焊接延迟裂纹的危害和特征

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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。

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