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压力容器焊接缺陷--焊接接头裂纹产生

2020-2-11 13:28:24      点击:

大家知道,焊接接头是一个组织不均匀体和力学性能不均匀体。施焊接过程焊接接头熔合线附近,温度在固相和液相之间,冷却后组织属于过热组织、晶粒粗大、化学成份和组织都极不均匀、强度上升、塑生降低。熔合线外侧为“过热区”,此域晶粒粗大,常出现魏氏组织和索氏体,因而韧性显著降低。


过热区外侧为“正火区”,由于加热和冷却发生重结晶过程,得到细化细小均匀的铁素体加珠光体。再外侧是“不安全重结晶去”,加热温度在AC1-AC3之间区域,该区加热时钢中珠光体和部分铁素体转变为晶粒比较细的奥氏体,单仍保留部分铁素体,在冷却时奥氏体转变为细小铁素体和珠光体,而未熔入奥氏体的铁素体不发生转变,晶粒比较粗大,形成结晶颗粒大小均匀组织,并仍保留原始组织中的带状特性。


由于热影响及区熔池的结晶和换热方向刚好相反,也即热影响区至融合线至焊缝为结晶方向,熔合线处最先结晶,熔池中心结晶最慢。使得熔池杂质由熔合线向中心移动,因而熔池中央处易产生夹渣缺陷,而熔合线处由于冷却速度快,易产生裂纹。


焊接腐蚀裂接头可以由于钢材淬硬性产生裂纹,氢扩散产生冷裂纹,再热裂纹,晶间纹,以及由于焊接规范和工人技能因素产生焊接缺陷等。实践证明,裂纹对压力容器产品质量危害最严重。


1)热裂纹


是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象,偏析出的物质多为低熔点的共品和杂质,结晶过程以液态间层存在,由于熔点低,往往最后结晶凝固,凝固后强度也极低。当焊接拉伸应力足够大时,液态间层拉开或凝固后不久被拉断而成裂纹。


2)冷裂纹


是指焊接时在A3的下温度冷却中或冷却至保温以后产生的裂纹。形成裂纹温度低,在马氏体转变范围,即在200-300℃以下,故称冷裂纹。有时焊后几小时或几天后,甚至长时间才出现裂纹,故又称为延迟裂纹。其危害性更大。


冷裂纹往往由于电弧燃烧时空气侵入或药皮物质分解等,氢进入熔池熔于铁水中,因高温时铁水溶解大量氢气,在低温时溶解度大大降低,溶于铁水中氢从铁水中析出,氢扩散聚集到钢中缺陷处,产生局部压力增大,促使钢产生裂纹,所以冷裂纹又称为氢致裂纹。


钢在轧制时内部存在严重层状非金属夹杂物,使厚度方向拉伸塑性很差,在板厚方向存在高拉压力,产生台阶状层状撒裂。


3)再热裂纹


一些含、Cr、Mo、V、B等合金之素的钢材焊后不产生裂纹。在消应力处理时,或在一定温度下长时间使用后,沿热影响区晶界产生裂纹,称再热裂纹,简称SR裂纹。


再热裂纹是由于第一次热后过程中过饱和和固溶的碳化物(主要是Cr、Mo、V的碳化物),在再加热时,再次析出,造成晶内强化,使滑移应变集中原先奥氏体晶界,当晶界塑性应为能力不足以承受松弛应力过程产生的应变时就产生再热裂纹。


这类钢材在600℃附近有一敏感区。超过650℃时敏感性减弱。


4)防止裂纹产生的方法


为了防止裂纹产生,可以限制钢材和焊材S、P含量:调节钢材化学成份;细化焊缝晶粒;提高焊材碱度;改善偏析;控制焊接规范;提高焊缝系数,多层多道焊,采用小线能量;铸件断弧,减少弧坑。


还可以选用低氢碱性焊条,焊条严格烘干,随用随取;选用合理焊接规范;焊后立即消氢;提高钢材质量,减少钢材层状夹杂物;财务降低焊接应力的各种工艺措施。减少残余应力和应力集中;预热机缓冷,焊后热处理。这些办法,只要运用得当都可以收到提高焊接质量,防止缺陷的作用。


至于未焊透,未熔合、夹渣、气孔、焊缝表面缺陷如咬肉,焊缝尺寸等都可以通过无损探伤检查,定出缺陷的位置,采取合理、有效返修工艺,认真操作,也可以达到消除焊缝缺陷,保证产品内在质量目的。

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