延遲裂紋的危害及原因分析

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1、!!!!!!!管理與控制!"#"$%&%#’()*#’+*,延遲裂紋的危害及原因分析陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備安全質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心!（西安!"#$$%&）!王!建!!【摘要】!延遲裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展是緩慢的、間歇式的。延遲時(shí)間的不確定性給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的危害。通過(guò)對(duì)延遲裂紋的原因進(jìn)行分析探討，提出了有效的預(yù)防控制措施。!!在焊接生產(chǎn)過(guò)程中，由于鋼種和焊接結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同由于延遲裂紋在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法檢測(cè)，而且延遲時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種裂紋。裂紋的形態(tài)和分布特征是很復(fù)雜的，間具有不確定性，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的危害。有焊縫

2、的表面裂紋、內(nèi)部裂紋，有熱影響區(qū)的橫向裂一、延遲裂紋的形成機(jī)理紋、縱向裂紋，有焊縫和焊道下的深埋裂紋，也有在弧延遲裂紋的形成與鋼的淬硬傾向、焊接接頭的含氫坑處出現(xiàn)的弧坑裂紋。值得關(guān)注的是，裂紋有時(shí)出現(xiàn)在量及其分布、焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。延遲裂紋有的焊接過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在焊接完成后放置過(guò)程的幾小沿晶界擴(kuò)展，有的穿晶前進(jìn)，這與焊接接頭的金相組時(shí)或幾天后，也有的在運(yùn)行過(guò)程中幾年，甚至十幾年后織、應(yīng)力狀態(tài)以及氫的含量有關(guān)。一般延遲裂紋多為穿才出現(xiàn)。裂紋開(kāi)始少量出現(xiàn)，隨著時(shí)間增長(zhǎng)逐漸增多和晶裂紋（裂紋穿過(guò)晶界進(jìn)入晶粒），其成因

3、是由于焊道擴(kuò)展，這類(lèi)裂紋就是延遲裂紋。延遲裂紋在制造過(guò)程中熱影響區(qū)的低塑性組織承受不了冷卻時(shí)的體積變化及組沒(méi)被發(fā)現(xiàn)，在使用過(guò)程中就可能造成極其嚴(yán)重的后果，織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的應(yīng)力而開(kāi)裂，或是由于焊縫中的氫原子相所以比一般裂紋的危害性更大。互結(jié)合形成分子狀態(tài)進(jìn)入金屬的細(xì)微孔隙中時(shí)形成巨大延遲裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展是緩慢的、間歇式的，它不的內(nèi)應(yīng)力與焊接拘束應(yīng)力的共同作用下致使焊縫開(kāi)裂僅給生產(chǎn)帶來(lái)許多困難，而且可能帶來(lái)災(zāi)難性的事故。（稱(chēng)為氫致裂紋）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的各種事故中，除$&延遲裂紋的分類(lèi)少數(shù)是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、選材不

4、合理的問(wèn)題外，絕大多數(shù)延遲裂紋分為焊趾裂紋、焊道下裂紋和根部裂紋。是由延遲裂紋引起的脆性破壞。據(jù)#$%&年英國(guó)的統(tǒng)計(jì)，（#）焊趾裂紋產(chǎn)生于母材與焊縫交界處，有明顯的在英國(guó)發(fā)生破壞的#’(臺(tái)壓力容!中，由于延遲裂紋引應(yīng)力集中傾向，裂紋走向一般與焊道平行。起的破壞就有##)臺(tái)，占破壞總數(shù)的)$"’*。日本某公（(）焊道下裂紋發(fā)生在淬硬傾向較大，含氫量較高司生產(chǎn)球罐#++臺(tái)，在使用過(guò)程中從+&臺(tái)球罐中檢測(cè)的焊接熱影響區(qū)，裂紋走向一般與熔合線平行。出裂紋#+,#條，其中屬于延遲裂紋的就有#(+)條。（’）根部裂紋可能出現(xiàn)在熱影響

5、區(qū)的粗晶區(qū)域，也#$,$年#(月#)日我國(guó)吉林煤氣公司液化站發(fā)生液化石可能出現(xiàn)在焊縫金屬中，取決于母材和焊縫的力學(xué)性能’’油氣罐群爆炸事故，炸毀+--.球罐%臺(tái)、&-.臥罐+及焊縫根部的形狀。臺(tái)、#&/0液化石油氣鋼瓶’---多個(gè)，死亡’(人，重傷!&產(chǎn)生延遲裂紋的原因&+人，直接損失%--多萬(wàn)元。事故的直接原因是(號(hào)球鋼的淬硬傾向、焊接接頭的含氫量及其分布、焊接罐上的溫帶環(huán)向焊縫在制造過(guò)程中存在延遲裂紋，在低接頭的應(yīng)力狀態(tài)是中高強(qiáng)度低合金鋼產(chǎn)生延遲裂紋的三溫和高應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，焊縫最終被撕裂，液化石油個(gè)要素。它們相互

6、作用、相互影響，必然有一種或兩種氣噴出引起了燃燒和爆炸事故。起主導(dǎo)作用，其中關(guān)鍵性的因素是含氫量。焊縫中的氫#!"!""#年第$!期%焊接與切割熱加工!!!""#$%&’&()"$*""$’!!"#"$%&%#’()*#’+*,管理與控制!!!!!!!是在潮濕氣氛中、在焊接的高溫下以原子的狀態(tài)溶入焊坡口表面上的水、鐵銹及油污等雜質(zhì)?？p金屬的，冷卻后鋼對(duì)氫的溶解度變小，氫原子聚集分焊接時(shí)焊縫和熱影響區(qū)吸收了氫，而焊接接頭又存布廣，已無(wú)法逸出焊縫，便形成巨大的內(nèi)應(yīng)力，致使裂在復(fù)雜的應(yīng)力，特別是當(dāng)焊縫存在微小裂紋和夾渣時(shí)，紋開(kāi)

7、裂。斷口上常有白色斑點(diǎn)，稱(chēng)為氫白點(diǎn)。因此，延會(huì)造成三向應(yīng)力區(qū)，在三向應(yīng)力區(qū)存在的應(yīng)力梯度，促遲裂紋也稱(chēng)為氫致裂紋。使氫的擴(kuò)散，使氫逐漸向三向應(yīng)力區(qū)集中。當(dāng)三向應(yīng)力（#）金屬的淬硬程度!焊接過(guò)程中，在焊接熱循環(huán)區(qū)的含氫量達(dá)到臨界濃度后，金屬原子鍵破裂，裂紋擴(kuò)作用下，金屬熱影響區(qū)和半熔化區(qū)易形成馬氏體等淬硬展。隨著裂紋擴(kuò)展，該區(qū)應(yīng)力釋放，多余的氫由新的裂組織，在近縫區(qū)由于加熱溫度高，晶粒粗大，使這里的紋面向外擴(kuò)散，在新的裂紋端再重復(fù)上述過(guò)程，直至裂紋焊縫組織塑性大大降低，焊接接頭性能脆化。在焊接拘開(kāi)裂。氫的擴(kuò)散、聚集和誘發(fā)需

8、要時(shí)間，因此產(chǎn)生延遲。束應(yīng)力作用下，產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，使晶粒內(nèi)部破裂，從微觀裂紋的形成到發(fā)展成宏觀裂紋需要一定的時(shí)形成開(kāi)裂。間，稱(chēng)為潛伏期。根據(jù)含氫量的多少和應(yīng)力水平的高（$）焊縫接頭的應(yīng)力狀態(tài)!焊接接頭的應(yīng)力來(lái)自三低，延遲裂紋的潛伏期長(zhǎng)短不一。$%%&年’月我們?cè)跈z方面：!焊縫和熱影響區(qū)在不均勻加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)驗(yàn)