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焊接延迟裂纹的危害和特征

分类:
常见问题
发布时间:
2018/05/08 09:28
  这是刊登在1986年第3期《石油工程建设》的一篇旧文,文章题目为《焊接延迟裂纹及检测对策》。由于时隔27年,球罐施工和检验,均有很大发展,现只节选“焊接延迟裂纹的危害和特征” 两部分,不知它们的论述,还靠谱么?希望它们今天还有点参考作用。
  一、问题的提出---焊接延迟裂纹的危害
  在焊接缺陷中,裂纹是具有发展性的危险缺陷。冶金部钢铁研究院对28台球罐取样分析的结果,再一次证明了这个论断,他们的结论是:气孔、夹渣、未焊透等原生缺陷虽然超出了制造标准,但没有发现在使用中有扩展的现象;而焊接裂纹却有的在使用中扩展了,特别是这些扩展常常含有沿壁厚方向的〔1〕,可能致使球罐易燃、易爆介质泄漏,甚至爆炸。正因为裂纹是具有发展性的危险缺陷,各国制造标准均将裂纹列入“不允许存在的” 缺陷。
  有的资料统计,在强度钢的焊接裂纹中,热裂纹约占10%,冷裂纹约占90%〔2〕。近年来的开罐检查资料〔1〕〔3〕,,都提到这些冷裂纹均为延迟裂纹。作为一个无损检测人员,了解焊接延迟裂纹的产生要素、特征,以便采取相应的对策,当然是十分重要的。
  二、延迟裂纹的特征
  1. 形貌
  这种裂纹看起来似乎是一条,实质上它是许多断续的细微裂纹的集合体,曲曲折折,且有分枝,端部更是尖细。小裂纹检测难度大。
  2. 产生时间
  延迟裂纹因焊后不立即出现,要延迟一段时间才出现,而得名。它的产生时间首先决定于扩散氢的析集。
  日本小平一丸和苏联卡萨特金的试验结论如下:熔合区含氢量大约从焊后10分钟开始增长,到第4天左右达到最高值(不预热可达焊缝含氢量的5倍)。在扩散氢达到一定数值,熔合线附近的粗晶组织---淬硬组织,在较大拘束(收缩---拉)应力作用下,形成延迟裂纹。
  笔者认为,延迟裂纹产生的时间,要看三要素综合机率,对于压力容器,一般在焊后2--5天时间内或强度试验时,是延迟裂纹产生高发期。
  3. 分布走向
  (1)延迟裂纹多出现在热影响区,日本对45台球罐上的裂纹进行调查,发现在1471条延迟裂纹中,有1248条分布在热影响区,占总条数的84.8%。我国对百余台球罐开罐检查的统计资料,也有“一般起源于热影响区的高硬度马氏体组织” 的结论〔3〕。
  (2)热影响区的延迟裂纹多平行于焊缝,呈纵向。日本对45台球罐的统计资料表明,纵向裂纹大约占热影响区裂纹总数的90.5%。我国对百余台球罐开罐检查的综合资料评述中,也有这样的结论:延迟裂纹一般出现在热影响区,且平行于焊缝。
  (3)延迟裂纹多出现在拘束度大的焊接部位。这似乎是毫无疑问的,不过具体了解它们在容器上的分布,仍然是很重要的,这里主要叙述以下三点:
  第一,延迟裂纹多出现在球罐的环向焊接接头上。石油部对七个炼油厂的球罐进行检查,发现在1487条裂纹中,有1242条裂纹出现在环向接头上,占裂纹总数的83.5%。这大概与分带组装,造成环向接头拘束应力大有关。
  第二,延迟裂纹多出现在焊接接头的内外表面〔4〕。资料〔3〕则进一步指出:焊接接头表面裂纹发生率约占裂纹总数的78%。笔者认为,这可能与角变形或错边在工作状态下引起的附加应力,以表面处为最大有关。
  第三,延迟裂纹和焊接顺序有关。日本铃木春义的试验资料表明:对于双面焊的强度钢平板对接接头,裂纹多发生在先焊一面的焊缝边缘。这是后焊焊缝收缩,对先焊焊缝产生较大的拘束应力所致。