浅谈锅炉、压力容器焊接中常见的几种裂纹-机械论文发表

一、冷裂纹
这种裂纹的产生，主要是因为焊缝冷至较低温度以下．大约在钢的马氏体转变温度附近，由于拘束应力，淬硬组织和氢的作用下产生的裂纹，即属冷裂纹，它主要发生在低合金钢、中合金钢和高碳钢的热影响区，个别情况下，如焊接超高强钢和某些钛台金时，冷裂纹有时也出现在焊缝上。目前，在压力容器的焊接生产中，冷裂纹是常见而且影响较大的一个问题，由于钢种和结构的不同，其裂纹也有不同种类，主要有：淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹及延迟性裂纹等。
所谓淬硬脆化裂纹，就是有些钢种由于淬硬倾向大．即在没有氢的诱发条件下，仅有拘束应力的作用也能导致开裂，如焊接含碳量较高的Ni—cr—m。钢时，当快速冷到50℃ 以下的温度，就会出现焊趾裂纹，它完全是由于冷却时马氏体相变而产生的脆性造成的，另外，焊接马氏体类不锈钢、工具钢以及异种钢等，均可能出现这种淬硬脆化裂纹．它出现的部位，除热影响区外，有时也出现在焊缝上。因为它的产生主要由淬硬组织所引起，所以也叫淬火裂纹，它基本没有延迟现象．焊后立即就可发现。
所谓低塑性脆化裂纹，就是在某些材料焊接时，在比较低的温度下，由于收缩力而产生的变形超过了材料本身所具有的塑胜储备而产生的裂纹，如铸铁焊补时，在热影响区有时出现边焊边裂的现象，堆焊硬质合金和切割某些淬硬倾向较大的高强钢时，也常出现这种裂纹，这种裂纹也是在较低温度下产生的，无延迟现象。但这种裂纹从形态上看与其它有所不同．它本身具有一定宽度，前端圆钝，走向平直，具有脆断的特征。
所谓延迟性裂纹，就是因为这种裂纹的主要特点是在焊后并不立即出现，而是隔一段时间，产生延迟现象，所以称其为延迟裂纹，它的生成与扩展决定于材料的淬硬倾向，焊接接头的应力状况及焊缝金属扩散氢的含量等因素相互作用的结果．常见的有焊趾裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹。
焊趾裂纹起源于母材和焊缝的交界处．并有明显应力集中的部位，裂纹的取向经常与焊道相平行．一般由焊趾表面开始的母材的深度扩展。
焊道下裂纹常发生在淬硬倾向较大、含氢量较高的焊接热影响区，裂纹的取向一般与熔合线平行，但也有垂直于熔合线的。
根部裂纹，是延迟裂纹中常见的一种形态，主要发生在使用含氢量较高的焊条和预热温度不足的情况下，它与焊趾裂纹相似，起源于焊缝根部的最大应力集中处，但它有时也出现在焊接热影响区或焊缝金属内，这决定于母材和焊缝的强韧程度，以及根部的状况
二、热裂纹
这种裂纹是在高温下产生的，而且都是延着原奥氏体晶界开裂，因为钢材不同，所以产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，它可分为结晶裂纹、高温液化裂纹和多边化裂纹。
结晶裂纹就是溶池在结晶过程中，在固相线附近由于凝固金属的收缩，残余液相不足，致使沿晶界裂开，这种裂纹具有晶间破坏的特征，多数情况下在焊缝的断面上发现有氧化的色彩，这说明这种裂纹是在高温下产生的，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢焊缝中和单相奥氏体钢、镍基合金钢及某些铝和铝合金的焊缝中，个别情况产生在焊接热影响区。
高温液化裂纹，就是近缝区或多层焊缝的层间金属在焊接热循环峰值温度的作用下，沿奥氏体晶间发生开裂，它主要发生在含有铬、镍的高强钢、奥氏体钢以及某些镍基台金的连锁区或多层焊层间的部位，如果母材及焊丝中的硫、磷、硅、碳的含量偏高时，其裂纹的倾向显著增高。
多边化裂纹，就是焊接时焊缝区或近缝区在固相线以下的高温区间，由于刚凝固的金属存在很多晶间缺陷，及严重的物理和化学的不均匀性，在一定的温度和应力的作用下，由于晶格缺陷的迁移和聚集，便形成了二次边界，即所谓“多边化边界”，在这个边界上堆积了大量的晶格缺陷，所以它的组织脆弱，高温的强度和塑性都很低，只要存在大量的拉伸变形就会沿着多边化的边界开裂，这种裂纹多产生钝金属式单机奥氏体台金的焊缝中或近缝区。
三、再热裂纹
这种裂纹是在进行消除应力热处理的过程中，在焊接热影响区的粗晶部位产生的裂纹．是再次加热过程中产生的，所以称为“再次裂纹”又称“消除应力处理裂纹”。它的走向是沿着熔合线在奥氏体粗晶边界扩展、有些裂纹并不是连续的，而是断续的．迁细晶区就停止扩展，也就是说．焊缝、热影响区的结晶组织和母材均不产生再热裂纹．它多发生在低台金高速钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金的焊接接头的粗晶段，高强钢厚壁压力容器经常出现这种现象。