中国石油大学焊接冶金综述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （1）拘束度 R=Eh/l （2）接头坡口型式 拘束应力增加：正Y型、X型、斜Y型、K型、半V型 2.接头拘束应力的影响因素 钢种淬硬之后，受氢的诱发，促使脆化，在拘束应力作用下形成裂纹 四、冷裂形成机理 五、冷裂判据 临界拘束应力σcr σcr反映了产生延迟裂纹各个因素共同作用的结果 σcr值越大抗裂能力越好 σcr σS ——安全的 测定：插销试验 总原则 避免出现脆硬组织 减少焊缝金属中的氢含量 减少接头的拘束应力 六、防治措施 （1）严格控制氢含量 焊材 焊接方法 （2）增韧 选用塑性好的焊材 加入某些合金元素 （3）改进母材化学成分，提高抗裂性能 降碳 加微量合金元素 1.冶金措施 （1）预热+小的线能量 E大，粗晶脆化 E小，淬硬组织 （2）焊后热处理 脱氢处理：350℃×1h 2.工艺措施 再热裂纹 热裂纹产生部位：近缝区的粗晶区 产生再热裂纹具有敏感的温度范围 有较大的内应力存在及应力集中部位易产生再热裂纹 易产生在具有沉淀强化作用的钢材中 一、再热裂纹的特征 只发生于含沉淀强化元素的材料 受热前，存在较大的残余应力，并有不同程度的应力集中 eec 二、产生条件 晶界杂质析集弱化说 晶内沉淀强化说 三、产生机理 预热及后热 控制焊接线能量 低强焊缝应用 消除应力集中源 四、控制措施 层状撕裂 产生的部位和形状 宏观形状 微观形状 产生在厚板结构中 与母材强度无关，主要与钢中的夹杂量及分布形态有关 一般发生在受Z向力大的丁字接头、角接头 层状撕裂属于低温开裂 一、特征 二、形成机理 焊后20min 焊后120min 焊接Z向应力 非金属夹杂物的层状构造 母材性能 氢的作用 三、影响因素 控制夹杂物 设计和施工工艺上的措施 改变接头形式、降低焊接应力； 应尽量避免单侧焊缝等 应尽量避免承载焊缝 预热及后热 加软焊道 四、防制措施 焊 接 裂 纹 机电工程学院材料系 5.5 应力腐蚀裂纹 形貌 外观 横断面 断口 材质与介质的匹配 残余应力的作用 一、特征 应力腐蚀裂纹的形成条件 三要素：材质、腐蚀介质和临界拉应力 应力腐蚀裂纹的形成机理 机械破裂应力腐蚀开裂机理 二、形成机理 结构设计 ? 合理选材 ? 避免高应力区 施工制造 合理选择焊材 合理制定装焊工艺 消除应力处理 生产管理 防蚀处理 定期检查、及时补修 三、防制措施 * 六、焊接热循环 1、定义 在焊接热源作用下，焊件上某点温度随时间的变化过程。 温度场 2、焊接热循环的特征参数 峰值温度Tp 冷却速度t8/5 冷却速度t8/3 高温停留时间 加热速度 影响因素 接头的尺寸与形状 焊件尺寸 焊道长度 E＝36UI／V T0 多层多道焊 3、影响焊接热循环的因素 七、HAZ的组织与性能 1、HAZ固态相变特点 相变特点 加热速度快 高温停留时间短 自然条件下连续冷却 加热温度高 局部加热 2、HAZ的组织与性能 不易淬火钢 易淬火钢 易淬火钢焊前热处理状态对热影响区硬度的影响 焊 接 裂 纹 机电工程学院材料系 焊接热裂纹 焊接热裂纹－结晶裂纹 1. 产生温度 2.断口特征 3.分布特征 4.材料 5.产生部位 一、特征 ? 液态薄膜是产生结晶裂纹的根本原因 ? 拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件 二、形成机理－液态薄膜理论 三、各阶段产生结晶裂纹的倾向 四、产生条件 五、影响结晶裂纹产生的因素 脆性温度区间大小 脆性温度区（TB）内金属的塑性 TB内随温度降低变形的增长率 六、防止结晶裂纹的措施 1、冶金因素方面 严格控制母材和焊接材料中的C、S、P含量 改善焊缝一次组织 细化晶粒 双相组织 2、工艺因素方面－改善应力状态 焊接工艺及规范 接头型式 采用合理的焊接顺序 限制母材杂质进入焊缝 焊接冷裂纹 产生温度 断口仍有金属光泽 裂纹的走向 产生的钢种和部位 产生时间 冷裂纹的一般特征 焊接冷裂纹的分类 延迟裂纹 具有延迟现象 决定因素 淬硬脆化裂纹 低塑性脆化裂纹 氢致延迟裂纹 决定因素 钢种的淬硬倾向 扩散氢的含量及分布 焊接接头的应力状态 一、钢种的淬硬倾向 1.原因 易形成脆硬组织 组织中形成的晶格缺陷多 2.影响因素 化学成分 冷却条件 3.评定 用HAZ的Hmax 二、氢的作用 1.氢在金属中的溶解和扩散 α γ δ 0 4 8 12 16 20 24 1200 920 640 360 80 -200 奥氏体钢 铁