|
楼主好！
4 ]2 H5 B/ y& O" c, H! R
1 K1 c1 R6 b& B [% I' X( U转载一篇专业文章，可能对你有所启发：, K0 W! r) z& ?. D0 U6 i% I
- F J* b7 v m" r t* q焊接裂纹产生原因
6 I/ H, r0 K8 [, N7 W
+ X/ g1 x) @5 F- a6 q8 `; H 形成焊接裂纹的原因是多方面的，但可以归纳为力学因素和冶金因素两方面。
|+ ^8 \3 C8 \+ S- M0 N" f Z1 Z- ?( t) h+ I( g" |
3.1 力学因素
% s( r1 G; N f L$ ^; h' a0 q& }) o& h7 s" Y, ]+ L% y# P
导致裂纹产生的力学因素主要为拘束应力。压力钢管焊接时采用多层多道焊，焊接第一层焊缝时，由于焊缝截面远小于构件的截面，因此拘束应力和拘束变形将集中在截面比母材( R8 O* B5 \) t+ r: t3 d
& [+ \* j6 D6 g H; k
小很多并且变形相对容易的焊接区内，造成第一道焊缝的焊接区是最容易出现裂纹的区域。拘束度越大，焊接区域承受的拘束应力和应变越大，造成焊接裂纹的危险性也越大。焊缝在压缝完成后，特别工地环缝不可避免地会产生拘束度偏大，从而致使点焊区域承受的拘束应力和应变偏大。焊接时，由于焊接区域的温度升高，点焊区域拘束应力得以释放，易造成裂纹的产生。有时钢管丁字接头部位容易产生裂纹就是因应力过分集中造成。, N2 V& `7 E: x9 n
; }1 U! x1 R6 V6 o' x1 e3.2 冶金因素
9 U1 c7 O6 c! e$ E1 y) U8 @: N8 O2 u1 Y& O2 D1 q; m
3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响
& w7 M; r2 Z* B
' R" H9 s9 Z1 c L' }( i+ T" [' I, u 钢中的杂质元素如C、S、P、B会明显地扩大高温脆性区的温度范围。60kgf/mm2钢种是一种含C、S、P量很低的Cr-Mo-V系合金钢。Mn含量较高，约为1.20％～1.60％，可以减小高温脆性区，因而60kgf/mm2钢是一种可以减小高温脆性区的钢种。
$ H# i& |: T! X+ c/ ^
# v9 b- H- e, c5 `! F" P! B3 f5 Y3.2.2 钢的淬硬致脆倾向6 f; u+ Q2 l. M8 ?1 K' c
2 p) h4 k; X5 Y) ]( D1 Z: K 60kgf/mm2钢种碳当量Ceq=0.35％，裂纹敏感系数Pcm=0.185％，钢的淬硬致脆倾向不明显，是一种焊接性及抗裂性良好的钢种。
' A/ }9 b& R, O7 `- ]1 K: e9 t6 W1 D" c( a' u& H: r
3.2.3 钢中氢的致脆* K) p/ `/ `; D8 s
" ~. S+ S6 l/ L
氢是焊接冶金过程残留在钢中的气体杂质。由于钢中残留的氢使钢的塑性恶化而形成氢脆。
: w4 |* S" X H# n" E
) g8 ]8 Q4 T# \8 L3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化
?' m& T# p3 U( L- n" V- T( |! t# ]/ R8 l5 G" t
由于合金结晶过程的选择作用和相临晶粒间的相位不同，使得晶界总是含有比晶粒内部多得多的杂质和缺陷：而且由于晶界很薄，因而晶界的变形能力总是远低于晶粒本身的变形能力。在正常受力下，晶粒本身承担厂主要的塑性变形，保证了合金的塑性和强度。但NK HITEN610U2钢种因含有Cr、Mo、V等成分，Cr、Mo、V元素属于强碳化物及强氮化物形成元素，它们将会使晶界弱化或相对弱化。经计算，经验公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而该材料不易发生晶界断裂。. B( x3 T' l! ^8 Q( I" A+ b, B! {
% y$ y0 u7 A! ?( H0 X8 t
4 焊接裂纹的防止措施
x" Z7 N' F ~/ n, e4 G! E B% ^) @1 m) D
根据形成裂纹的因素，为了防止裂纹的产生，需从结构设计、材料选择以及施工工艺三方面进行控制。
% @( i- q$ m& Y9 U# f* u& r* [% W2 n
* l/ |, l7 S( p' v" Q+ E4.1 结构设计; H) Y% V0 f7 z( }' X# i
* [/ D' A: T: @. q9 a \ 因压力钢管的设计是比较成熟的设计模式，它的设计有国家规范为依据，焊缝的布置是合理的。
+ [! j$ f$ B0 \- M" k P/ v
' |% D# u5 l/ E5 Z. i4.2 材料选择
@) I9 f! v; [6 X' u
4 R) C1 z2 P# J* f3 r4.2.1钢管母材的选择3 |+ Z2 J! X* u- z* K W
* P! Y3 D* h4 ?: U1 B& p+ Z/ H
钢管母材选用日本生产的610U2及610F调质高强钢板，这是一种含C、S量很低的Cr Mo V系合金钢，有着优良的综合力学性能，抗拉强度≥610MPa，低温韧性vE 40≥330J(2mmv形缺口冲击试验)，脆性断面转变温度vTs=-36℃。而碳当量Ceq=0.35％，裂纹敏感性指数Pcm=0.185％，当焊接热输入量为17kJ/cm时，热影响区的最高硬度HVmax≤300，这是一种具有很好的焊接性和抗裂性的钢种。该钢的化学成分见表1，力学性能见表2。* Y6 t; Z- x8 [, C1 b
* L, O4 O5 o" K7 Z' K* f
表1 610U2及610F钢化学成分(％)
B+ s0 G/ W2 f. W $ {; [' T$ q* L8 b) V, l
4.2.2 焊材的选择
9 Q5 C$ p( B, _0 M0 E+ d3 Q( `3 X7 o! l
因工期较紧，在施工初期进行工艺评定选择焊材时，仅进行了手工电弧焊的焊接工艺评定。评定合格后，选定了两种高强钢焊条：宜昌猴王焊条厂生产的MK．J607RH焊条及四川自贡大西洋焊条厂生产的CHE62CHJt焊条。这两种焊条熔敷金属化学成分及力学性能如表3、表4。
& l" C) _) |" Y" E U0 ^7 i
4 F6 D( p, r0 T8 E6 E表3 焊条熔敷金属化学成分(％)+ p2 _1 A5 R: v# V; f, I
9 M9 u' {0 b' U, p: @
表4 焊条熔敷金属力学性能
- r' S, X' i" f
% ]6 v/ o/ u: r( ], c这两种焊条均为超低氢性焊条，扩散氢含量很低，MK．J607RH焊条扩散氢含量Hmax=1.28ml／100g，CHE62CFLH焊条扩散氢含量Hmax=2.29ml／100g，远低于国标规定的4ml／100g的标准。由这两种焊条进行的高强钢的焊接工艺经评定是合格的。焊缝的化学成分基本与母材相一致，焊缝的机械性能不低于母材，热影响区的维氏硬度不大于300，证明此焊材与母材是相匹配的。9 h; [; \$ M% m" o
. O' o4 u" w5 |3 K: ]8 ?
4.3 施工工艺( }! F7 X# H# Z. K
) F( D+ p; y8 c' m
要防止焊接裂纹的产生，必须严格施工工艺，加强钢管制安过程的控制，使钢管从制作开始到安装验收完成都处于受控状态。
& M- L- V+ n. e: s9 g) [7 I+ t- k! u* _: z# P* C
4.3.1 加强钢管制安过程控制 p' d6 `3 |' y7 G, y3 j" @
; B' Z, Q. A7 A" a7 M
(1)严格按引水压力钢管制作规范制作管节，必须保证出厂管节的管口平面度及椭圆度符合规范要求，防止偏心管节的出厂。偏心管节的检查通过测量管节四轴线弦长差可得。, D5 q: ~8 V: l2 t7 _8 c5 {
2 A: N) E# s; M. ]) e (2)工地环缝压缝时，保持环缝组对间隙基本一致，避免局部区域压缝内应力偏大。; |2 h. \: d" R3 _" V
' h) i7 y( r. C6 o% o, n1 \9 e) D, j (3)控制环缝焊接顺序。环缝焊接时，必须采用8名或10名焊工对称分段退步焊，要求对称部位的焊工焊接参数基本一致。% }6 o7 C+ l4 l/ p ~' r! k6 ?2 B
" T8 A! w2 [8 M4.3.2 加强钢管焊接过程控制
# L6 I+ Z$ k+ _% R9 o
) d( J+ r+ I$ q4 \) T (1)严格高强钢焊条烘烤及领用制度，严格清除环缝坡口及两侧30mm范围内铁锈、油污等杂质。
% }0 l+ [7 W& d! J! U$ |
% @7 @% R0 q e* r+ u, a (2)因工地湿度大、温度高，当焊接环境水蒸气分压高于25mmHg柱时，应选择高于规定预热温度20℃～30℃进行预热。
6 q" p& e, `2 c1 s+ |! u8 o) Q: `2 C8 G) [
(3)高强钢的焊接，不论是δ=34mm，还是δ=60mm，尽量保证焊前预热50℃，必须保证层温不低于预热温度，且不超过230℃。尤其对于δ=60mm高强钢焊缝，必须保证预热温度为50℃～100℃。
* Y( X/ n! c' G3 ~ h3 P
0 g# e/ t% N' m' J. ?) ]. ` (4)δ=34mm、60mm强钢焊缝焊后必须进行焊后消氢处理，加热温度150℃～200℃，保温1h。其中δ=60mm高强钢焊缝必须进行消应处理，使消应后的焊缝内应力小于钢材屈服强度的一半。
6 D, A" P6 i# {) ~1 V' K( ?% A! s0 y
以上几方面均能降低接头冷却速度防止其产生淬硬组织，从而避免产生延迟裂纹，保证焊缝内部质量。1 | N0 W9 D8 Z! l7 Q2 F+ C# Q
+ j5 a* Y6 ?$ E) P& L" y& B
5 结论, {' h/ m" y+ r0 t* a
' h$ I- D/ ]7 O
通过介绍焊接裂纹分类及分析焊接裂纹产生机理，根据三峡工程的实际情况，得出以下结论：要保证焊缝质量，避免高强钢焊缝产生焊接裂纹，必须严格施工工艺，加强钢管制安过程的控制，使钢管从制作开始到安装验收完全处于质量受控状态。
, s9 _! `3 }6 f( i2 L7 X
( \& ^; } f, M. d4 s0 ~0 Q: Z% [ |
发表于 2007-1-19 21:14:17
ffice" />
