焊接裂纹.ppt
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1、第二节第二节 焊接热裂纹焊接热裂纹一、结晶裂纹形成机理一、结晶裂纹形成机理焊接热裂纹焊接热裂纹一、结晶裂纹形成机理一、结晶裂纹形成机理1.形成结晶裂纹的内因:液态薄膜形成结晶裂纹的内因:液态薄膜 必要条件:拉伸应力必要条件:拉伸应力2.结晶裂纹形成阶段:结晶裂纹形成阶段:a.液固阶段液固阶段 b.固液阶段固液阶段 c.完全凝固阶段完全凝固阶段 a一、结晶裂纹形成机理一、结晶裂纹形成机理熔池结晶的阶段及脆性温度区熔池结晶的阶段及脆性温度区一、结晶裂纹形成机理一、结晶裂纹形成机理3.形成结晶裂纹的条件形成结晶裂纹的条件焊接时产生结晶裂纹的条件焊接时产生结晶裂纹的条件一、结晶裂纹形成机理一、结晶裂纹
2、形成机理决定条件:决定条件:a.TB的大小的大小 b.脆性温度区内金属的塑性脆性温度区内金属的塑性 c.在脆性温度区内的应变增长率在脆性温度区内的应变增长率 二、结晶裂纹的影响因素二、结晶裂纹的影响因素1、合金状态图的类型和结晶温度区间、合金状态图的类型和结晶温度区间结晶温度区间与裂纹倾向的关系结晶温度区间与裂纹倾向的关系(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响合金状态图与结晶裂纹倾向的关系合金状态图与结晶裂纹倾向的关系2.合金元素对产生结晶裂纹的影响合金元素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(1 1)硫化磷硫化
3、磷各合金元素对铁结晶温度区间的影响各合金元素对铁结晶温度区间的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响钢中各元素的偏析系数钢中各元素的偏析系数(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(2 2)碳碳硫和磷的浓度硫和磷的浓度(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(3 3)锰锰Fe-C平衡相图的高温部分平衡相图的高温部分(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响Mn、C、S同时存在时对结晶裂纹的影响同时存在时对结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹
4、的影响(5 5)钛、锆和稀土钛、锆和稀土能形成高熔点的硫化物能形成高熔点的硫化物(6 6)镍镍易与硫形成低熔点共晶易与硫形成低熔点共晶(7 7)氧氧()硅()硅形成形成相的元素相的元素3.凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响(一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响相在奥氏体基底上的分布相在奥氏体基底上的分布(二)力学因素对产生结晶裂纹的影响(二)力学因素对产生结晶裂纹的影响 冶金因素是必要条件而产生结晶裂纹的充分冶金因素是必要条件而产生结晶裂纹的充分条件是有条件是有力力的作用。的作用。金属强度随温度的变化和拉伸应力的关系金属强度随温度的变
5、化和拉伸应力的关系三、防治结晶裂纹的措施三、防治结晶裂纹的措施(一)、冶金因素方面(一)、冶金因素方面1.控制焊缝中的硫、磷、碳等有害杂质的含控制焊缝中的硫、磷、碳等有害杂质的含量量2.改善焊缝凝固结晶、细化晶粒改善焊缝凝固结晶、细化晶粒不锈钢焊接,希望得到的不锈钢焊接,希望得到的相相三、防治结晶裂纹的措施三、防治结晶裂纹的措施(二)、工艺因素方面(二)、工艺因素方面1.适当增加焊接线能量和提高预热温度适当增加焊接线能量和提高预热温度2.接头形式接头形式3.焊接次序焊接次序三、防治结晶裂纹的措施三、防治结晶裂纹的措施接头形式对裂纹倾向的影响接头形式对裂纹倾向的影响三、防治结晶裂纹的措施三、防治
6、结晶裂纹的措施锅炉管板与管束的焊接次序锅炉管板与管束的焊接次序对称焊接法举例对称焊接法举例第第三三节节 焊接焊接冷冷裂纹裂纹一、冷裂纹的危害性及其一般特征一、冷裂纹的危害性及其一般特征(一)、冷裂纹的危害性(一)、冷裂纹的危害性炸毁的球罐炸毁的球罐一、冷裂纹的危害性及其一般特征一、冷裂纹的危害性及其一般特征(二)、冷裂(二)、冷裂纹的一般特征纹的一般特征14MnMoVN钢根部冷裂纹钢根部冷裂纹二、冷裂纹的种类二、冷裂纹的种类(一)、焊趾裂纹(一)、焊趾裂纹焊趾裂纹焊趾裂纹A及焊道下裂纹及焊道下裂纹B二、冷裂纹的种类二、冷裂纹的种类(二)、焊道下裂纹(二)、焊道下裂纹焊道下延迟裂纹焊道下延迟裂纹
7、二、冷裂纹的种类二、冷裂纹的种类(三)、根部裂纹(三)、根部裂纹根部裂纹根部裂纹三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理(一)、钢种的淬硬倾向(一)、钢种的淬硬倾向1.形成脆硬的马氏体组织形成脆硬的马氏体组织组织对裂纹的敏感性排序:组织对裂纹的敏感性排序:F/PBLMLBuBgM-AMT三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理2.淬硬会形成更多的晶格缺陷淬硬会形成更多的晶格缺陷 空位和位错,在应力和热力不平衡条空位和位错,在应力和热力不平衡条件下,空位位错会发生聚集,浓度达到临件下,空位位错会发生聚集,浓度达到临界值时,会形成裂纹。界值时,会形成裂纹。三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理(
8、二)氢的作用(二)氢的作用 研究表明,焊接接头含氢量越高,裂纹的敏研究表明,焊接接头含氢量越高,裂纹的敏感性越大,当局部地区的含氢量达到某一临界感性越大,当局部地区的含氢量达到某一临界值时,开始出现裂纹。值时,开始出现裂纹。钢中的氢分为钢中的氢分为残余氢残余氢和和扩散氢扩散氢,在,在M MS S点以下点以下产生冷裂纹,较高温度下的氢已扩散,因此在产生冷裂纹,较高温度下的氢已扩散,因此在较低温度下的扩散氢才具有致裂作用。较低温度下的扩散氢才具有致裂作用。三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理碳当量与临界含氢量的关系碳当量与临界含氢量的关系三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理1.氢的来源及焊
9、缝中的含氢量氢的来源及焊缝中的含氢量2.金属组织对氢扩散的影响金属组织对氢扩散的影响 三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理氢在铁中的溶解度及在不同组织的钢中扩散速度氢在铁中的溶解度及在不同组织的钢中扩散速度三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理3.氢在致裂过程中的动态行为氢在致裂过程中的动态行为 高强钢高强钢HAZ延迟裂纹的形成过程延迟裂纹的形成过程三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理4.延迟裂纹的开裂机理延迟裂纹的开裂机理延迟断裂时间与应力的关系延迟断裂时间与应力的关系(1)充氢钢拉伸试验)充氢钢拉伸试验三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理(2)延迟裂纹与温度的关系)延迟裂纹与
10、温度的关系(3)不同的钢种氢的扩散速度不同)不同的钢种氢的扩散速度不同(4)应力扩散理论)应力扩散理论金属内部缺陷提供裂源,应力作用下开裂。金属内部缺陷提供裂源,应力作用下开裂。三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理氢致裂纹的扩展过程氢致裂纹的扩展过程三、焊接冷裂纹的机理三、焊接冷裂纹的机理(三)焊接接头的应力状态(三)焊接接头的应力状态1.不均匀加热及冷却过程中所产生的热应不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力力2.金属相变时产生的组织应力金属相变时产生的组织应力3.结构自身拘束条件所造成的应力结构自身拘束条件所造成的应力四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防
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