焊接冷裂纹.pptx

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1、4.4 冷裂纹 Cold Cracking焊后在较低温度下产生（-100100 ），多有延迟性。主要发生在高碳钢、中碳钢、低合金或中合金高强钢的HAZ，有些金属材料，如合金成份较高的超高强钢、 Ti及Ti合金有时冷裂纹亦产生于WM。4.4.1 机理引起延迟裂纹的三大因素：I. 钢种的淬硬倾向II. 焊接接头的H含量及其分布III.焊接拘束应力 I. 钢种的淬硬倾向 脆硬的片M组织 淬硬会产生较多的晶格缺陷钢种的淬硬倾向主要决定于化学成分，板厚、焊接工艺及冷却条件等也有影响。钢种的淬硬倾向越大，冷裂倾向越大。焊接时，近缝区加热温度高，A晶粒严重长大，在焊后快速冷却条件下，粗大的A就转变为粗大的M

2、。这种脆硬的M组织易于裂纹的萌生及裂纹的扩展。M是在快速冷却条件下产生的非平衡组织，其中含有大量的晶格缺陷，可能成为裂纹源，在焊接应力作用下，微裂纹不断扩展形成宏观裂纹。为了判断淬硬组织对形成裂纹的影响程度，常以硬度为指标，用HAZ的最高硬度值Hmax来评定钢种的淬硬倾向。对于一个钢种，在一定的工艺条件下存在一个可能产生冷裂纹的临界硬度值。但不同钢种此临界值是不同的，且是否会产生裂纹还于焊接应力及扩散氢含量有关。HHHHHHHCrackHHHHHHHCrackH2H2H2II. 氢的作用HAZ的缺陷处存在应力集中，H会向缺陷处扩散阻碍位错的运动，使材料变脆；同时H还会在缺陷处形成H，使此处的应

3、力进一步增高，当H浓度达到临界值时，三向应力会使金属间的连接(金属键)破坏，产生裂纹。H致裂纹具有延迟性。延迟性易产生于HAZ 焊缝的含碳量通常比母材低，所以焊缝的A3比HAZ高； 焊缝先发生过冷A转变，而HAZ仍处于A状态；HAHF DA5mL/100g）确定不产生冷裂纹的临界预热温度01440392wTP（）01600408HTP()0.075lg400000HcmDRPPH2）确定不产生冷裂纹的临界冷却时间52100|100100|1.05 10 (0.276)1.35crwcrtPtt3）确定不产生冷裂纹的临界扩散氢含量400000lg()3.92 15.3()RDcrcmHP4.4.

4、3 防止冷裂纹的措施 焊接材料的选用焊接材料的选用 低H或超低H焊条 低匹配（降低R） 奥氏体焊条 HA大 强度低，塑性好； HAZ不易产生淬硬M 焊接工艺 预热；预热； 控制热输入；控制热输入； 不仅要考虑缓冷，减小淬硬倾向，还要防止晶粒粗化 后热。后热。 减小残余应力； 改善HAZ组织，减小淬硬倾向； 除H。4.5 层状撕裂 Lamellar Tearing在焊接应力作用下，HAZ或稍远离焊缝的区域分层夹杂物（沿轧制方向）产生“台阶”式层状开裂。层状撕裂主要发生在厚板结构的T型接头、十字型接头和角接头中，与材料的轧制和冶炼质量有关，在轧制过程中，一些非金属夹杂物，特别是硫化物，常平等于板面

5、沿轧制方向分布，焊接时，产生的沿板厚方向的焊接应力，使这些夹杂物与金属基体脱离结合，形成裂纹。4.6 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 Stress Corrosion Cracking在腐蚀与某种静态机械拉伸应力的共同在腐蚀与某种静态机械拉伸应力的共同作用下，工件中产生的裂纹扩展称作用下，工件中产生的裂纹扩展称SCCl应力低应力低l介质的腐蚀性小介质的腐蚀性小l特定介质特定介质特点沿晶沿晶SCC断口断口1The Fracture Face of Intergranular SCC 沿晶沿晶SCC断口断口2The Fracture Face of Intergranular SCC沿晶沿晶SCC断口断

6、口3The Fracture Face of Intergranular SCC黄铜的黄铜的SCC The SCC of Brass 在钢中，晶界沉淀导致易在钢中，晶界沉淀导致易于出现沿晶于出现沿晶SCC，但晶界沉淀，但晶界沉淀的这种受结晶学控制的影响并的这种受结晶学控制的影响并不是普遍规律，例如：不是普遍规律，例如： 黄铜是黄铜是一种无沉淀作用的材料，视条一种无沉淀作用的材料，视条件之不同它可能呈穿晶型或呈件之不同它可能呈穿晶型或呈沿晶型沿晶型SCC。 软钢的沿晶软钢的沿晶SCCThe Intergranular SCC of Mild Steel 在在SCC中最早为人们所熟知的中最早为人们

7、所熟知的案例之一就是以案例之一就是以“碱脆碱脆”Alkali Embrittlement形式出现的软钢沿晶形式出现的软钢沿晶SCC。热的浓苛性钠溶液一度被作。热的浓苛性钠溶液一度被作为实验室试验和研究的电解质溶液，为实验室试验和研究的电解质溶液，但作为试验溶液，浓硝酸氨或浓硝但作为试验溶液，浓硝酸氨或浓硝酸钙的沸腾溶液更为普遍。酸钙的沸腾溶液更为普遍。 1.5.4 改善零件腐蚀抗力措施改善零件腐蚀抗力措施Methods of Improving Corrosion Resistance of Materials 1）抗氧化）抗氧化Inoxidizable1 选材选材如：耐热钢如：耐热钢 高温合

8、金高温合金 耐热铸铁耐热铸铁 陶瓷材料陶瓷材料2 表面处理表面处理表面涂层表面涂层如：热喷涂铝如：热喷涂铝 陶瓷陶瓷2）抗电化学腐蚀）抗电化学腐蚀 Electrochemical Corrosion Resistance 1 选材选材不锈钢，耐蚀合金，钛合金，不锈钢，耐蚀合金，钛合金， 陶瓷材料，高分子材料陶瓷材料，高分子材料2 表面处理表面处理电镀电镀Ni,Cr 浸镀浸镀Zn,Sn,Al,Pb等等热喷涂陶瓷，热喷涂陶瓷，喷涂涂料，搪瓷，塑料等等喷涂涂料，搪瓷，塑料等等3 电化学保护电化学保护阳极保护阳极保护阴极保护阴极保护4 加缓蚀剂加缓蚀剂降低电解质中的腐蚀性降低电解质中的腐蚀性如：含氧水中加重铬酸钾如：含氧水中加重铬酸钾原油天然气中加吡，喹啉原油天然气中加吡，喹啉3)抗应力腐蚀抗应力腐蚀Stress Corrosion Resistance 1 减少应力及应力集中减少应力及应力集中设计时就应该考虑设计时就应该考虑2 消除残余应力消除残余应力消应力处理，如退火消应力处理，如退火3 选材选材应力腐蚀抗力高的材料应力腐蚀抗力高的材料4 改变介质条件改变介质条件清除促进应力腐蚀有害离子清除促进应力腐蚀有害离子