इस्पात, पेट्रोकेमिकल, जहाज और विद्युत ऊर्जा उद्योगों के विकास के साथ, वेल्डेड संरचनाएं बड़े पैमाने, बड़ी क्षमता और उच्च मापदंडों की दिशा में विकसित होती हैं, और कुछ अभी भी कम तापमान, क्रायोजेनिक, संक्षारक मीडिया और अन्य वातावरण में काम कर रही हैं।
इसलिए, विभिन्न कम मिश्र धातु उच्च शक्ति वाले स्टील, मध्यम और उच्च मिश्र धातु वाले स्टील, सुपर-शक्ति वाले स्टील और विभिन्न मिश्र धातु सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, इन स्टील ग्रेड और मिश्र धातुओं के आवेदन के साथ, वेल्डिंग उत्पादन में कई नई समस्याएं सामने आती हैं, जिनमें से सबसे आम और सबसे गंभीर वेल्डिंग दरारें हैं।
दरारें कभी वेल्डिंग के दौरान, कभी प्लेसमेंट या ऑपरेशन के दौरान दिखाई देती हैं, और इन्हें विलंबित दरारें कहा जाता है। क्योंकि ऐसी दरारों का निर्माण में पता नहीं लगाया जा सकता है, इसलिए ऐसी दरारों से होने वाला नुकसान और भी गंभीर होता है। वेल्डिंग प्रक्रिया में कई तरह की दरारें उत्पन्न होती हैं। वर्तमान शोध के अनुसार, दरारों की प्रकृति के अनुसार, उन्हें मोटे तौर पर निम्नलिखित पाँच श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:
नंबर 1. हॉट क्रैक
वेल्डिंग के दौरान उच्च तापमान पर गर्म दरारें उत्पन्न होती हैं, इसलिए उन्हें गर्म दरारें कहा जाता है। वेल्डेड धातु की सामग्री के अनुसार, गर्म दरार का आकार, तापमान सीमा और मुख्य कारण भी अलग-अलग होते हैं। इसलिए, गर्म दरार को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: क्रिस्टलीकरण दरार, द्रवीकरण दरार और बहुभुज दरार।
1. क्रिस्टल दरारें
क्रिस्टलीकरण के अंतिम चरण में, कम आयतन वाले यूटेक्टिक द्वारा निर्मित तरल फिल्म कणों के बीच के संबंध को कमजोर कर देती है, तथा तन्यता तनाव के प्रभाव में दरारें उत्पन्न हो जाती हैं।
यह मुख्य रूप से कार्बन स्टील और कम मिश्र धातु वाले स्टील के वेल्ड में अधिक अशुद्धियों (सल्फर, फास्फोरस, लोहा, कार्बन और सिलिकॉन की उच्च सामग्री) और एकल-चरण ऑस्टेनिटिक स्टील, निकल-आधारित मिश्र धातुओं और कुछ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के वेल्ड में होता है। व्यक्तिगत मामलों में, क्रिस्टलीय दरारें गर्मी से प्रभावित क्षेत्र में भी हो सकती हैं।
2. उच्च तापमान द्रवीकरण दरार
वेल्डिंग ऊष्मीय चक्र के चरम तापमान की क्रिया के तहत, ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र में तथा बहु-परत वेल्डिंग की परतों के बीच पुनः गलन होता है, तथा तनाव की क्रिया के तहत दरारें उत्पन्न होती हैं।
यह मुख्य रूप से क्रोमियम और निकल युक्त उच्च शक्ति वाले स्टील, ऑस्टेनिटिक स्टील और कुछ निकल-आधारित मिश्र धातुओं में सीम ज़ोन के पास या बहु-परत वेल्ड के बीच होता है। जब बेस मेटल और वेल्डिंग वायर में सल्फर, फॉस्फोरस और सिलिकॉन कार्बन की मात्रा अधिक होती है, तो द्रवीकरण दरार की प्रवृत्ति काफी बढ़ जाएगी।
3. बहुपक्षीय दरारें
ठोस क्रिस्टलीकरण मोर्चे में, उच्च तापमान और तनाव की क्रिया के तहत, जाली दोष चलते हैं और एकत्रित होकर एक द्वितीयक सीमा बनाते हैं, जो उच्च तापमान पर कम प्लास्टिक अवस्था में होती है, और तनाव की क्रिया के तहत दरारें उत्पन्न होती हैं।
बहुपक्षीय दरारें ज्यादातर शुद्ध धातुओं या एकल-चरण ऑस्टेनिटिक मिश्र धातुओं के वेल्ड में या निकट-वेल्ड क्षेत्र में होती हैं, और वे गर्म दरारों के प्रकार से संबंधित होती हैं।
नंबर 2. दरारों को दोबारा गर्म करें
मोटी-प्लेट वेल्डेड संरचना और कुछ अवक्षेपण-मज़बूती मिश्र धातु तत्वों वाले स्टील के लिए, तनाव से राहत गर्मी उपचार या एक निश्चित तापमान पर सेवा के दौरान वेल्डिंग गर्मी-प्रभावित क्षेत्र के मोटे-दानेदार भागों में होने वाली दरारें रीहीट दरारें कहलाती हैं। रीहीट दरारें ज़्यादातर कम-मिश्र धातु उच्च-शक्ति वाले स्टील, पर्लाइटिक गर्मी-प्रतिरोधी स्टील, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और कुछ निकल-आधारित मिश्र धातुओं के वेल्डिंग गर्मी-प्रभावित क्षेत्र के मोटे-दानेदार भागों में होती हैं।
नंबर 4. ठंडी दरारें
कोल्ड क्रैक वेल्डिंग में उत्पन्न होने वाली एक सामान्य प्रकार की दरार है, जो वेल्डिंग के बाद तापमान को कम तापमान पर ठंडा करने पर उत्पन्न होती है। कोल्ड क्रैक मुख्य रूप से कम मिश्र धातु वाले स्टील, मध्यम मिश्र धातु वाले स्टील, मध्यम कार्बन और उच्च कार्बन स्टील के वेल्डिंग ताप प्रभावित क्षेत्र में होते हैं। व्यक्तिगत मामलों में, जैसे कि अल्ट्रा-हाई-स्ट्रेंथ स्टील या कुछ टाइटेनियम मिश्र धातुओं की वेल्डिंग करते समय, वेल्ड धातु पर भी कोल्ड क्रैक दिखाई देते हैं।
वेल्ड किए जाने वाले विभिन्न स्टील प्रकारों और संरचनाओं के अनुसार, विभिन्न प्रकार की ठंडी दरारें भी होती हैं, जिन्हें मोटे तौर पर निम्नलिखित तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:
1. विलंबित दरार
यह ठंडी दरार का एक सामान्य रूप है, मुख्य विशेषता यह है कि यह वेल्डिंग के तुरंत बाद दिखाई नहीं देती है, लेकिन इसकी एक सामान्य ऊष्मायन अवधि होती है, और यह कठोर संरचना, हाइड्रोजन और संयम तनाव की संयुक्त कार्रवाई के तहत उत्पन्न विलंबित विशेषताओं वाली दरार है।
2. दरारें बुझाना
इस तरह की दरार मूल रूप से विलंबित नहीं होती है, यह वेल्डिंग के तुरंत बाद पाई जाती है, कभी-कभी यह वेल्ड में होती है, कभी-कभी यह गर्मी प्रभावित क्षेत्र में होती है।
मुख्य रूप से एक कठोर संरचना होती है, वेल्डिंग तनाव की क्रिया के तहत दरारें उत्पन्न होती हैं।
3. कम प्लास्टिक भंगुरता दरार
कम प्लास्टिसिटी वाली कुछ सामग्रियों के लिए, जब कम तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो सिकुड़न बल के कारण होने वाला तनाव सामग्री के प्लास्टिक रिजर्व या सामग्री के भंगुर होने के कारण होने वाली दरारों से अधिक हो जाता है। क्योंकि यह कम तापमान पर उत्पन्न होता है, यह भी ठंडी दरार का दूसरा रूप है, लेकिन इसमें कोई देरी की घटना नहीं होती है।
नंबर 4. लेमिनर टियरिंग
बड़े तेल उत्पादन प्लेटफार्मों और मोटी दीवार वाले दबाव वाहिकाओं की विनिर्माण प्रक्रिया में, रोलिंग दिशा के समानांतर चरण दरारें कभी-कभी दिखाई देती हैं, जिन्हें लेमिनर फाड़ कहा जाता है।
मुख्य रूप से स्टील प्लेट के अंदर परतदार समावेशन (रोलिंग दिशा के साथ) के अस्तित्व के कारण, और वेल्डिंग के दौरान उत्पन्न रोलिंग दिशा के लंबवत तनाव के कारण, आग से दूर गर्मी प्रभावित क्षेत्र में एक "चरणबद्ध" परतदार आकार बन जाता है।
नं. 5. तनाव संक्षारण दरार
कुछ वेल्डेड संरचनाओं (जैसे बर्तन और पाइप) में विलंबित दरारें संक्षारक माध्यम और तनाव की संयुक्त क्रिया के कारण उत्पन्न होती हैं।
तनाव संक्षारण दरार को प्रभावित करने वाले कारकों में संरचना की सामग्री, संक्षारक माध्यम का प्रकार, संरचना का आकार, विनिर्माण और वेल्डिंग प्रक्रिया, वेल्डिंग सामग्री और तनाव राहत की डिग्री शामिल हैं। तनाव संक्षारण सेवा के दौरान होता है।
