文档介绍：球罐焊接冷裂纹现状及其防治
摘要
分析了球罐焊接冷裂纹产生的机理,提出了在球罐施工中防止冷裂纹产生的具体措施,经现场施工验证,该措施较好地解决问题,保证了球罐的制造质量。
关键词:球罐;焊接;冷裂纹;预防措施
一、
前言: 球罐一般是用不来储存易易爆甚至有毒的介质,一旦发生破坏其后果是极其严重的。根据大量的统计表明,球罐的破裂多数源于焊缝及其热影响区,而焊缝及其热影响区发生破裂在于冷裂纹,因此,防止冷裂纹产生是球罐建造质量的关键。
二、
题目:球罐焊接冷裂纹现状及其防治
首先来说一下焊接冷裂纹的现状。我国焊接冷裂纹的研究现状焊接冷裂纹是焊接接头冷却到温度较低的条件下产生的一种裂纹,在低合金高强度钢焊接结构的焊接裂纹中,占有较大的比例。多数的焊接冷裂纹,其萌生与扩展有时间延迟的特性,称为延迟裂纹,这给裂纹的检测与防止,带来较大的复杂性,也给产品的安全使用带来很大的危害性。近十年来,我国许多大型的低合金高强度钢与超高强度钢的焊接结构,由于存在焊接冷裂纹,致使有的产品返修、降级使用或报废,有的产品则因没有检测到裂纹的存在,致使产品在运行中造成低应力破坏。
然后了解一下裂纹的分类:裂纹影响焊接件的安全使用,是一种非常危险的工艺缺陷。焊接裂纹不仅发生于焊接过程中,有的还有一定潜伏期,有的则产生于焊后的再次加热过程中。焊接裂纹根据其部位、尺寸、形成原因和机理的不同,可以有不同的分类方法。按裂纹形成的条件,可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。
I热裂纹
多产生于接近固相线的高温下,有沿晶界分布的特征;但有时也能在低于固相线的温度下,沿“多边形化边界”形成。热裂纹通常多产生于焊缝金属内,但也可能形成在焊接熔合线附近的被焊金属(母材)内。按其形成过程的特点,又可分为下述三种情况。
II结晶裂纹
产生于焊缝金属结晶过程末期的“脆性温度”区间,此时晶粒间存在着薄的液相层,因而金属塑性极低,由冷却的不均匀收缩而产生的拉伸变形超过了允许值时,即沿晶界液层开裂。消除结晶裂纹的主要冶金措施为通过调整成分,细化晶粒,严格控制形成低熔点共晶的杂质元素等,以达到提高材料在脆性温度区间的塑性;此外,从设计和工艺上尽量减少在该温度区间的内部拉伸变形。
液化裂纹
主要产生于焊缝熔合线附近的母材中,有时也产生于多层焊的先施焊的焊道内。形成原因是由于在焊接热的作用下,焊缝熔合线外侧金属内产生沿晶界的局部熔化,以及在随后冷却收缩时引起的沿晶界液化层开裂。造成这种裂纹的情况有二:一是材料晶粒边界有较多的低熔点物质;另一种是由于迅速加热,使某些金属化合物分解而又来不及扩散,致局部晶界出现一些合金元素的富集甚至达到共晶成分。防止这类裂纹的原则为严格控制杂质含量,合理选用焊接材料,尽量减少焊接热的作用
。
III多边化裂纹
是在低于固相线温度下形成的。其特点是沿“多边形化边界”分布,与一次结晶晶界无明显关系;易产生于单相奥氏体金属中。这种现象可解释为由于焊接的高温过热和不平衡的结晶条件,使晶体内形成大量的空位和位错,在一定的温度、应力作用下排列成亚晶界(多边形化晶界),当此晶界与有害杂质富集区重合时,往往形成微裂纹。消除此种缺陷的方法是加入可以提高多边形化激活能的合金元素,如在Ni-Cr合金中加入W、Mo、Ta等;另一方面是减少焊接时过热和焊接应力。
冷裂纹
根据引起的主要原因可分为淬火裂纹、氢致延迟裂纹和变形裂纹。
淬火裂纹
产生在钢的马氏体转变点(Ms)附近(见过冷奥氏体转变图)或在200℃以下的裂纹,主要发生于中、高碳钢,低合金高强度钢以及钛合金等,主要产生部位在热影响区以及焊缝金属内。裂纹走向为沿晶或穿晶。形成冷裂纹的主要因素有:①金属的含氢量偏高;②脆性组织或对氢脆敏感的组织;③焊接拘束应力(或应变)。
IV氢致延迟裂纹
焊接过程中溶于焊缝金属内的氢向热影响区扩散、偏聚,特别是在容易启裂的三轴拉应力集中区富集,引起氢脆,即降低金属在启裂位置(或裂纹前端)的临界应力,当此处的局部应力超过此临界应力时,就造成开裂。这种裂纹的形成有明显的时间延迟的特征,其原因在于氢扩散富集需要时间(孕育期)。产生此种裂纹的条件是存在着氢和对氢敏感的组织,同时又有较大的拘束应力。因此,它常产生在严重应力集中的焊件根部和缝边,以及过热区。防止的措施包括:①降低焊缝中的含氢量,例如采用低氢焊条,严格烘干焊接材料等;②合理的预热及后热;③选用碳当量较低的原材料;④减小拘束应力,避免应力集中。
V变形裂纹
这种裂纹的形成不一定是因为氢含量偏高,在多层焊或角焊缝产生应变集中的情况下,由于拉伸应变超过了金属塑性变形能力而产生。
再热裂纹
产生于某些低合金高强度钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金焊后的再次高温加热过程