焊接冶金学——基本原理杜则裕第七章.pptx

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1、焊接冶金学基本原理第7章　焊接裂纹目录焊接裂纹的危害及分类焊接热裂纹焊接冷裂纹7.17.27.3再热裂纹7.4目录应力腐蚀裂纹焊接裂纹诊断的一般方法7.57.67.7层状撕裂引言焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下,材料的原子结合遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙。焊接裂纹具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业部门的发展,各种焊接结构也日趋大型化、高参数化,有的焊接结构还需要在高温、深冷以及强腐蚀介质等恶劣环境下工作。各种低合金高强度钢,以及低温、耐热、耐蚀、抗氢等专用钢得到广泛应用。焊接裂纹正

2、是这些焊接结构生产中经常遇到的一种危害最严重的焊接缺欠,常发生于焊缝和热影响区。焊接裂纹直接影响焊接部件及焊接结构的质量与安全性,甚至能造成灾难性事故。因此,控制焊接裂纹就成了焊接技术中急需解决的首要课题。7.1焊接裂纹的危害及分类1.焊接裂纹的危害焊接裂纹不仅直接降低了焊接接头的有效承载面积,而且在裂纹尖端还存在较大的应力集中,使裂纹尖端的局部应力远远大于焊接接头的平均应力。因此,带有焊接裂纹的焊接接头容易造成脆性破坏。焊接裂纹可能出现在焊缝和热影响区的表面,也可能出现在其内部。焊接裂纹一般比较细微,难以用肉眼发现,使用无损检测手段也常

3、漏检。焊接裂纹的隐蔽性增加了焊接结构在服役过程中的潜在危险。焊接裂纹的种类繁多,产生的机理和敏感条件各不相同。有些焊接裂纹在焊后可以立即产生,有些则可能在焊后延续一段时间才产生,也有些是在使用过程中,在一定外界条件的诱发下产生的。焊接裂纹的复杂性使得它比其他焊接缺欠的预防更加困难。7.1焊接裂纹的危害及分类2.焊接裂纹的分类根据焊接裂纹产生的部位、形态及其产生机理,焊接裂纹有如下两种分类方法。按裂纹产生的部位和宏观形态分类在实际焊接生产中,人们对焊接裂纹的认识首先是它们的直观形态和分布特征。识别它们的形态和特征可以帮助了解产生裂纹的原因,

4、找到防止裂纹的合理工艺方案。根据焊接裂纹的产生部位和宏观形态,焊接裂纹可分为焊缝中的纵向裂纹和横向裂纹、熔合线裂纹、焊缝和热影响区根部裂纹、焊趾裂纹、焊道下裂纹、层状撕裂、弧坑纵向裂纹、弧坑横向裂纹和弧坑星形裂纹等。不同焊接接头产生的裂纹,其宏观形态和分布如图7-1所示。7.1焊接裂纹的危害及分类2.焊接裂纹的分类根据焊接裂纹产生的部位、形态及其产生机理,焊接裂纹有如下两种分类方法。按裂纹产生的部位和宏观形态分类在实际焊接生产中,人们对焊接裂纹的认识首先是它们的直观形态和分布特征。识别它们的形态和特征可以帮助了解产生裂纹的原因,找到防止裂

5、纹的合理工艺方案。根据焊接裂纹的产生部位和宏观形态,焊接裂纹可分为焊缝中的纵向裂纹和横向裂纹、熔合线裂纹、焊缝和热影响区根部裂纹、焊趾裂纹、焊道下裂纹、层状撕裂、弧坑纵向裂纹、弧坑横向裂纹和弧坑星形裂纹等。不同焊接接头产生的裂纹,其宏观形态和分布如图7-1所示。7.1焊接裂纹的危害及分类2.焊接裂纹的分类图7-1焊接裂纹的宏观形态和分布a)T形接头的焊接裂纹b)对接接头的焊接裂纹c)焊缝收弧的弧坑裂纹1—焊缝中的纵向裂纹2—焊缝中横向裂纹3—熔合线裂纹4—焊缝根部裂纹5—热影响区根部裂纹6、7—焊趾裂纹8—焊道下裂纹9—层状撕裂10—弧坑

6、纵向裂纹11—弧坑横向裂纹12—弧坑星形裂纹7.1焊接裂纹的危害及分类2.焊接裂纹的分类按裂纹产生的机理分类按照裂纹产生的机理分类更能反映裂纹的本质。一般习惯按裂纹产生的温度区间将裂纹分为热裂纹和冷裂纹。热裂纹包括结晶裂纹、多边化裂纹和液化裂纹。冷裂纹包括延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。还有,在焊接厚板结构时,由于钢材内部所含夹杂物引起的层状撕裂。除此之外还有应力腐蚀裂纹,它是在腐蚀性介质环境中,特定工作条件下形成的裂纹。7.2焊接热裂纹1.焊接热裂纹的一般条件焊接热裂纹(HotCrack)具有高温沿晶断裂的特征。由金属断裂理论可

7、知,发生高温沿晶断裂的条件是,在高温阶段晶间延性或塑性变形能力不足以承受当时所发生的应变量。焊接冷却凝固过程中,在接头中总是存在着不均匀的应变场。焊缝结晶过程中,焊接接头的延性也随着温度的下降而发生变化。7.2焊接热裂纹1.焊接热裂纹的一般条件图7-2形成焊接热裂纹的“脆性温度区间”示意图7.2焊接热裂纹1.焊接热裂纹的一般条件图7-2所示为温度对延性影响的示意图,可见存在延性最低的温度区间,这个温度区间即为易于促使产生焊接热裂纹的所谓“脆性温度区间”。由图7-2可见,有两个延性较低的温度区间,与此相对应,可以见到两类焊接热裂纹:一类是与

8、液态薄膜有关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅰ区,位于固相线TS附近;第二类是与液态薄膜无关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅱ区,位于奥氏体再结晶温度TR附近。7.2焊接热裂纹1.焊接热裂纹的一般条件(1