必知的焊接裂纹
分类与特点
焊接裂纹种类繁多,产生的条件和原因各有不同。有些裂纹在焊后立即产生,有些裂纹在焊后延续一段时间才产生,甚至在使用过程中,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。
按焊接裂纹的分布形态分
在裂纹产生的区域上有焊缝裂纹和热影响区裂纹;在相对于焊道的方向上有纵向裂纹和横向裂纹,纵向裂纹的走向与焊缝轴线平行,横向裂纹的走向与焊缝轴线基本垂直;在裂纹的尺寸大小上有宏观裂纹和微观裂纹;在裂纹的分布上有表面裂纹、内部裂纹和弧坑(火口)裂纹;相对于焊缝垂直面的位置上,有焊趾裂纹、根部裂纹、焊道下裂纹和层状撕裂等。
基本上与焊缝轴线平行的裂纹,可能存在于焊缝金属中(1)、熔合线上(2)、热影响区(3)以及母材金属中(4)。
基本上与焊缝轴线垂直的裂纹,可能存在于焊缝金属中(1)、热影响区中(3)以及母材金属中(4)。
具有某一公共点的放射状裂纹,基本上与焊缝轴线平行的裂纹,可能存在于焊缝金属中(1)、热影响区(3)以及母材金属中(4)。
在焊缝收弧弧坑处的裂纹,可能是纵向的(5)、横向的(6)和星形的(7)。
一组间断的裂纹可能存在于金属中(1)、热影响区(3)以及母材金属中(4)。
在某一公共裂纹派生的一组裂纹,可能存在于焊缝金属中(1)、热影响区(3)以及母材金属中(4)。
按裂纹产生的机理分
按裂纹产生的机理分类能反映裂纹的成因和本质,可分为热裂纹(包括结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹)、冷裂纹(包括延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹等)、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹等。
结晶裂纹
基本特征:
在结晶后期,由于低熔点共晶的液态薄膜削弱了晶粒间的联结,在拉伸应力作用下发生开裂
敏感温度区间:
固相线以上稍高温度(固液状态)
被焊材料:
杂质较多的碳钢、低中合金钢、奥氏体钢、镍基合金
裂纹位置及走向:
焊缝上,少量在热影响区沿奥氏体晶界开裂
多边化裂纹
基本特征:
已凝固的结晶前沿,在高温和应力的作用下,晶格缺陷发生移动和聚集,形成二次边界,它在高温处于低塑性状态,在应力作用下产生的裂纹
敏感温度区间:
固相线以下再结晶温度
被焊材料:
纯金属及单相奥氏体合金
裂纹位置及走向:
焊缝、热影响区沿奥氏体晶界开裂
液化裂纹
基本特征:
在焊接热循环峰值温度的作用下,在热影响区和多层焊的层间发生重熔,在应力作用下产生裂纹
敏感温度区间:
固相线以下稍低温度
被焊材料:
含S、P、C较多的镍铬高强钢、奥氏体钢和镍基合金等
裂纹位置及走向:
热影响区及多层焊的区间沿晶界开裂
淬硬脆化裂纹
基本特征:
主要是由淬硬组织在焊接应力作用下而产生的裂纹
敏感温度区间:
在Ms点以下
被焊材料:
中、高碳钢,低、中合金钢,钛合金等
裂纹位置及走向:
热影响区,少量在焊缝沿晶或穿晶
低塑性裂纹
基本特征:
在较低温度下,由于被焊材料的收缩应变,超过了材料本身的塑性储备而产生的裂纹
敏感温度区间:
在Ms点附近
被焊材料:
含碳的Ni-Cr-Mo钢、马氏体不锈钢、工具钢
裂纹位置及走向:
热影响区及焊缝沿晶或穿晶
延迟裂纹
基本特征:
在淬硬组织、氢和拘束应力的共同作用下而产生的具有延迟特征的裂纹
敏感温度区间:
在400℃以下
被焊材料:
铸铁、堆焊硬质合金
裂纹位置及走向:
热影响区及焊缝沿晶或穿晶
基本特征:
厚板焊接结构消除应力处理过程中,在热影响区的粗晶区存在不同程度的应力集中时,由于应力松弛所产生的附加变形大于该部位的蠕变塑性,则发生再热裂纹
敏感温度区间:
600~700℃范围内再次加热
被焊材料:
含有沉淀强化的高强钢、珠光体钢、奥氏体钢、镍基合金等
裂纹位置及走向:
热影响区的粗晶区沿晶
基本特征:
主要由于钢板内部存在有分层的夹杂物(沿轧制方向),在焊接时产生的垂直于轧制方向的应力,致使在热影响区或稍远的地方,产生“台阶”式层状开裂
敏感温度区间:
约 400℃以下
被焊材料:
含有杂质的低合金高强度厚板结构
裂纹位置及走向:
热影响区附近沿晶或穿晶
基本特征:
某些焊接结构(如容器、管道等),在腐蚀介质和应力的共同作用下产生的延迟开裂
敏感温度区间:
任何工作温度
被焊材料:
碳钢、低合金钢、不锈钢、铝合金等
裂纹位置及走向:
焊缝和热影响区沿晶穿晶
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