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[焊接] 焊接接头再热裂纹 系列1-基本介绍

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道祖 发表于 2021-2-5 13:51:02 | 查看全部 阅读模式

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前言

在前几期中,老愚带大家认识了焊接接头的热裂纹和冷裂纹,以及如何科学地预防这两种焊接裂纹。在实际焊接过程和设备服役过程中,还会经常遇到另外一种裂纹——再热裂纹。由于此话题内容较多,老愚分三期给大家讲解。


1再热裂纹的概述 对于一些不锈钢和低合金钢(高强钢/珠光体耐热钢),在焊后热处理或设备长期高温服役过程中,在焊接接头处会出现裂纹(特别是热影响区的粗晶区),这被称之为再热裂纹。
再热裂纹一般都是发生在热影响区的粗晶区,裂纹的方向一般都是沿熔合线,即沿晶开裂。
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图1 再热裂纹导致的事故
2再热裂纹的产生时机及敏感温度 再热裂纹的敏感温度大致在500-700℃。
不锈钢的再热裂纹和低合金钢(高强钢/珠光体耐热钢)的再热裂纹,其本质是一样的,仅仅是产生的时机不太一样。
不锈钢的再热裂纹一般是发生在长期高温操作下。(PS:不锈钢设备一般不需要热处理,所以在设备制造阶段是不会出现再热裂纹的)
低合金钢的再热裂纹一般是焊后热处理时产生的。(PS:低合金钢设备的操作温度基本都小于500℃,在此温度区间,焊接接头一般是不会产生再热裂纹的)
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图2 热影响区的再热裂纹
3再热裂纹的产生机理 目前,学术界对再热裂纹的产生原因提出了很多解释,还未形成一个统一的说法,总体来看,有三种主流的理论:
3.1 理论一:晶界杂质析集弱化作用 对一些低合金高强钢产生再热裂纹的测试中发现,钢材中的杂质在晶界析集而导致其脆化,这种现象对于再热裂纹的产生有着重要的影响。
(1)对于含有沉淀强化元素钢的粗晶区来说,焊接时,钢中的沉淀相(碳化物,氮化物)固溶在金属中,焊后,由于冷却速度大,来不及析出,而在二次加热时,这些元素的碳化物、氮化物重新在晶内析出,因此使晶内强化,而使晶界相对弱化。
(2)对于含有较多P、S、Sb、Sn、As等元素的钢来说,在再热温度范围,这些元素容易向晶界析集,也能降低晶界抗蠕变的能力。
3.2 理论二:晶内沉淀强化作用Cr、Mo、V、Ni等元素的碳化物、氮化物,以及镍基合金的沉淀相,在一次焊接热作用下因受热而固溶,在焊后冷却不能充分析出,而在二次加热再热处理过程中,由晶内析出这些碳、氮化物及沉淀相,从而晶内强化,这时,应力松弛所产生的变形就集中于晶界,当晶界在塑性不足时,就会产生再热裂纹。
3.3 理论三:蠕变断裂理论再热过程中随着应力松弛,伴随有蠕变现象。
设备焊后消应力热处理或长期高温下操作时,焊接残余应力通过应力松弛蠕变变形得以降低,当材料的变形难以满足这种变形要求时,就会产生裂纹。在焊接区,有低熔点化合物、偏析及粗晶脆化区的存在,由于晶界强度、韧性不足,不能抵抗蠕变膨胀变形而产生裂纹失效。

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评论3

myyehLv.7 发表于 2021-2-6 09:33:09 | 查看全部
謝謝分享----------------------------
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wanderer1997 发表于 2021-2-12 00:06:31 | 查看全部
好资料,多谢楼主分享!
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muellerLv.8 发表于 2021-2-13 00:06:45 | 查看全部
感谢楼主分享此份资料!
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