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什么是延迟裂纹?延迟裂纹如何产生的?

1、什么是延迟裂纹


延迟裂纹是冷裂纹的一种,是由于塑性储备、应力状态以及焊缝金属中氢含量等综合作用而产生的焊接裂纹。延迟裂纹不是在焊接过程中产生的,而是在焊后延续一段时间产生的。延迟裂纹主要发生在低合金高强钢中,主要与焊缝含扩散氢、接头所承受的拉应力以及由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关,是三个因素中的某一因素与相互作用的结果。焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷,它不在焊后立即产生,而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。

所谓“有延迟裂纹倾向的材料”,就是焊后容易出现焊接冷裂纹的材料,也即是可以焊接的低合金高强度钢。用低合金换取高强度,当然好;但随着合金元素增加,强度的升高,也带来了延迟裂纹倾向问题,增加了焊接难度,拖延了无损检测时间。所谓“增加了焊接难度”,用老的焊接术语说,这些材料的可焊性较差或差;用今天的术语来说,这些材料属于焊接难度较难或难的等级。

 

2、延迟裂纹的产生机理


对于确定成分的母材和焊缝金属,塑性储备一定,产生延迟裂纹的孕育期长短,取决于焊缝金属中的扩散氢及接头所处的应力状态。同理相应于某一应力状态,焊缝含氢量高,裂纹孕育期短,裂纹倾向大。当应力状态恶劣,即使含氢量低,在很短孕育期内会产生裂纹。但是决定延迟裂纹产生与否,存在一个临界含氢量与临界应力值。若氢低于临界含氢量,拉应力低于强度极限,则孕育期将无限长,实际上不产生延迟裂纹。

现代的延迟裂纹理论认为,焊缝金属中的含氢量、接头承受的应力水平以及接头金属的塑性储备,三者对延迟裂纹产生的作用是相互联系的。焊缝高含氢量在低应力下就会诱发出裂纹,而低含氢量需要高应力下才达到诱发裂纹状态。含氢量及应力都低时,在长时间才能达到裂纹产生条件。材料的塑性储备起到调节作用,当材料的变形能力高,缺口敏感性低时,只有在更高应力更多含氢量下才能产生延迟裂纹。

在焊接接头中,由于焊缝一般含碳量低,缺口敏感性小,而近缝区由于晶粒粗大,过饱和空位浓度高,应力集中程度高等不利条件,使近缝区易于产生延迟裂纹。

 

3、怎样判断哪些材料是“有延迟裂纹倾向的材料”?


目前流行的,有两种方法:

1)合金元素的碳当量法

对于Q345类含碳量≥0.18%的钢,目前仍普遍使用国际焊接学会推荐的碳当量公式:

CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo++V)/5+(Cu+Ni)/15 (%)

当CEV在0.45%至0.50%之间,即0.45%<CEV≤0.50%时,认为材料的焊接难度等级为较难;当CEV>0.50%时,认为材料的焊接难度等级为难。

2)屈服强度法

当材料的屈服强度在370MPa–420MPa时,认为材料的焊接难度等级为较难; 当材料的屈服强度>420MPa时,认为材料的焊接难度等级为难。

真正的无损检测时机,不应决定于有延迟裂纹倾向的材料,而应从严要求,综合考虑焊缝是否可能有延迟裂纹倾向(既不但要考虑材质,还要考虑壁厚,应力,焊条与扩散氢清除等因素),选择合适的无损检测时机。不然,如果出了无损检测合格报告后,又发现检测过的部位有裂纹,这是很失职的行为,也是很窝囊的事情。


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