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冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接

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冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接

发布日期:2021-05-06 作者: 点击:

    在焊接应力等脆化因素的共同作用下,在压力作用下的管道和管件焊接中,管道焊接接头局部区域金属原子结合力破坏,而产生的新界面产生的间隙,具有尖锐的间隙和长宽比的特点。

    一般来说,它是管道焊接时由于应力,导致焊接不完全而形成的断口状间隙??煞治菹蛄盐?、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊缝根部裂纹、热影响区再热裂纹等。

    焊接裂纹是所有焊接缺陷中严重的。它的存在是导致焊接结构失效的直接因素,特别是在锅炉和压力容器的焊接接头中,因为它的存在可能导致灾难性事故。裂缝较大的特点之一就是膨胀性,在一定的工作条件下会持续“生长”直至断裂。冷裂纹的形成条件简述如下:

    1.1冷裂纹:冷裂纹发生在焊接过程中或焊接后的低温,在钢的马氏体相变温度(即Ms点)附近,或在300 ~ 200以下的温度范围内(或T  <0.5 Tm,Tm为以绝对温度表示的熔点温度),故称为冷裂纹。冷裂纹可分为延迟裂纹、淬火裂纹和低塑性脆化裂纹。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接,热影响区或物理化学中氢积累不均匀的局部区域。裂纹有时沿晶界扩展,有时穿晶。这是由于焊接接头的金相组织、应力状态和氢含量造成的。(如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等。).

    1.1.1压力下管道开口焊接出现裂纹的条件:

    A.管子的焊接接头形成硬化结构。由于钢的硬化倾向,在冷却过程中产生了大量脆性、坚硬、粗大的马氏体,形成很大的内应力。接头硬化倾向:碳的影响是关键。碳和铬含量越多,板越厚,横截面积越大,热输入越小,硬化越严重。

    B.钢材和管道焊缝中扩散的氢较多,氢原子在缺陷(孔洞和位错)处积累(集中)形成氢分子。氢分子的体积大于氢原子的体积,不能继续扩散和不断积累,造成巨大的氢分子压力,甚至达到几万个大气压,使焊接接头开裂。在许多情况下,氢是诱发冷裂纹活跃的因素。

    C.当管道的焊接拉应力和约束应力超过接头的强度极限时,就会发生开裂。钢的冷裂纹倾向主要取决于钢的硬化倾向、焊接接头的含氢量和分布以及接头的约束应力状态。

    1.1.2管道压力口焊接裂纹的原因:

    A.管道钢种的原始硬化倾向主要取决于管道材料的化学成分、厚度、焊接工艺和冷却条件。钢的硬化倾向越大,管道焊接时越容易产生冷裂纹。

    B.氢的作用是导致超高强度钢焊接冷裂纹的重要因素之一,具有延迟的特点。高强度钢焊接接头中氢含量越高,裂纹敏感性越强,越容易产生冷条纹。

    c  .管道焊接接头的应力状态:高强度钢制造的管道出现延迟裂纹的倾向不仅取决于钢的硬化倾向和氢的作用,还取决于焊接接头的应力状态。焊接过程中的主要应力包括不均匀加热和冷却过程中的热应力、金属相变过程中的结构应力以及结构本身的约束条件。

    D.焊接工艺的影响:过多的线能量会造成近缝区域晶粒粗大,降低接头的抗裂性;如果线能量太小,热影响区会硬化,不利于氢气逸出,增加冷裂倾向。焊前预热和焊后热处理的温度不合适,多层焊的熔深不合适。

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