淺談鍋爐、壓力容器焊接中常見的幾種裂紋
侯兆坤

一、冷裂紋
這種裂紋的產(chǎn)生，主要是因?yàn)楹缚p冷至較低溫度以下．大約在鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度附近，由于拘束應(yīng)力，淬硬組織和氫的作用下產(chǎn)生的裂紋，即屬冷裂紋，它主要發(fā)生在低合金鋼、中合金鋼和高碳鋼的熱影響區(qū)，個(gè)別情況下，如焊接超高強(qiáng)鋼和某些鈦臺(tái)金時(shí)，冷裂紋有時(shí)也出現(xiàn)在焊縫上。目前，在壓力容器的焊接生產(chǎn)中，冷裂紋是常見而且影響較大的一個(gè)問題，由于鋼種和結(jié)構(gòu)的不同，其裂紋也有不同種類，主要有：淬硬脆化裂紋、低塑性脆化裂紋及延遲性裂紋等。
所謂淬硬脆化裂紋，就是有些鋼種由于淬硬傾向大． 即在沒有氫的誘發(fā)條件下，僅有拘束應(yīng)力的作用也能導(dǎo)致開裂，如焊接含碳量較高的Ni—cr—m。鋼時(shí)，當(dāng)快速冷到50℃ 以下的溫度，就會(huì)出現(xiàn)焊趾裂紋，它完全是由于冷卻時(shí)馬氏體相變而產(chǎn)生的脆性造成的，另外，焊接馬氏體類不銹鋼、工具鋼以及異種鋼等，均可能出現(xiàn)這種淬硬脆化裂紋．它出現(xiàn)的部位，除熱影響區(qū)外，有時(shí)也出現(xiàn)在焊縫上。因?yàn)樗�的產(chǎn)生主要由淬硬組織所引起，所以也叫淬火裂紋，它基本沒有延遲現(xiàn)象．焊后立即就可發(fā)現(xiàn)。
所謂低塑性脆化裂紋，就是在某些材料焊接時(shí)，在比較低的溫度下，由于收縮力而產(chǎn)生的變形超過了材料本身所具有的塑勝儲(chǔ)備而產(chǎn)生的裂紋，如鑄鐵焊補(bǔ)時(shí)，在熱影響區(qū)有時(shí)出現(xiàn)邊焊邊裂的現(xiàn)象，堆焊硬質(zhì)合金和切割某些淬硬傾向較大的高強(qiáng)鋼時(shí)，也常出現(xiàn)這種裂紋，這種裂紋也是在較低溫度下產(chǎn)生的，無延遲現(xiàn)象。但這種裂紋從形態(tài)上看與其它有所不同．它本身具有一定寬度，前端圓鈍，走向平直，具有脆斷的特征。
所謂延遲性裂紋，就是因?yàn)檫@種裂紋的主要特點(diǎn)是在焊后并不立即出現(xiàn)，而是隔一段時(shí)間，產(chǎn)生延遲現(xiàn)象，所以稱其為延遲裂紋，它的生成與擴(kuò)展決定于材料的淬硬傾向，焊接接頭的應(yīng)力狀況及焊縫金屬擴(kuò)散氫的含量等因素相互作用的結(jié)果．常見的有焊趾裂紋、焊道下裂紋、根部裂紋。
焊趾裂紋起源于母材和焊縫的交界處．并有明顯應(yīng)力集中的部位，裂紋的取向經(jīng)常與焊道相平行．一般由焊趾表面開始的母材的深度擴(kuò)展。
焊道下裂紋常發(fā)生在淬硬傾向較大、含氫量較高的焊接熱影響區(qū)，裂紋的取向一般與熔合線平行，但也有垂直于熔合線的。
根部裂紋，是延遲裂紋中常見的一種形態(tài)，主要發(fā)生在使用含氫量較高的焊條和預(yù)熱溫度不足的情況下，它與焊趾裂紋相似，起源于焊縫根部的最大應(yīng)力集中處，但它有時(shí)也出現(xiàn)在焊接熱影響區(qū)或焊縫金屬內(nèi)，這決定于母材和焊縫的強(qiáng)韌程度，以及根部的狀況
二、熱裂紋
這種裂紋是在高溫下產(chǎn)生的，而且都是延著原奧氏 體晶界開裂，因?yàn)殇摬牟煌�，所以產(chǎn)生熱裂紋的形態(tài)、溫度區(qū)間和主要原因也各有不同，它可分為結(jié)晶裂紋、高溫液化裂紋和多邊化裂紋。
結(jié)晶裂紋就是溶池在結(jié)晶過程中，在固相線附近由于凝固金屬的收縮，殘余液相不足，致使沿晶界裂開，這種裂紋具有晶間破壞的特征，多數(shù)情況下在焊縫的斷面上發(fā)現(xiàn)有氧化的色彩，這說明這種裂紋是在高溫下產(chǎn)生的，這種裂紋主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼焊縫中和單相奧氏體鋼、鎳基合金鋼 及某些鋁和鋁合金的焊縫中，個(gè)別情況產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)。
高溫液化裂紋，就是近縫區(qū)或多層焊縫的層間金屬在焊接熱循環(huán)峰值溫度的作用下，沿奧氏體晶間發(fā)生開裂，它主要發(fā)生在含有鉻、鎳的高強(qiáng)鋼、奧氏體鋼以及某些鎳基臺(tái)金的連鎖區(qū)或多層焊層間的部位，如果母材及焊絲中的硫、磷、硅、碳的含量偏高時(shí)，其裂紋的傾向顯著增高。
多邊化裂紋，就是焊接時(shí)焊縫區(qū)或近縫區(qū)在固相線以下的高溫區(qū)間，由于剛凝固的金屬存在很多晶間缺陷，及嚴(yán)重的物理和化學(xué)的不均勻性，在一定的溫度和應(yīng)力的作用下，由于晶格缺陷的遷移和聚集，便形成了二次邊界，即所謂“多邊化邊界”，在這個(gè)邊界上堆積了大量的晶格缺陷，所以它的組織脆弱，高溫的強(qiáng)度和塑性都很低，只要存在大量的拉伸變形就會(huì)沿著多邊化的邊界開裂，這種裂紋多產(chǎn)生鈍金屬式單機(jī)奧氏體臺(tái)金的焊縫中或近縫區(qū)。
三、再熱裂紋
這種裂紋是在進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理的過程中，在焊接熱影響區(qū)的粗晶部位產(chǎn)生的裂紋．是再次加熱過程中產(chǎn)生的，所以稱為“再次裂紋”又稱“消除應(yīng)力處理裂紋”。它的走向是沿著熔合線在奧氏體粗晶邊界擴(kuò)展、有些裂紋并不是連續(xù)的，而是斷續(xù)的．遷細(xì)晶區(qū)就停止擴(kuò)展，也就是說．焊縫、熱影響區(qū)的結(jié)晶組織和母材均不產(chǎn)生再熱裂紋．它多發(fā)生在低臺(tái)金高速鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼以及鎳基合金的焊接接頭的粗晶段，高強(qiáng)鋼厚壁壓力容器經(jīng)常出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
 

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