耐磨鋼板焊接裂紋的種類(lèi)和基本特征的分析

隨著(zhù)鋼鐵、石油化工、艦船和電力等工業(yè)的發(fā)展,在焊接結構方面都趨向大型化、大容量和高參數的方向發(fā)展,有的還在低溫、深冷、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境下工作。

因此,各種低合金高強鋼,中、高合金鋼、超強鋼,以及各種合金材料的應用日益廣泛。但是隨著(zhù)這些鋼種和合金的應用,在焊接生產(chǎn)上帶來(lái)許多新的問(wèn)題,其中較為普遍而又十份嚴重的就是焊接裂紋。裂紋有時(shí)出現在焊接過(guò)程中,也有時(shí)出現在放置或運行過(guò)程中,及所謂延遲裂紋。因為這種裂紋在制造中無(wú)法檢測,所以這種裂紋的危害性更為嚴重。焊接過(guò)程中所產(chǎn)生的裂紋有多種多樣,按產(chǎn)生裂紋的本質(zhì)來(lái)分,耐磨鋼板的焊接裂紋大體上可分為以下五大類(lèi):

一、 熱裂紋
熱裂紋是在焊接時(shí)高溫下產(chǎn)生的,故稱(chēng)熱裂紋。根據耐磨鋼板的成分不同,所產(chǎn)生熱裂紋的形態(tài)、溫度區和主要原因也各不同,因此又把熱裂紋分為結晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋等三類(lèi)。

1、結晶裂紋
在結晶后期,由于低容共晶形成的液態(tài)薄膜消弱了晶粒間的聯(lián)結,在拉伸應力作用下發(fā)生開(kāi)裂。
主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中(含硫、磷、鐵、碳、硅偏高)和單相奧氏體鋼、鎳基合金以及某些鋁合金的焊縫中。個(gè)別情況下,結晶裂紋也能在熱影響區產(chǎn)生。

2、高溫液化裂紋
在焊接熱循環(huán)峰值溫度的作用下,在熱影響區和多層焊的層間發(fā)生重熔,在應力作用下產(chǎn)生的裂紋。
主要發(fā)生在含有鉻鎳的高強鋼、奧氏體鋼、以及某些鎳基合金的近縫區或多層焊層間部位。母材和焊絲中硫、磷、硅碳偏高時(shí),液化裂紋的傾向將顯著(zhù)增高。

高溫液化裂紋

3、多邊化裂紋
已凝固的結晶前沿,在高溫和應力的作用下,晶格缺陷發(fā)生移動(dòng)和聚集,形成二次邊界,它在高溫處于低塑性狀態(tài),在應力作用下產(chǎn)生的裂紋。多邊化裂紋多發(fā)生在純金屬或單相奧氏體合金的焊縫中或近縫區,它是屬于熱裂紋的類(lèi)型。

二、再熱裂紋
厚板焊接結構,并含有某些沉淀強化合金元素的鋼材,在進(jìn)行消除應力熱處理或在一定溫度下服役的過(guò)程中,在焊接熱影響區粗晶部位發(fā)生的裂紋稱(chēng)為再熱裂紋。再熱裂紋多發(fā)生在低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼和某些鎳基合金的焊接熱影響區粗晶部位。

三、冷裂紋
冷裂紋是在焊接中產(chǎn)生的較為普遍的一種裂紋,它是在焊后冷至較低溫度下產(chǎn)生的。冷裂紋主要產(chǎn)生在低合金鋼、中合金鋼、中碳和高碳鋼的焊接熱影響區。個(gè)別情況下,如焊接超高強度鋼或某些鈦合金時(shí),冷裂紋也出現在焊縫金屬上。

冷裂紋

根據被焊鋼種和結構的不同,冷裂紋也有不同的類(lèi)別,大致可分為以下三類(lèi):
1、延遲裂紋
它是冷裂紋中的一種普遍形態(tài),主要特點(diǎn)是不在焊后立即出現,而是有一般孕育期,在淬硬組織、氫和拘束應力的共同作用下而產(chǎn)生的具有延遲特征的裂紋。

2、淬火裂紋
這種裂紋基本上沒(méi)有延遲現象,焊后立即發(fā)現,有時(shí)發(fā)生在焊縫上,有時(shí)出現在熱影響區。主要是有淬硬組織,在焊接應力作用下產(chǎn)生的裂紋。

3、低塑性脆化裂紋
某些塑性較低的材料,冷至低溫時(shí),由于收縮力而引起應變超過(guò)了材質(zhì)本身所具有的塑性?xún)浠虿馁|(zhì)變脆而產(chǎn)生的裂紋。由于是在較低的溫度下產(chǎn)生的,所以也是屬于冷裂紋的另一形態(tài),但無(wú)延遲現象。

四、層狀撕裂
大型采油平臺和厚壁壓力容器的制造過(guò)程中,有時(shí)出現平行于軋制方向的階梯裂紋,所謂層狀撕裂。

主要是由于鋼板的內部存在有分層夾雜物(沿軋制方向),在焊接時(shí)產(chǎn)生的垂直于軋制方向的應力,致使在熱影響區火稍遠的地方,產(chǎn)生“臺階”式層狀撕裂。

五、應力腐蝕裂紋
某些焊接結構(如容器和管道),在腐蝕介質(zhì)和應力的共同作用下產(chǎn)生的延遲裂紋。影響應力腐蝕裂紋的因素有結構的材質(zhì),腐蝕介質(zhì)的種類(lèi)、結構的形態(tài)、制造和焊接工藝、焊接材料,以及消除應力的程度等。應力腐蝕是在服役過(guò)程中產(chǎn)生的。

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