau khi hàn). Điều này đặc biệt có vấn đề ở thép cường độ cao có độ dẻo thấp59. Làm nóng sơ bộ và điện cực hydro thấp giảm thiểu rủi ro này5.

Hệ số nhiệt

• Làm mát nhanh thúc đẩy các cấu trúc vi mô giòn59

• Nhiệt đầu vào cao làm giãn nở HAZ, làm tăng quá trình oxy hóa và ứng suất nhiệt7

• Các đặc tính vật liệu như khả năng khuếch tán nhiệt thấp (phổ biến trong thép không gỉ) kéo dài khả năng giữ nhiệt, mở rộng HAZ