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热裂纹和冷裂纹产生的原因

热裂纹和冷裂纹产生的原因
热裂纹和冷裂纹产生的原因

热裂纹和冷裂纹产生的原因

一、热裂纹的特征

热裂纹常发生在焊缝区,在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹,也有发生在热影响区中,在加热到过热温度时,晶间低熔点杂质发生熔化,产生裂纹,叫液化裂纹。

特征:沿晶界开裂(故又称晶间裂纹),断口表面有氧化色。

(2)热裂纹产生原因:

①晶间存在液态间层

焊缝:存在低熔点杂质偏析} 形成液态间层

热影响区:过热区晶界存在低熔点杂质

②存在焊接拉应力

(3)热裂纹的防止措施:

①限制钢材和焊材的低熔点杂质,如S、P含量。

②控制焊接规范,适当提高焊缝成形系数(即焊道的宽度与计算厚度之比)枣焊缝成形系数太小,易形成中心线偏析,易产生热裂纹。

③调整焊缝化学成分,避免低熔点共晶物;缩小结晶温度范围,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,提高塑性,减少偏析。

④减少焊接拉应力

⑤操作上填满弧坑

二、冷裂纹的形态和特征

焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹,常见冷裂纹形态有三种

冷裂纹形态{ 焊道下裂纹:在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹,常平行于熔合线发展

焊指裂纹:沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹,在热影响内扩展

焊根裂纹:沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹,向焊缝或热影响发展

a-焊道下裂纹;b-焊趾裂纹;c-焊根裂纹

特征:无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。

最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹(即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹------- 因为氢是最活跃的诱发因素,而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间)。(2)延迟裂纹的产生原因

①焊接接头存在淬硬组织,性能脆化。

②扩散氢含量较高,使接头性能脆化,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力。(氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素,故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹)

③存在较大的焊接拉应力

(3)防止延迟裂纹的措施

①选用碱性焊条,减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性

②减少氢来源枣焊材要烘干,接头要清洁(无油、无锈、无水)

③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷(可以降低焊后冷却速度)

④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范,焊后热处理等

⑤焊后立即进行消氢处理(即加热到250℃,保温2~6左右,使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面)。

焊缝裂纹的原因

有时候我发现焊道会有裂纹,这是怎么产生的, 如何解决这问题? 裂纹焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。 A、.裂纹的分类 根据裂纹尺寸大小,分为三类:(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。 从产生温度上看,裂纹分为两类: (1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。 (2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。 按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为: (1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。 (2)层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。 (3)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。 B、.裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。 C、.热裂纹(结晶裂纹) (1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓"液态薄膜",在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。 3 焊接缺陷及对策 热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中 (2)影响结晶裂纹的因素 a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。 b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会; c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。

浅谈TP321管道焊缝产生裂纹的原因及预防备课讲稿

浅谈TP321管道焊缝产生裂纹的 原因及其防止 【摘要】国外进口不锈钢越来越多地进入国内市场,在化工行业大到用于混合进料的Φ508的管子,小到用于仪表导压的Φ6的管子,近年来由于我国化工厂的不断升级,对管道的等级不断提高,TP321管道现场组对焊接过程中,由于施工环境、供货状态不良加之施工工期短,所以为了保证工期加快施工进度,有可能产生焊接质量问题。所以我们只有采用科学合理的施工组织设计与管理,并采取一定的有力措施才能有效的减少TP321管道焊缝裂纹的产生,从而保证球罐在生产过程中的安全性,稳定性。 【关键词】浅谈 TP321管道焊缝裂纹原因措施 一、概述 国外TP321材料向相当于国内0Cr18Ni10Ti,材料类别为18Cr-10Ni-Ti,属于铬镍奥氏体不锈钢,此材料由于强度高,塑性、韧性好,耐腐蚀性能强而被广泛的应用于各行业,但是所有的不锈钢并不是以一种单一的组织形式存在,如果中间的任何一个组织发生变化直接影响到材料的力学性能,一般情况下TP321材料具有良好的焊接性能,但是在施工现场作业时又会有以下因素的影响: 1.露天作业,施工环境的温度、湿度、风速变化较大,甚至有雨雪的威胁,焊接环境差。 2.高处作业增多,焊接空间位置受到较大限制,可达性差。 3.临时供电设施稳定性差,造成焊接工艺参数的失稳。 4.通风设施设置欠合理,对焊接质量、焊接效率有一定影响。 5.施工工期紧,对焊接时间的影响。 所以在现场组对、焊接的TP321管道在其焊接工艺的编制,现场施工的组织与管理都应该结合以上特点综合考虑,并采用一些相应的措施,才能保证焊接的质量和高效率。而TP321材料温度和焊接线能量是产生裂纹的主要原因,那么为提高焊接质量和效率,保证TP321在施工和生产中的安全性,我们有必要对TP321材料在焊接时裂纹产生的原因进行分析,并制定一些相应的预防措施。 二、TP321管道焊缝裂纹存在的形式 TP321管道焊缝裂纹大多以微观形式存在于焊缝区的内部。裂纹具有尖锐端头且开口位移长,是宽比率极高的断裂型非连续性晶间裂纹。裂纹是一个复杂的问题,即使形态相同,

焊接横向裂纹产生的原因及控制

焊接横向裂纹产生的原因及控制 焊接横向裂纹产生原因主要有以下几个方面: 1、应力作用。即钢管成型后的残余应力和焊接应力。 2、焊接工艺不合理。如焊缝成形系数过小、预热温度不够或未进行焊前预热、焊接线能量过大、焊接后热处理不当、保温时间太短等。 3、由于氢的存在。如焊剂烘干不够,预热温度不充分或未进行焊前预热、以及多层焊的层间温度不够。 4、冶金因素。焊接过程中有低熔点杂质进入,如铜及铜合金。铜的来源主要有焊丝表面所镀的用于防止焊丝锈蚀的铜,或者导电嘴、铜合金导电杆内壁被磨损产生的铜。这些铜屑从导电嘴内孔进入焊剂,在焊接过程中接触焊接熔池导致横向裂纹。 控制措施: 1、焊管成型。为了合理控制残余应力,不仅需要采用针对性的设备和工艺,还需要在钢管成型前进行必要的成型工艺评定,对成型的设备、材料、产品的规格、预弯的程度、成型的速度、成型的压力、参数等进行试验和评定,合格后方进行焊管成型。 2、焊前预热。要根据具体的材质、具体的工作环境确定预热及层间温度。 3、焊接工艺。 1)埋弧焊时,为了减少焊接热输入,不建议采用多丝焊,建议尽量采用单丝多道焊,焊道平行排列,且每条焊道的宽度控制在15min以内;层间温度控制在110-250℃。 2)严格控制焊道宽度 焊道越宽,产生横裂的可能性越大。焊接时,要尽量地采用窄焊道,多分道,减少焊道宽度,减少热输入。 4、焊接材料 1)焊丝。选择低强度的焊丝,这样可以适当降低焊缝的碳当量,提高焊缝的塑性,有助于减少焊接裂纹的产生。同时注意使用不镀铜的焊丝,防止铜或铜合金进入焊缝熔池。另外需要注意防潮和防生锈。 2)焊剂。焊剂在使用前必须按照焊剂厂家推荐的烘干工艺烘干,烘干后在烘箱内进行保温,不可烘干后就倒出来,防止受潮。及时对使用中的焊剂进行磁选,磁选后放进保温桶中储存,防止在空气中受潮。及时更换焊剂,防止流落到焊剂内的铜及铜合金交换污染。 3)焊后保温、缓冷。春秋两季,焊接好后可以在室温下直接暴露在空气中缓冷。春冬两季,焊接好以后可以在室温下用保温棉把焊缝两面覆盖,在空气中缓冷。 4) 消氢处理。具体做法:焊接完成后立即用陶瓷电热毯对焊缝及其附近区域加热至200℃,保温2h后关电缓冷。

焊接冷裂纹

焊接冷裂纹 1.前言 1.1焊接裂纹的简介 焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏所产生的缝隙。在焊接生产中由于钢种和结构的类型不同,可能出现各种裂纹,焊接裂纹产生的条件和原因各有不同。有些裂纹在焊后立即产生,有些在焊后延续一段时间才发生,有的在一定外界条件诱发下才产生;裂纹既出现在焊缝和热影响区表面,也产生在其内部。 焊接裂纹对焊接结构的危害有:①减少了焊接接头的工作截面,因而降低了焊接结构的承载能力②构成了严重的应力集中。裂纹是片状缺陷,其边缘构成了非常尖锐的切口应力集中,既降低结构的疲劳强度,又容易引发结构的脆性破坏。 ③造成泄漏。由于盛装或输送有毒且可燃的气体或液体的各种焊接储罐和管道,若有穿透性裂纹,必然发生泄漏。④表面裂纹能藏污纳垢,容易造成或加速结构的腐蚀。⑤留下隐患,使结构变得不可靠。由于延迟裂纹产生具有不定期性,微裂纹和内部裂纹易于漏检,这些都增加了焊接结构在使用中的潜在危险。 焊接裂纹是焊接结构最严重的工艺缺陷,直接影响产品质量,甚至引起突发事故,例如,焊接桥梁坍塌,大型海轮断裂,各种类型压力容器爆炸等恶性事故。随着现代钢铁、石油化工、船舶和电力等工业的发展,在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数方向发展,有的在低温、深冷或腐蚀介质下工作,都广泛采用各种低合金高强钢材料,而这些金属材料通常对裂纹十分敏感。因此,从焊接裂纹的微观形态、起源与扩展及影响因素等进行深入分析,对防止焊接裂纹和保证工程结构的质量稳定性是十分重要的。 1.2焊接裂纹分类 焊接裂纹按产生的机理可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹等。 (1)热裂纹 焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹,它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同,产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也不同。

焊接的六大缺陷,产生原因、危害

焊接的六大缺陷,产生原因、危害、预防措施都在这了 一、外观缺陷 外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边 是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽,它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。 产生咬边的主要原因:是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。 咬边的预防:矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。C、凹坑

凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。 凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。 防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。 D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。 未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。 防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。 E、烧穿 烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。 焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。 烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。 防治措施:选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。 F、其他表面缺陷 (1)成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。 (2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。 (3)塌陷单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。 (4)表面气孔及弧坑缩孔。 (5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。 二、气孔和夹渣

焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施

焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施 一、结晶裂纹 1、产生机理 1)、产生部位:结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的,常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹,有时焊缝内部颁在两树枝状晶体之间。 对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊缝上。 某些高强钢,含杂质较多的钢种,除发生在焊缝之处,还出现在近缝区上。 2)、分析熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向 焊缝金属结晶过程中,晶界是个薄弱地带,由金属结晶理论可知,先结晶的金属比较纯,后结晶的金属杂质多,并集富在晶界,并且熔点较低,这些低熔点共晶物被排挤在晶界,形成一种所谓《液态薄膜》,在焊接拉应力作用下,就可能在这薄弱地带开裂,产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因:①液态薄膜②拉伸应力 液态薄膜—根本原因。拉伸应力—必要条件以碳钢焊接为例,分析研究一下,在熔池结晶过程中什么阶段产生结晶裂纹的倾向最大。 如图3-77 ①液固阶段:熔池开始结晶时,液相多,固相少,液态金

属在晶粒间处于自由流动状态,有拉应力存在时,拉开后有液体随之补充,不易产生裂纹。(1区) ②固液阶段:固相多,晶粒之间相互接触,液相少,(低熔点共晶)在拉应力作用时产生微少缝隙,液态填充少,产生裂纹,这一区也称为“脆性温度区”即图3-77上a、b 之间的温度范围? ③固相阶段:完全结晶完毕,成为整体固态金属,拉应力作用时,因无液态薄膜受力均匀,不易产生裂纹。 T b—称为脆性温度区,在比区间易产生结晶裂纹,杂质较少的金属, T b小产生裂纹的可能性也小,杂质多的金属T b 大,产生裂纹的倾向也大。 3)产生结晶裂纹的条件?图3-78 如图3-78纵座标表示温度,横坐标表示由拉伸应力所产生的变形(e)和金属的塑性(P),脆性温度区的范围用T b表示上限是固液温度开始下限固相线附近,或低于固相线一段温度。 在脆性温度区内焊缝的塑性用P表示,是温度的函数,=,当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值(P min)PΦ ) (T (出现液态薄膜时) 受拉伸应力所产生的变形用e表示,也是温度的函数? ①如果拉伸应力所产生的变形随温度T按曲线(1)变化,

在焊接中什么是冷裂纹和热裂纹

在焊接中什么是冷裂纹和热裂纹低碳钢焊接性分析: (一)冷裂纹 碳当量:钢材和熔敷金属的碳含量增加大桥焊条,焊接性变差;硅锰含量增加,焊接性变差;CE值增加,产生冷裂纹倾向增大,焊接性变差淬硬倾向:淬硬组织或马氏体组织越多,其硬度越高,焊缝和热影响区硬度越高,焊接性差。冷却速度影响因素:(1)钢材厚度和接头几何形状,(2)焊接时母材的实际起始温度(3)焊接线能量大小。拘束度和氢。板厚增加,拘束度增加;焊接区被刚性固定,拘束度增加,提高氢致裂纹敏感性 钢材成分一定,淬硬组织比例越高,冷裂所需临界氢含量越低,所需拘束应力也就越低,冷裂倾向越大。组织氢含量一定时,拘束度越大,冷裂纹敏感性越大。 (二)热裂纹 在焊接SP过高的碳钢时,一方面:在焊接热影响区的晶界上聚集的低熔点SP化物,引起热影响区熔合线附近的液化裂纹;若板厚较大,沿不同偏析带分布的碳化物等,在T形等接头中引起层状撕裂。另一方面:当母材稀释率较高时,进入焊缝的SP也偏多,容易引起焊缝中热裂纹。中碳钢焊接大多需要预热和控制层间温度,以降低焊缝金属和热影响区冷却速度,抑制马氏体形成,提高接头塑性,减小残余应力。 合金结构钢种类:低合金钢,中合金钢,高合金钢。1强度用钢:热轧及正火钢,低碳调质钢,中碳调质钢。2专用钢:珠光体耐热钢,低温钢,低合金耐蚀钢热轧钢:把钢锭加热到1300度左右,经热轧成板材,然后空冷。正火钢:钢板轧制和冷却后,再加热到900度附近,然后在空气中冷却。调质钢:900度附近加热后放入淬火设备中水淬,后在600度左右回火处理。 控轧:采用控制钢板温度和轧制工艺得到高强度,高韧性钢的方法。热轧钢通常是铝镇静的细晶粒铁素体+珠光体组织。正火钢是在固溶强化基础上,加入合金元素在正火条件下通过沉淀强化和细化晶粒来提高强度和保证韧性的。热轧及正火钢焊接性分析:Q345(16Mn)裂纹脆化 1冷裂纹淬硬组织是引起冷裂纹的决定性因素。冷裂敏感性一般随强度提高而增加2热裂纹降低焊缝中碳含量和提高锰含量,解决了热裂纹问题。Si的有害作用也与促使S的偏析有关。再热裂纹采取提高

各种焊接裂纹成因特点及防止措施这条必须收藏了

各种焊接裂纹成因特点及防止措施,这条必须收藏了 焊接裂纹就其本质来分,可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。1.热裂纹是在焊接时高温下产生的,故称热裂纹,它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同(低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等),产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。目前,把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。(1)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si骗高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。这种裂纹是在焊逢结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。防治措施为:在冶金因素方面,适当调整焊逢金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊逢金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。(2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成

物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。(3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。2.再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位,其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。防治再热裂纹从选材方面,可以选用细晶粒钢。在工艺方面,选用较小的线能量,选用较高的预热温度并配合以后热措施,选用低匹配的焊接材料,避免应力集中。3.冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区,但有些金属,如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下,钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布,以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下,配合以拉应力,便形成了冷裂纹。他的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分

热裂纹和冷裂纹产生的原因

热裂纹和冷裂纹产生的原因 一、热裂纹的特征 热裂纹常发生在焊缝区,在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹,也有发生在热影响区中,在加热到过热温度时,晶间低熔点杂质发生熔化,产生裂纹,叫液化裂纹。 特征:沿晶界开裂(故又称晶间裂纹),断口表面有氧化色。 (2)热裂纹产生原因: ①晶间存在液态间层 焊缝:存在低熔点杂质偏析} 形成液态间层 热影响区:过热区晶界存在低熔点杂质 ②存在焊接拉应力 (3)热裂纹的防止措施: ①限制钢材和焊材的低熔点杂质,如S、P含量。 ②控制焊接规范,适当提高焊缝成形系数(即焊道的宽度与计算厚度之比)枣焊缝成形系数太小,易形成中心线偏析,易产生热裂纹。 ③调整焊缝化学成分,避免低熔点共晶物;缩小结晶温度范围,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,提高塑性,减少偏析。 ④减少焊接拉应力 ⑤操作上填满弧坑

二、冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹,常见冷裂纹形态有三种 冷裂纹形态{ 焊道下裂纹:在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹,常平行于熔合线发展 焊指裂纹:沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹,在热影响内扩展 焊根裂纹:沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹,向焊缝或热影响发展 a-焊道下裂纹;b-焊趾裂纹;c-焊根裂纹 特征:无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。 最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹(即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹------- 因为氢是最活跃的诱发因素,而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间)。(2)延迟裂纹的产生原因 ①焊接接头存在淬硬组织,性能脆化。 ②扩散氢含量较高,使接头性能脆化,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力。(氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素,故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹) ③存在较大的焊接拉应力 (3)防止延迟裂纹的措施 ①选用碱性焊条,减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性 ②减少氢来源枣焊材要烘干,接头要清洁(无油、无锈、无水) ③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷(可以降低焊后冷却速度) ④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范,焊后热处理等 ⑤焊后立即进行消氢处理(即加热到250℃,保温2~6左右,使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面)。

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施

钢结构焊接裂纹的原因 及防治措施 集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验,对钢结构裂纹产生的内外在原因进行了深入分析。 焊接裂纹是钢结构在制造过程出现的危害最严重的缺陷,我公司主要承担为安阳钢铁备件制造、安装及系统检修,在钢结构的制造过程中,有时焊缝会出现焊接裂纹,给工程施工带来一定的影响,具体表现在:裂纹能引起严重的应力集中,降低焊接接头的承载能力,任其发展的话最终会导致焊接结构的破坏,降低工程质量,缩短结构寿命,严重时可能造成安全事故,间接延误工期并增加施工成本,影响公司的形象,所以说裂纹在钢结构的制造过程中一经发现必须彻底清除,进行修补,确保产品质量.以下对钢结构制造过程中裂纹产生的原因及其防治措施进行分析。 1.内在原因分析及相应的预防措施 一般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。 1.1.热裂纹 热裂纹是指在焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的裂纹,故又称为高温裂纹.其产生的原因是由于焊接熔池在结

晶过程中存在偏析现象,偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质.它们在结 晶过程中以液态间层形式存在,凝固以后的强度也较低,当焊接应力足够 大时就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹.此外如果母材的晶界上也存在低熔点共晶和杂质,则在加热温度超过其熔点的热影响区,这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层,在一定条件下,焊接应力足够大时也会被拉开形成所谓热影响区液化裂纹.总之,热裂纹的产生是冶 金因素和力学因素共同作用的结果.热裂纹特征是:多贯穿在焊缝表面,且断口被氧化成氧化色.它主要的表现形式:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹及热影响区裂纹.针对其产生的原因采取以下预防措施:a) 限制钢材和焊材中的硫、磷元素的质量分数.b)改善熔池金属的一次结晶,细化晶粒提高焊缝金属的抗裂性:广泛采用的方法是向焊缝金属中加入细化晶粒的元素.c)控制焊接工艺参数,适当提高焊缝成型系数:可采用多层多道焊法,避免中心线偏析,可防止中心线裂纹。 1.2.冷裂纹 冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹.它与热裂纹不同, 是在焊后较低温度下产生的,可以焊后立即出现,有时要经过一段时间才 能出现,这种拖后一段时间才能出现的裂纹也称为延迟裂纹.冷裂纹主要 发生在中碳钢、高碳钢、低合金钢或中合金钢中,产生的原因主要有三个因素:1)钢的淬硬倾向大;2)焊接接头受到的拘束应力;3)较多的扩散氢的存在和浓集.这三个条件同时存在时,就容易产生冷裂纹.在许多情况下,

焊接热裂纹的产生原因及防止方法

一、热裂纹产生的原因分析 1、焊缝中杂质和拉应力的存在 因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上,形成液态薄膜,凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量,减少低熔点共晶物的天生。同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果,二者缺一不可。低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因,焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。 2、焊缝终端部位温度的变化 埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。熔宽与熔深比小易形成裂纹,熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。 3、焊接线能量的影响 因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能量的大小直接影响到焊缝的成形,而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况,因而对结晶裂纹产生与否影响较大。另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显. 4、其他情况 如存在强制装配,装配质量不符合要求. 二、焊缝裂纹的性质及特点 终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直,露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。这些特征都是结晶裂纹的表现,除了结晶裂纹以外,其它类型的裂纹在低合金钢板自动埋弧焊时极为少见。在出产中我们发现低合金钢板自动埋弧焊结晶裂纹的产生有以下几个特点: 1、多泛起在第一遍焊接时。 2、厚度小于20mm的钢板的筒节纵缝的熄弧板处易产生结晶裂纹;而厚度大于20mm的低合金钢板在纵缝和环缝中都有可能无规律地泛起裂纹。 3、在钢板和焊剂的化学成分中碳及其它易产生热裂纹的有害合金成分偏上限或超过划定含量上限时易产生裂纹。 三、预防措施 从上述热裂纹产生原因分析可见,要克服埋弧焊热裂纹最主要的措施是: 1、减小焊接拉应力

冷热裂纹产生原因及预防

一、冷裂纹 焊接接头冷却到较低温度时(对于钢来说在MS温度,即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下)产生的焊接裂纹。最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹(即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹-------因为氢是最活跃的诱发因素,而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间)。 产生原因 ①焊接接头存在淬硬组织,性能脆化。②扩散氢含量较高,使接头性能脆化,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力。(氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素,故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹)③存在较大的焊接拉应力 预防措施 ①选用碱性焊条,减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性②减少氢来源,焊材要烘干,接头要清洁(无油、无锈、无水)③避免产生淬硬组织,焊前预热、焊后缓冷(可以降低焊后冷却速度)④降低焊接应力,采用合理的工艺规范,焊后热处理等⑤焊后立即进行消氢处理(即加热到250℃,保温2~6小时左右,使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面)。 二、热裂纹 焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。焊接热裂纹(welding hot breaking)多产生于接近固相线的高温下,有沿晶界分布的特征,有时也能在低于固相线的温度下沿着“多边化边界”形成。焊接热裂纹通常产生于焊缝金属内,也可能在焊接熔合线邻近的热影响区组织内(母材金属)。按裂纹产生的机理、形态和温度区间不同,焊接热裂纹可分为:凝固裂纹,液化裂纹,多边化裂纹和失塑裂纹4种。 造成液化裂纹的原因是:(l)金属材料的晶粒边界聚集较多的低熔点物质。(2)由于快速加热使某些金属化合物分解而来不及扩散,局部晶界产生某些合金元素的富集而达到共晶成分,使局部组织的熔点下降,在焊接热影响下促使局部晶界液化。防止液化裂纹产生的措施有:严格控制母材的杂质含量; 合理选用焊接材料;制定合理的焊接工艺规范,尽量减少焊接热作用。多边化裂纹在焊缝金属凝固结晶不平衡的条件下,在低于固相线温度的高温区域,沿多边形化边界形成的热裂纹。它与一次结晶的晶界无明显关系,较多产生于单相奥氏体金属中。

焊接热裂纹产生原因及防止措施

焊接热裂纹产生原因及防止措施 摘要:本文主要分析了焊接热裂纹产生机理及影响因素,并根据分析依据制定出防止产生裂纹的措施。 关键词:焊接热裂纹产生原因防止措施 随着钢铁、石油化工、电力等工业的发展,在焊接结构方面都取向大型化、大容量和高参数的方向发展,有的还在低温、深冷、腐蚀介质等环境下工作,因此,各种低合金、高强钢、中高合金钢、超高强钢,以及各种合金材料的应用日益广泛。但是随着这些钢种和合金材料的应用,在焊接生产上带来了许多新问题,其中较为普遍而又十分严重的就是焊接热裂纹,它是引起焊接结构发生破坏事故的主要原因。为了能有效的减少由于焊接热裂纹引起的事故,很有必要对焊接热裂纹产生原因进行分析,并制定出防止产生裂纹的措施。 一、焊接热裂纹的分类 热裂纹又可分为:结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹。在这里将对常见的结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹进行讨论、分析。 二、焊接热裂纹形成机理与影响条件 1.结晶裂纹形成机理与影响条件 1.1结晶裂纹形成机理 焊缝在结晶过程中先结晶的金属较纯,后结晶的金属杂质较多,并富集在晶界,这些杂质所形成的共晶都具有较低的熔点。低熔点共晶被排挤在柱状晶体交遇的中心部位,形成一种所谓《液态薄膜》,此时由于收缩而受到了拉伸应力,这时焊缝中的液态薄膜就成了薄弱地带,在拉伸应力的作用下就有可能在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。结晶裂纹多发生在焊缝中树枝状晶的交界处。 1.2影响结晶裂纹的因素 1.2.1冶金因素的影响。结晶裂纹的冶金因素主要是合金状态图的类型、化学成分和结晶组织形态,随着合金状态图结晶温度区间的增大,结晶裂纹的倾向也增大。 1.2.2合金元素的影响。合金元素对产生结晶裂纹的影响十分复杂,但又非常重要,是影响裂纹最本质的因素。多种合金元素的相互影响,往往比单一元素复杂的多。如在碳钢和低合金钢中,硫磷都会增高结晶裂纹的倾向,即便是微量存在也会使结晶区间大为增加。钢中的碳元素是影响结晶裂纹的主要元素,并能

船用高强度钢焊接冷裂纹的形成和预防

船用高强度钢焊接冷裂纹的形成和预防 林 浩 (中国船级社温州办事处,浙江温州325000) 提 要 介绍了船用高强度钢的成分、性能特点。 分析其焊接过程中冷裂纹的形成、形式,以及影响其形 成的几个因素和相应的预防措施。例举了某40mm厚 E36钢的焊接工艺。 主题词 高强度钢 焊接 冷裂纹 随着科学技术的进步,现代船舶日益向大型化、超大型化发展,船用低合金调质高强度钢及其焊接的应用范围也越来越广泛,受到了造船界的高度重视。船用高强度钢不仅强度高,而且综合性能也优于一般的船用钢,从而使这类钢在船舶的许多重要结构中大量应用。下面将对船用高强度钢的焊接性进行探讨。 一般来说,船用高强度钢均为合金钢。在热轧及正火条件下,合金钢中的合金元素对塑性和韧性的影响与其强化作用相反,即强化效果越大,塑性和韧性降低越多,当钢中合金元素超出一定范围后,则韧性会大幅度下降。因此,船用高强度钢为了获得较高的强度和良好的塑性、韧性,添加了不同含量的合金成分,如M n、C r、N i、M o、V、N b等(N i、V、T i的含量还应符合“N i%+V%+T i%≤0.12%”),添加这些元素主要是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。因为这类元素可以推迟珠光体和贝氏体的转变,使马氏体转变的临界冷却速率降低。而且,船用高强度钢为获得良好的机械性能,其交货状态常采用不同的热处理工艺。同时,为了保证良好的综合性能和焊接性,要求钢中含碳量不高于0.22%。故船用高强度钢由于含碳量低,淬火后得到低碳马氏体,而且会发生“自回火”现象,脆性小,保证了良好的焊接性。表1、表2是某品牌E36钢的化学、物理性能。 对于船用高强度钢的焊接,只要选择了合适的焊接材料和工艺,可以采用手工电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊等不同的方法。焊接过程所要解决的最主要的问题是防止焊后 作者简介:林浩(1972-),男,工程师。 表1 化学成分(×0.001%) C Si M n P S Cu A l C r N i T i M o N b V 1603001440126150324040221234 表2 力学性能 屈服点Ρs (N mm2) 拉伸强度Ρb (N mm2) 伸长率?5 (%) 冲击功(-40℃) (J) 37554031269275200 裂纹的产生;其次是在满足高强度要求的同时,提高焊缝金属及焊接热影响区的韧性,使之满足CCS材料和焊接规范的有关要求。 首先来了解一下焊接冷裂纹。冷裂纹一般是在焊后冷却过程中,M s点(即马氏体的转变温度)附近或更低的温度区间逐渐产生的,也有的要推迟很久才产生。冷裂纹主要发生在焊接热影响区,也有发生在焊缝金属中。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带。冷裂纹的断裂行径,有时沿晶扩展,有时穿晶前进。这主要由焊接接头的金相组织、应力状态,以及氢的含量而定。 冷裂纹一般在焊后立即出现,但有的要经过一段时间才出现,在开始少量出现,随着时间增长逐渐增多和扩展。对于这类不是在焊后立即出现的冷裂纹,称为“延迟裂纹”。“延迟裂纹”是冷裂纹比较普遍的一种形态,由于其迟滞性,往往不易被发现,其危害性也就更为严重。 常见的冷裂纹按其产生部位分为如下几种: (1)焊趾裂纹。这种裂纹起源于母材与焊缝交界处,并有明显应力集中部位,裂纹走向经常与焊道平行,一般由焊趾表面开始向母材深处扩展。 (2)焊道下裂纹。这种裂纹经常发生在淬硬倾向较大,含氢量较高的焊接热影响区,一般情况下裂纹走向与熔合线平行。 (3)根部裂纹。这种裂纹是延迟裂纹中比较常见的一种形态,主要发生在含氢量较高、预热温度不足的情况下,它与焊趾裂纹相似,起源于焊缝根部应力集中最大的部位。 ? 3 ? 造船技术 2003年第3期(总第253期)

焊接冷裂纹产生原因及防止措施

焊接冷裂纹产生原因及防止措施 【摘要】本文主要分析了焊接冷裂纹产生机理及影响因素,并根据分析依据制定出防止产生裂纹的措施。 【关键词】焊接冷裂纹;产生原因;防止措施 随着钢铁、石油化工、电力等工业的发展,在焊接结构方面都取向大型化、大容量和高参数的方向发展,有的还在低温、深冷、腐蚀介质等环境下工作,因此,各种低合金、高强钢、中高合金钢、超高强钢,以及各种合金材料的应用日益广泛。但是随着这些钢种和合金材料的应用,在焊接生产上带来了许多新问题,其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。焊接裂纹不仅给生产带来许多困难,造成停产、停工,而且可能带来灾难性的事故。世界上好多焊接结构所出现各种事故中,除少数是由于设计不当、选材不合理和运行操作上的问题之外,绝大多数是由裂纹而引起的脆性破坏,因此,裂纹是引起焊接结构发生破坏事故的主要原因。为了能有效的减少由于焊接裂纹引起的事故,保障安全生产,保障生命财产,很有必要对焊接裂纹产生原因进行分析,并制定出防止产生裂纹的措施。 一、焊接裂纹的分类 在焊接生产中由于钢种和结构的类型不同,可能出现各种裂纹,裂纹的形态和分布特征都是很复杂的,有焊缝的表面、内部裂纹,有热影响区的横向、纵向裂纹,有焊缝和焊道下的深埋裂纹,也有在弧坑处出现的弧坑裂纹。如果按产生裂纹的本质来分,可分为:热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹五大类。在这里我们将对冷裂纹进行讨论、分析。 二、焊接冷裂纹形成机理与影响因素 (一)焊接冷裂纹的形成机理 大量实践和理论研究证明,钢种的淬硬倾向,焊接接头含氢量及其分布,以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。 高强钢在淬硬时,特别是在焊接条件下,近缝区的加热温度很高,使奥氏体晶粒发生严重长大,当快速冷却时,粗大的奥氏体将转变为粗大的马氏体,从金属强度理论可以知道,马氏体是一种脆硬的组织,发生断裂时将消耗较低的能量,因此,焊接接头有马氏体存在时,裂纹易于形成和扩展。另外,在焊接过程中,由于热源的高温作用,焊缝金属中溶解了很多的氢,当焊缝由奥氏体转变为铁素体、珠光体等组织时,氢的溶解度突然下降,而氢在铁素体、珠光体中的扩散速度很快,因此氢就很快地从焊缝越过熔合线向未发生分解的奥氏体热影响区扩散。由于氢在奥氏体中的扩散速度较小,不能很快把氢扩散到距熔合线较远的母材中去,因而在熔合线附近就形成了富氢地带。当滞后相变的热影响区由奥氏体向马氏体转变时,氢便以过饱和状态残留在马氏体中,促使这个地区进一步脆化。

裂纹原因分析

裂纹 裂纹是锻压生产中常见的主要缺陷之一,通常是先形成微观裂纹,再扩展成宏观裂纹。锻造工艺过程(包括加热和冷却)中裂纹的产生与受力情况、变形金属的组织结构、变形温度和变形速度等有关。锻造工艺过程中除了工具给予工件的作用力之外,还有由于变形不均匀和变形速度不同引起的附加应力、由温度不均匀引起的热应力和由组织转变不同时进行而产生的组织应力。 应力状态、变形温度和变形速度是裂纹产生和扩展的外部条件;金属的组织结构是裂纹产生和扩展的内部依据。前者是通过对金属组织及对微观机制的影响而对裂纹的发生和扩展发生作用的。全面分析裂纹的成因应当综合地进行力学和组织的分析。 (一)形成裂纹的力学分析 在外力作用下物体内各点处于一定应力状态,在不同的方位将作用不同的正应力及切应力。裂纹的形式一般有两种:一是切断,断裂面是平行于最大切应力或最大切应变;另一种是正断,断裂面垂直于最大正应力或正应变方向。 至于材料产生何种破坏形式,主要取决于应力状态,即正应力σ与剪应力τ之比值。也与材料所能承受的极限变形程度εmax及γmax有关。例如,①对于塑性材料的扭转,由于最大正应力与切应力之比σ/τ=1是剪断破坏;②对于低塑性材料,由于不能承受大的拉应变,扭转时产生45°方向开裂。由于断面形状突然变化或试件上有尖锐缺口,将引起应力集中,应力的比值σ/τ有很大变化,例如带缺口试件拉伸σ/τ=4,这时多发生正断。 下面分析不同外力引起开裂的情况。 1.由外力直接引起的裂纹 压力加工生产中,在下列一些情况,由外力作用可能引起裂纹:弯曲和校直、脆性材料镦粗、冲头扩孔、扭转、拉拔、拉伸、胀形和内翻边等,现结合几个工序说明如下。 弯曲件在校正工序中(见图3-34)由于一侧受拉应力常易引起开裂。例如某厂锻高速钢拉刀时,工具的断面是边长相差较大的矩形,沿窄边压缩时易产生弯曲,当弯曲比较严重,随后校正时常常开裂。 镦粗时轴向虽受压应力,但与轴线成45°方向有最大剪应力。低塑性材料镦粗时常易产生近45°方向的斜裂(见图片8-355)。塑性好的材料镦粗时则产生纵裂,这主要是附加应力引起的。 工件的几何形状对应力分布有明显影响。例如,拉伸试棒在缩颈形成前各处可以视为受均匀的单向拉应力,一旦形成缩颈后,缩颈表面就受三向拉应力;镦粗时也有类似的情况,只是应力的符号相反。

热裂纹

1)热裂纹的特征热裂纹常发生在焊缝区,在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹,也有发生在热影响区中,在加热到过热温度时,晶间低熔点杂质发生熔化,产生裂纹,叫液化裂纹。特征:沿晶界开裂(故又称晶间裂纹),断口表面有氧化色。(2)热裂纹产生原因: ①晶间存在液态间层焊缝:存在低熔点杂质偏析} 形成液态间层热影响区:过热区晶界存在低熔点杂质②存在焊接拉应力(3)热裂纹的防止措施: 冶金因素} 热裂纹拉应力①限制钢材和焊材的低熔点杂质,如S、P含量。②控制焊接规范,适当提高焊缝成形系数(即焊道的宽度与计算厚度之比)枣焊缝成形系数太小,易形成中心线偏析,易产生热裂纹。③调整焊缝化学成分,避免低熔点共晶物;缩小结晶温度范围,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,提高塑性,减少偏析。④减少焊接拉应力⑤操作上填满弧坑4.3.2.2 冷裂纹(1)冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹,常见冷裂纹形态有三种,如图6-2-17 冷裂纹形态{ 焊道下裂纹:在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹,常平行于熔合线发展焊指裂纹:沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹,在热影响内扩展焊根裂纹:沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹,向焊缝或热影响发展图5-2-17 焊接冷裂纹a-焊道下裂纹; b-焊趾裂纹;c-焊根裂纹特征:无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹(即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹-------因为氢是最活跃的诱发因素,而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间)。(2)延迟裂纹的产生原因①焊接接头存在淬硬组织,性能脆化。②扩散氢含量较高,使接头性能脆化,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力。(氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素,故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹) ③存在较大的焊接拉应力(3)防止延迟裂纹的措施①选用碱性焊条,减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性②减少氢来源枣焊材要烘干,接头要清洁(无油、无锈、无水) ③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷(可以降低焊后冷却速度) ④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范,焊后热处理等⑤焊后立即进行消氢处理(即加热到

延迟裂纹产生原因及种类

延迟裂纹 1 延迟裂纹 1.1 延迟裂纹的定义 焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷,它不在焊后立即产生,而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。 1.2 有延迟裂纹倾向的材料 16MnR、15MnVR(鞍钢研制,现基本不生产了)、15MnNbR、18MnMoNbR(不好购买)、13MnMoNbR(仿制日本的BHW35,是单层厚壁用钢,焊接性能好但价格高)、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。 2 热裂纹 2.1 热裂纹定义 焊接过程中在300℃以上高温下产生的裂纹为热裂纹。热裂纹一般有在稍低于凝固温度下产生的凝固裂纹,也有少数是在凝固温度区发生的裂纹。 2.2 热裂纹产生的原因 热裂纹的产生原因是焊接拉应力作用到晶界上的低熔共晶体所造成的。焊接应力是产生裂纹的外因,低熔共晶体是产生裂纹的内部条件。焊缝中偏高的S与Fe能形成低熔点共晶体,所以偏高的S是主要因素。 在压力容器焊接中,降低线能量或采用多层焊是防止热裂纹的一种有效方法。 3 再热裂纹 3.1 再热裂纹的定义 焊接完成后,焊接接头在一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或其它加热过程)而产生的裂纹为再热裂纹。在消除应力热处理过程中产生的再热裂纹又称消除应力处理裂纹,也叫SR裂纹。 3.2 再热裂纹的产生原因 产生再热裂纹的原因有二:一是与钢中所含碳化物形成元素(Cr、Mo、V、Ti及B等)有关。如珠光体耐热钢中的V元素,会使SR裂纹敏感性显著增加;二是与加热速度和加热时间有关,不同的钢种存在不同的易产生再热裂纹的敏感温度范围。因此,在制定焊后热处理工艺时,应尽量减少焊件在敏感温度范围内的停留时间。前者是内在因素,后者是外在成因。

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