裂紋是焊接結(jié)構(gòu)中最危險(xiǎn)的一種缺陷,不但會(huì)使產(chǎn)品報(bào)廢,甚至可能引起嚴(yán)重的事故。不銹鋼焊管裂紋按其產(chǎn)生的溫度和時(shí)間的不同可分為冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋;按其產(chǎn)生的部位不同可分為縱裂紋、橫裂紋、焊根裂紋、弧坑裂紋、熔合線裂紋及熱影響區(qū)裂紋等。
一、熱裂紋
焊接過(guò)程中,焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)間所產(chǎn)生的焊接裂紋稱為熱裂紋。它是一種不允許存在的危險(xiǎn)焊接缺陷。根據(jù)焊管熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)理、溫度區(qū)間和形態(tài),熱裂紋又可分成結(jié)晶裂紋、高溫液化裂紋和高溫低塑性裂紋。
產(chǎn)生原因:主要是熔池金屬中的低熔點(diǎn)共晶物和雜質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中,形成嚴(yán)重的晶內(nèi)和晶間偏析,同時(shí)在焊接應(yīng)力作用下.沿著晶界被拉開(kāi),形成熱裂紋。熱裂紋一般多發(fā)生在奧氏體不銹鋼、鎳合金和鋁合金中。低碳鋼焊接時(shí)一般不易產(chǎn)生熱裂紋,但隨著鋼的含碳量增高,熱裂傾向也增大。
防止措施:嚴(yán)格地控制不銹鋼焊接管及焊接材料的硫、磷等有害雜質(zhì)的含量,降低熱裂紋的敏感性;調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分,改善焊縫組織,細(xì)化晶粒,提高塑性,減少或分散偏析程度;采用堿性焊接材料,降低焊縫中雜質(zhì)的含量,改善偏析程度;選擇合適的焊接工藝參數(shù),適當(dāng)?shù)靥岣吆缚p成形系數(shù),采用多層多道排焊法;斷弧時(shí)采用與母材相同的引出板,或逐漸滅弧,并填滿弧坑,避免在弧坑處產(chǎn)生熱裂紋。
二、冷裂紋
焊接接頭冷卻到較低溫度下(對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)在M。溫度以下)產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋可在焊后立即出現(xiàn),也有可能經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng)時(shí)間)才出現(xiàn),這種裂紋又稱延遲裂紋,它是冷裂紋中比較普遍的一種形態(tài),具有更大的危險(xiǎn)性。
產(chǎn)生原因:馬氏體轉(zhuǎn)變而形成的淬硬組織、拘束度大而形成的焊接殘余應(yīng)力和殘留在焊縫中的氫是產(chǎn)生冷裂紋的三大要素。
防止措施:選用低氫型焊接材料,使用前嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行烘焙;焊前清除焊件上的油污、水分,減少焊縫中氫的含量;選擇合理的焊接工藝參數(shù)和熱輸入,減少焊縫的淬硬傾向;焊后立即進(jìn)行消氫處理,使氫從焊接接頭中逸出;對(duì)于淬硬傾向高的不銹鋼焊接管,焊前預(yù)熱、焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理,改善接頭的組織和性能;采用降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施。
三、再熱裂紋
焊后,不銹鋼焊接管在一定溫度范圍內(nèi)再次加熱(消除應(yīng)力熱處理或其他加熱過(guò)程)而產(chǎn)生的裂紋叫做再熱裂紋。
產(chǎn)生原因:再熱裂紋一般發(fā)生在含釩、鉻、鉬、硼等合金元素的低合金高強(qiáng)度鋼、珠光體耐熱鋼及不銹鋼中,經(jīng)受一次焊接熱循環(huán)后,再加熱到敏感區(qū)域(550~ 650℃)而產(chǎn)生的。裂紋大多起源于焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。再熱裂紋大多數(shù)產(chǎn)生于不銹鋼焊接管和應(yīng)力集中處,多層焊時(shí)有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生再熱裂紋。
防止措施:在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,選擇低強(qiáng)度的焊接材料,使焊縫強(qiáng)度低于母材,應(yīng)力在焊縫中松弛,避免熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋;盡量減少焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中;控制焊管焊接熱輸入,合理地選擇預(yù)熱和熱處理溫度,盡可能地避開(kāi)敏感區(qū)。
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