Kruche pękanie stali

Od czasu upowszechnienia spawania jako metody łączenia metali wzrosła znacznie liczba awarii konstrukcji stalowych wskutek kruchych pęknięć nie poprzedzonych większymi odkształceniami plastycznymi, które są charakterystyczne dla stali niskowęglowych. Nagłe kruche pęknięcia stali przy niskim poziomie naprężeń stanowią jeden z ważniejszych i niezupełnie jeszcze wyjaśnionych problemów technicznych, a skłonność do kruchego pękania jest podstawowym kryterium doboru stali.

W zjawisku tym rozróżnia się 2 etapy (program uprawnienia budowlane na komputer). Zainicjowanie kruchego pęknięcia. Powstaje ono w przypadku istnienia ostrego karbu, powodującego silną koncentrację naprężeń. Są to przeważnie małe wady technologiczne, niekiedy również nieciągłości konstrukcyjne. Jak wspomniano, karb powoduje powstanie przestrzennego stanu naprężeń. Równocześnie wskutek procesu spawania u dna karbu
pojawiają się wysokie naprężenia spawalnicze, zazwyczaj rozciągające. Wobec zaistnienia przestrzennego stanu naprężeń zdolność materiału do odkształceń plastycznych w obrębie karbu zostaje znacznie ograniczona, tym bardziej że materiał w tej strefie ma zazwyczaj zmniejszoną ciągliwość i jest zestarzony w wyniku procesów technologicznych, głównie spawania.

Wszystkie te czynniki mogą doprowadzić do zainicjowania pęknięcia, które zazwyczaj bywa zatrzymane przez odkształcenie plastyczne materiału w dalszym sąsiedztwie karbu, gdzie warunki naprężeniowe i własności materiału są korzystniejsze. Badania wykazały, że w wielu konstrukcjach pracujących od lat istnieją pęknięcia, których rozwój zatrzymał się (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Rozwój kruchego pęknięcia. Niektóre z opisanych pęknięć mogą się rozwinąć z dużą szybkością (1000-2000 m/s) i spowodować całkowite zniszczenie elementu. W tej fazie kruchego pękania najważniejszymi czynnikami są: stan naprężeń od obciążeń zewnętrznych (zarówno ich wielkość, jak i szybkość narastania) oraz temperatura eksploatacji (uprawnienia budowlane).

Udarność

Także w tym przypadku wieloosiowy stan naprężeń jest bardziej niebezpieczny od stanu jednoosiowego, ponieważ ogranicza ciągliwość materiału. Podobnie wpływa szybki przyrost naprężeń od obciążeń dynamicznych, nie pozostawiający materiałowi czasu potrzebnego na rozwinięcie się odkształcenia plastycznego (program egzamin ustny). Wpływ temperatury jest decydujący i ujawnia się wyraźnie w zakresie temperatur niższych od tzw. temperatury przejścia materiału w stan kruchości, tj. temperatury, przy której udarność osiąga wartość uznaną za krytyczną.
Oddzielnego omówienia wymaga wpływ grubości materiału, który przejawia się w różny sposób (opinie o programie).

Ze wzrostem grubości maleje stopień przeróbki plastycznej i wzrasta nasilenie segregacji składników stopowych, pogarszając plastyczność stali. Z drugiej strony, zwiększona grubość blachy powoduje zaostrzenie (zwiększenie składowych) przestrzennego stanu naprężeń spowodowanego karbem, co dotyczy również naprężeń własnych. Przy wzroście grubości blach rośnie szybkość odprowadzania ciepła, a więc zwiększa się efekt podhartowania stali przy spawaniu lub cięciu. Wreszcie, wraz z grubością blach zwiększa się w konstrukcji ilość nagromadzonej cnergji sprężystej, która wyzwala się podczas przebiegu pęknięcia. Wszystko to powoduje, że skłonność do kruchego pękania silnie wzrasta wraz z grubością blach, natomiast w blachach cienkich (cieńszych niż ok. 10 mm) występuje wyjątkowo (segregator aktów prawnych).

Kruchy przełom stali cechuje się brakiem przewężenia, krystaliczną powierzchnią i błyszczącym wyglądem. Części przełomu z odkształceniem plastycznym można poznać po widocznym przewężeniu i włóknistej powierzchni o jedwabistym wyglądzie.

Ze względu na skomplikowany charakter zjawiska obecny stan wiedzy o kruchym pękaniu nie pozwala jeszcze na analityczne, rachunkowe ujęcie go przy obliczaniu konstrukcji.
Badania skłonności stali do kruchego pękania przeprowadza się kilkoma metodami (promocja 3 w 1).