解析2.25-1mo钢焊后产生焊接裂纹的原因分析及其返修措施

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1、万方数据万方数据22锅炉技术第33卷表12l／4Cr一1Mo钢锻件的力学性能1．1．2封头封头由进口的21／4Cr一1Mo钢板(ASMESA387GR22CL2钢板)冲压而成，封头壁厚艿。i。=90mm，供货状态为调质状态。钢板的理化性能试样状态为调质+摸拟焊后热处理状态，钢厂提供的质保书数据完全满足产品技术条件的要求，并有较好的强韧性富裕度。其主要力学性能见表2。表221／4Cr一1Mo钢板的力学性能1．1．3封头试板为了了解封头冲压后封头母材的性能情况，确保封头的制造质量，在封头冲压及之后的淬火、回火处理过程中，设置了工艺方面的随炉试板。封头冲压成形

2、及之后的淬火、回火处理后，对该试板进行了摸拟焊后热处理并进行了性能试验，结果表明性能指标完全满足产品技术条件的要求。封头冲压后随炉试板的力学性能见表3。表3随炉试板的力学性能项目602(MPa)6b(MPa)d5(％)妒(％)68驾℃(MPa)c寻30℃(J)产品技术要求≥315520～685≥19≥40≥248．6≥55．2(平均)，≥46(最低)随炉试板50362782398>294，>294。>2941．2焊接材料经过实际取样分析，结果完全满足要求。焊接材料全部为德国蒂森公司进口。其主要化学成分见表4。其中：焊丝——UNIONS1CRMO2；焊剂为

3、——UV420TTR—W。表4焊丝及熔敷金属的化学成分(％)1．3环缝的焊接工艺环缝的焊接采用带钝边的单面U型坡口，坡口形式见示意图2，简要焊接工艺程序如下：A．预热≥200℃；B．内壁装配搭马；C．外壁交流埋孤自动焊并一次焊妥；D．立即中间热处理；E．重新预热≥200℃；F．内壁挑磨焊根；G．根部100％磁粉检查合格；H．内壁手工焊并一次连续焊妥；I．立即去氢处理；万方数据第3期张良成，等：2l／4Cr一1Mo钢焊后产生焊接裂纹的原因分析及其返修措施23J．焊缝内外表面修磨；K．焊缝100％MT、UT、RT。从焊接工艺来看，该焊接工艺先后经过焊接工艺评

4、定，产品其它焊缝的焊接以及之前相同材料和结构的其它产品10数条环缝和插人式接管焊缝的焊接验证均没有发现有此类型裂纹发生，而所使用的焊材经查都符合采购和验收技术要求(实际检查结果见表4)，基本上已属于成熟工艺，因此焊接工艺技术不是主要问题。图2坡口示意图1．4其它1．4．1现场硬度测定经过现场硬度测定，认为除封头母材硬度偏低外，焊缝金属和筒体母材硬度基本正常。现场实测硬度值见表5：表5现场实测硬度值简体母材焊缝金属封头母材硬度(HB)189，135，174287，255，244130，143，1311．4．2全面查验焊接过程记录通过对整个环焊缝的焊接过程记

5、录进行查对、核实，发现预热温度、焊接记录、去氢记录(均为手记)也完全符合工艺要求。(通过返修后的实际去氢记录发现：此次的去氢处理无论是在温度还是在保温时间上都没有达到工艺要求)1．4．3查询焊接操作人员在焊接过程中有否异常情况经过焊接操作人员的介绍，说当焊到离外表面约30mm左右时从原焊剂烘箱中更换了另一大桶药粉，在之后的焊接过程中就不断出现针状气孑L，这说明焊剂存在一定程度的未烘干。但是由于是第2天才发现裂纹，所以无法对焊接前后的焊剂进行分析对比。2焊接裂纹形态和类型2．1焊接裂纹形态21／4Cr一1Mo钢(低合金耐热钢)焊接时一不当心极易产生裂纹，这

6、种裂纹常以纵向的方式存在于焊缝中间及熔合线处；有时也呈横向的方式不规则地分布于整个焊缝当中，严重时延伸到母材。这与产品焊后所发现的裂纹一致。2．2焊接裂纹所属类型根据延迟裂纹的机理，氢由金属内部向外扩散的过程中，会遇到某些“陷阱”(如显微杂质和微孔等)，从而发生聚集，并由原子状态转为分子状态，形成了较大的内应力促使这些原有微观缺陷的地方不断扩大，直至形成宏观的裂纹。而从产品焊接过程中所发现的较多的针状气孔，可以充分说明焊缝中的含氢量已处于过饱和状态，氢浓度较高，而焊后的去氢又不充分，从而导致诱发焊缝产生延迟裂纹。而从裂纹的扩展方向来看是由焊缝向两侧母材方

7、向扩展，这与氢的扩展方向呈一致，由此可以说明裂纹的性质属于冷裂纹。从实际情况来看，这条焊缝的焊接持续了4～5个班次，在整个焊接过程中均没有发现裂纹产生，只是在整个焊缝焊妥后的第2天在开始对焊缝表面进行打磨的情况下才发现，而且随着时间的推移，裂纹有扩展的趋势，这就进一步说明焊接裂纹属冷裂纹。同时，从换了另外一桶焊剂后所发现的气孑L来看，焊缝表面的气孔呈喇叭口形，且气孔的四周有光滑的内壁。另外，从随后的机械加工过程中也可以看到焊缝内部也存在气孔，多以小圆球状存在，这与氢气孔的特征完全吻合，这也就更进一步地说明了焊缝当中存在大量的过饱和氢。由于氢在不同温度和不

8、同组织中的溶解度差异很大，这样在焊接接头冷却时，析出的氢就会向万方数据万方数据第