复合钢板冬季施工中裂纹的成因分析及控制.docx

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1、复合钢板冬季施工中裂纹的成因分析及控制 【摘要】针对我国北方冬季的气候特点，对复合钢板材料焊接过程中常常出现裂纹这一问题进行了分析，找出裂纹形成的缘由，有针对性地提出相关措施来降低复合材料裂纹的敏感性和裂纹出现的机率。 【关键词】复合钢板；冬季施工；裂纹；敏感性；限制 前言 复合钢板具有两种材料的综合性能，能节约珍贵金属，降低生产成本，被广泛应用于石油、化工及压力容器等行业。本公司在复合钢板的运用方面已有近二十年的时间，而且有成熟的工法、工艺。但是，依旧有新的问题出现，复合钢板冬季焊接施工中出现相对较多裂纹便是其中之一。本公司地处西北，气候干燥，冬季平均气温在-5左右，最低温度-25，-10以

2、下的温度一般会持续15天左右，低温时间较长，裂纹的出现给复合钢板设备制造带来很大困扰。在生产过程中，通过分析复合钢板设备在冬季施工中产生裂纹的缘由，实行有效的工艺措施，降低了裂纹出现的机率。 1.裂纹成因分析 对近几年制造的复合板设备进行抽样检查，分析出现缺陷的对接焊缝底片，统计结果见表1。 由表1可知，复合钢板在冬季施工中出现的圆形缺陷和条形缺陷与其它季节差别不大，但裂纹的出现机率大为增加。众所周知，圆形缺陷和条形缺陷出现的机率主要与焊接工艺参数的限制和操作者的实际技能有关，而且工件组对质量对其也会有肯定的影响。但裂纹不但与以上因素有关，而且还与气候、焊材、复合钢板母材质量、热处理等多方面因

3、素有关。经检测，复合钢板的裂纹主要出现在焊接接头的熔合线旁边，沿基层和复层之间区域存在【1】，一般向基层延长，裂纹与钢板轧制方向同向，长度一般在10-25mm之间不等。复合钢板其余部位经超声波检测未发觉裂纹。 1.1复合钢板的制造质量的影响 复合钢板是由基板和复板经过爆炸复合后制成【2】。经过爆炸复合，钢板基层与复层呈锯齿状啮合在一起。在锯齿状的啮合部位，由于异种钢之间达到原子间的结合，导致啮合部位的合金元素和组织成分发生改变，形成近似于珠光体组织的金相组织，其机械性能等技术指标相应发生了根本性的变更。爆炸复合后进行正火热处理3，主要目的是为了基层材料在900左右的温度内进行二次结晶，使碳钢的

4、力学性能重新得以复原，同时保证复合层材料跳过中温敏化区间，避开产生敏化效果，从而保证基层的力学性能和复合层的耐蚀性能。但是，由于啮合区在正火状态下导致晶粒较为粗大，同时，不锈钢中的铬原子在啮合区广泛分布，造成组织成分比较困难，极易形成起裂源或淬硬倾向较大，从而形成复合钢板的薄弱环节。 1.2焊接依次的影响 复合钢板的焊缝焊接依次一般是先对基层进行焊接，然后进行无损检测，待检测合格后再进行过渡层和复层的焊接。这种施工依次造成基层焊接完毕后并未使整个焊道填满，而焊缝熔合线两侧成型也不能完全形成圆滑过渡，所以极易在熔合线两侧造成应力集中。应力过分集中也是导致产生裂纹的必要条件之一。 1.3复合钢板啮

5、合区组织的影响 复合钢板的啮合区经过电弧的再次加热使得啮合区晶粒快速长大，而且啮合区存在异种钢的组织成分的区域偏析，使焊接接头区的内部拉应力增加，产生冷裂纹的倾向亦增加。 1.4冬季气候对裂纹产生的影响 复合板设备在冬季施工中，由于环境气温较低，造成冷却速度加快，焊后若未能刚好限制工件温度，使较大工件在寒冷的气候条件下散热过快，特殊是800以下的冷却速度。冷却速度越大，淬硬倾向越大，脆性越大，产生冷裂纹的倾向越大。同时，部分焊道中的冷凝空气中吸附大量水分，形成焊缝内部的扩散氢含量较多，随着焊接接头区的含氢量增加，从而为焊缝的开裂供应了大量的必要条件。 2.限制措施 由于复合板啮合区的形成与复合

6、板加工工艺是共存共生的，所以，对于啮合区的组织相变和区域偏晰等因素，须要复合板生产厂家进一步提高复合钢板制造质量，而在设备制造厂只有在焊接过程中实行以下措施来抑制其他不利因素，削减诱发裂纹产生的倾向。 2.1实行合理的焊接依次 基层焊接后，清理干净焊道，进行过渡层、复层的焊接，填满焊道后再进行无损检测。过渡层焊条中的合金元素能有效的限制啮合区的合金元素含量，降低啮合区的组织相变和区域偏晰，并能有效消退焊道未填满而造成的熔合线两侧应力集中的现象。由此可以消退产生裂纹的必要因素。 2.2实行必要的焊前预热和焊后缓冷措施 冬季施工时，焊前及焊后对工件进行必要的预热和缓冷，可以有效降低冷却速度，防止骤

7、冷骤热造成组织中晶粒的快速长大。并且还能有效的清除凝聚在工件上的水分，从而降低扩散氢在熔池中的含量，削减裂纹发生的机率。 3.结语 通过分析复合钢板设备裂纹产生的缘由，实行以上措施后，近几年冬季制造的复合钢板设备裂纹出现率由以前的14%下降至正常范围0%1%，取得了很好的效果。 参考文献 1Folkhard W.Welding Metallurgy of Stainless stellM.Vien：Springer-Verlag，19101：125-143 2郑远谋.爆炸焊接和爆炸复合材料的原理及应用M.长沙：中南高校出版社，2022 3陆兴.热处理工程基础M.北京：机械工业出版社出版，2022 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页