大理市焊工證培訓(xùn)學(xué)校：焊接接頭中熱裂紋產(chǎn)生原因、措施及方法
大理市焊工技能培訓(xùn)_焊工證辦理-焊工培訓(xùn)學(xué)校
熔化焊接與熱切割作業(yè)：指使用局部加熱的方法將連接處的金屬 或其他材料加熱至熔化狀態(tài)而完成焊接與切 割的作業(yè)。 適用于氣焊與氣割、焊條電弧焊與碳弧 氣刨、埋弧焊、氣體保護焊、等離子弧焊、 電渣焊、電子束焊、激光焊、氧熔劑切割、 激光切割、等離子切割等作業(yè)。
特種作業(yè)人員必須經(jīng)專門的安全技術(shù)培訓(xùn)并考核合格，取得《中華人民共和國特種作業(yè)操作證》后，方可上崗作業(yè)。
報名咨詢：18206863120（微信同號）
報考條件：
1、年滿18周歲，且不超過國家法定退休年齡；
2、身體健康，無妨礙從事相應(yīng)特種作業(yè)的器質(zhì)性心臟病、癲癇病、美尼爾氏癥、眩暈癥、癔病、震顫麻痹癥、精神病、癡呆癥以及其他疾病和生理缺陷；
3、具有初中及以上文化程度；
4、具備必要的安全技術(shù)知識與技能；
5、相應(yīng)特種作業(yè)規(guī)定的其他條件。
報名資料：
1、身份證復(fù)印件1份
2、一寸白底照片2張
3、初中及以上文化程度畢業(yè)證復(fù)印件1份
4、個人健康承諾書1份（學(xué)校提供，本人簽字）
附：如復(fù)審操作證需提供工作證明1份
考試形式：本人參考、單人單桌、分為理論科目和實操科目，滿分均為100分，及格分均為80分。
焊接接頭中熱裂紋產(chǎn)生原因、措施及方法 近年來特種設(shè)備上低合金高強材料的應(yīng)用越來越普遍,這與鍋爐壓力容器高溫高壓的工況有關(guān),但特種設(shè)備在制造過程中往往發(fā)現(xiàn)焊縫在熱處理后發(fā)現(xiàn)裂紋,特別如2.25Cr-1Mo,13MoNiMoR等材料,這引起了制造廠的注意。 1、焊接接頭中裂紋的種類很多 結(jié)晶裂紋:焊接熔池凝固結(jié)晶時,在液相與固相并存的溫度區(qū)間,由于結(jié)晶偏析和收縮應(yīng)力應(yīng)變的作用,焊縫金屬沿一次結(jié)晶晶界形成的裂紋。此類裂紋只發(fā)生在焊縫中(包括弧坑)。 液化裂紋:焊接過程中,在焊接熱循環(huán)峰值溫度作用下,在多層焊縫的層間金屬與母材近縫區(qū)金屬中,由于晶間金屬/受熱重新熔化,在一定的收縮應(yīng)力作用下,沿奧氏體晶界開裂的現(xiàn)象,有的文獻稱為“熱撕裂”。 高溫低塑性裂紋:在液相結(jié)晶完成以后,焊接接頭金屬從材料的塑性恢復(fù)溫度開始冷卻,對于某些特殊的材料,當冷卻到一定的溫度范圍時,由于應(yīng)變速率和某些冶金因素的相互作用,引起塑性下降,導(dǎo)致焊接接頭金屬沿晶界開裂。一般發(fā)生在比液化裂紋的部位距熔合線更遠一些的熱影響區(qū)。 再熱裂紋:焊接后,在消除殘余應(yīng)力熱處理或不經(jīng)任何熱處理的焊件,處于一定溫度下服役的過程中,在一定條件下產(chǎn)生的沿奧氏體晶界發(fā)展的裂紋。事實上再熱裂紋是低合金高強鋼焊接性要解決的主要問題之一,特別是某些含有較多碳化物形成元素如 Cr,Mo,V,并可產(chǎn)生沉淀碳化物的低合金高強鋼和熱強鋼厚板焊縫中,往往就會在焊后消除應(yīng)力熱處理過程中產(chǎn)生再熱裂紋,處理這些缺陷既費工又費時,對生產(chǎn)帶來很大影響。下面就再熱裂紋的形成機理和制造過程中的預(yù)防措施及檢驗方法進行簡析。 2、再熱裂紋的機理 再熱裂紋的形成,簡單來說就是晶內(nèi)由于強化強度很大而晶界強度較弱,在焊后熱處理時,應(yīng)力松弛時的形變集中加在了晶界上,一旦晶界應(yīng)變超出了晶界的強度極限時,會導(dǎo)致沿晶界開裂產(chǎn)生裂紋。 (1)再熱裂紋形成的內(nèi)因 焊接時,熔合線附近的熱影響區(qū)被加熱到1200℃左右,尤其是厚板多次被加熱后,晶粒粗大,而在冷卻時強碳化物析出較慢,同樣在埋弧焊時,由于線能量較大,焊縫中間的晶粒也較粗大,在隨后的SR處理(480～680℃)過程中,碳化物(V4C3、NbC、MoC等)在晶內(nèi)彌散沉淀,從而強化了晶內(nèi)(晶內(nèi)熱強性好),使熱處理時,應(yīng)力松弛時的應(yīng)變集中加載在晶界上;晶粒粗大,使承載應(yīng)變的晶界數(shù)銳減,同樣應(yīng)變單位晶界應(yīng)變量大大增加;另外,在焊后SR處理時,低熔點雜質(zhì)及B、Sb、Sn、As等微量元素偏析于晶界,減弱了晶界的塑性,應(yīng)變超過晶界的塑性極限就形成開裂。 (2)再熱裂紋形成的外因 上面簡述了再熱裂紋的內(nèi)因,但要產(chǎn)生再熱裂紋還需要外因的存在,外因的產(chǎn)生應(yīng)該從焊接殘余應(yīng)力和膨脹應(yīng)力兩個部分來考慮。 焊后消應(yīng)力熱處理時,焊接殘余應(yīng)力通過松弛蠕變變形得以降低,當材料的變形難以滿足這種變形要求時,就會產(chǎn)生裂紋。在焊接區(qū),低熔點化合物、偏析及粗晶脆化區(qū)的存在,由于晶界強度、韌性不足,不能抵抗蠕變膨脹變形而產(chǎn)生裂紋失效。 蠕變變形,實際上是一個受熱膨脹的過程,在這個過程中是產(chǎn)生膨脹拉應(yīng)力,來抵消一部分焊接過程中產(chǎn)生的壓應(yīng)力,當冷卻收縮時產(chǎn)生收縮力來抵消部分焊接過程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力,從而使應(yīng)力峰值降低。因此,在焊接區(qū)內(nèi)微缺陷氣孔、夾渣等應(yīng)力集中區(qū),當膨脹力與該區(qū)應(yīng)力疊加后產(chǎn)生高峰值的拉應(yīng)力,峰值大于材料的強度值時,原來維持不失效的平衡將被打破而產(chǎn)生裂紋。這些應(yīng)力集中的區(qū)域應(yīng)力分布的狀態(tài)很復(fù)雜,受厚度位置的不同而存在差異,受周圍是否有接管等拘束的不同而不同。比如,該種缺陷處于V型坡口焊接時的下部,這些缺陷受的是拉應(yīng)力,處于上方時,受的是壓應(yīng)力。這也是很多再熱裂紋多存在于焊接區(qū)的根部的原因。復(fù)合堆焊過渡層由于是異種鋼的焊接,組織非常復(fù)雜,又處于拉應(yīng)力的區(qū)域,故產(chǎn)生的再熱裂紋的傾向也是很大的。 預(yù)防措施:從再熱裂紋的形成機理原因分析,預(yù)防的措施有以下幾個方面: 嚴格控制原材料:在原材料的采購上,鋼中的Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等強碳化物形成元素,對再熱裂紋形成有很大影響,需嚴格控制,還有能形成硫磷共晶物的 S、P 含量,采購焊接材料時也要有同樣的要求,這樣的措施是解決產(chǎn)生再熱裂紋內(nèi)因的較為有效的措施之一。 選擇熱裂紋敏感性低的焊接材料(嚴格控制S、P、 V、Nb等元素含量),焊縫金屬強度取下限。 制定合理的焊接規(guī)范: ①盡可能地降低焊接線能量,控制預(yù)熱層間溫度。這兩者決定了焊縫金屬的冷卻條件,對焊縫區(qū)顯微組織有很大影響。一般來講,采用小線能量多道多層并適當提高焊縫區(qū)的冷卻速度,有助于改善顯微組織、提高沖擊韌性、防止熱裂紋產(chǎn)生是有利的。但過低的層間溫度,將不利于氫的逸出,有產(chǎn)生冷裂紋的危險,因此控制冷卻速度,獲取細化的晶粒應(yīng)著重考慮從控制線能量的大小上著手。 ②采取適當?shù)念A(yù)熱措施。采取適當?shù)念A(yù)熱措施,可以軟化淬硬層的硬度、提高韌性、提高抗裂性。 控制焊接過程,減少微小缺陷量:認真執(zhí)行焊接規(guī)范,減少微小缺陷,減少熔敷金屬量,采用窄間隙焊也是控制再熱裂紋的有效措施。通過上面的論述,這些微小缺陷,不超標的缺陷,由于是應(yīng)力集中點,因此,在熱處理釋放應(yīng)力過程中,有應(yīng)力疊加的原因,造成再熱裂紋。因此,控制這些缺陷也是必要的。 控制焊接殘余應(yīng)力:焊接殘余應(yīng)力在熱處理蠕變膨脹力作用下,特別是在應(yīng)力疊加為拉應(yīng)力的情況下,焊縫中的應(yīng)力集中點,碳化物產(chǎn)生的沉淀硬化區(qū)后晶界的薄弱環(huán)節(jié),抵抗不了應(yīng)變造成開裂。因此在熱處理前,減小殘余應(yīng)力的手段也能減少再熱裂紋的產(chǎn)生。①采用半道中間熱處理。②采用高頻超聲波沖擊法。這兩種手段都能有效地減少焊接殘余應(yīng)力。 焊后熱處理:在焊后熱處理過程中,控制升溫以及降溫的速度,以較緩慢均勻地膨脹、收縮,減小再熱裂紋的產(chǎn)生。 3、檢驗檢測鑒別缺陷的方法 一般使用的表面探傷只能指定有無缺陷,要能確定缺陷產(chǎn)生的真正原因還需要用下列方法進行檢驗: 復(fù)型金相法:復(fù)型金相法常用于現(xiàn)場的非破壞檢驗。當工件處于振動或部位窄小時,可用復(fù)型金相法。制取的復(fù)型易長期保存,且能在試驗室用顯微鏡進行觀察分析和拍照。用大工件金相檢查儀與復(fù)型金相法配合使用效果更好。 4、被檢部位表面試樣制備 復(fù)型材料可用1～2mm厚的有機玻璃片,也可用醋酸纖維或硝酸纖維薄膜(AC紙)。有機溶劑可用氯仿、丙酮、醋酸乙脂等。 先將薄膜按所需大小截成小塊。操作時,在已制備好的試樣表面上滴加適量的有機溶劑,并迅速覆蓋有機玻璃片或薄膜,用手指或膠皮輕輕壓緊,使其間的氣泡逸出。待其充分干燥后,即可取下,進行觀察、拍照。 為了增加組織襯度,被檢表面浸蝕可略深一些,或在有機溶劑中加入適量著色劑。 5、用大工件金相檢查儀微觀檢驗 微觀檢驗包括浸蝕前的檢驗及浸蝕后的檢驗:浸前主要檢查試樣有無裂紋、非金屬夾雜物及制樣過程中所引起的缺陷;浸蝕后,主要檢驗試樣的顯微組織。 觀察時,一般先用顯微鏡的75～100倍觀察低倍組織全貌。需觀察細微的組織時,再選用適宜的高倍率。 6、管道和部件的微觀檢驗 a 鑒別材料中非金屬夾雜物、顯微裂紋的類型,觀察其形態(tài)和分布,測量其數(shù)量和大小。 b 鑒別被檢件顯微組織的組成,各種組織的形貌、分布和數(shù)量。對晶粒度、帶狀組織、非金屬夾雜物、魏氏組織、球化組織、脫碳層等作出評定。 c 鑒別組織特征,判定熱處理工藝狀態(tài),必要時為重新制定熱處理工藝提供依據(jù)。 d 鑒別以上缺陷與所檢裂紋之間有無關(guān)聯(lián)等。 由于再熱裂紋不是在焊接過程產(chǎn)生,而是在熱處理或運行時產(chǎn)生的,因此再熱裂紋有一定的隱蔽性,進而出現(xiàn)事故具有不可預(yù)見性,進而會造成更大的損失。所以必須在特種設(shè)備的前期設(shè)計、制造、檢驗等各環(huán)節(jié)預(yù)先考慮到再熱裂紋的出現(xiàn)。
