层状撕裂.ppt

层状撕裂Lamellar Tearing 1、层状撕裂特征与条件 1.1 层状撕裂特征: 1）主要以钢板轧制方向分布的非金属夹杂物（MnS、Al2O3)的数量、形状及其分布为裂源，并在钢板厚度方向的焊接拉应力作用下形成“台阶式”的层状开裂。 2）形成位置：热影响区或靠近热影响区； 3）敏感温度：约200oC以下（低合金高强钢≤400℃）; 4）母 材：含有杂质的低合金高强度钢厚板结构; 5）裂纹走向：沿晶或穿晶。 层状撕裂典型开裂部位 层状撕裂典型开裂部位 层状撕裂典型开裂部位 14MnMoCu钢T型接的层撕裂事例 层状撕裂的台阶特征 呈撕裂岭形态 1.2促使层状撕裂的条件 1）钢材中存在脆弱的轧层 （轧层上存在局部集中的非金属夹杂物）。 2）焊接接头热收缩在板厚方向（Z向）产生较大的 拉伸应力或应变。 2、影响层状撕裂的因素 1) 钢材性能的影响 a)钢中轧层上的夹杂物 b)母材基体性能的影响 2) 接头形式方式的影响 3) 焊接工艺的影响 2.1 钢材性能的影响 钢中轧层上的夹杂物：钢中存在着各种类型夹杂物, 钢中含硫量越多，Z向拉伸时的延性（常以断面收缩率ZD表示）就越低下，层状撕裂倾向也越大， — 化学成分 Z向钢分级 ( GB/T5313-1985 ) 2.2 接头形式方式的影响 各种因素的影响可用下列关系式来概括： Z=Za+Zb+Zc+Zd+Ze Z可称为“Z因子”，由几种影响因子（Za、Zb、Zc、Zd、Ze）所构成，反映层状撕裂危险性（LTR ---------- Lamellar Tearing Risk）。 根据DASt014建议,将影响层状撕裂的影响因素分为5类，根据不同情况辅与不同的值（相当于ZD） A、焊缝有效厚度aD B、接头类型 C、厚度方向承载构件的厚度 D、结构的刚性（小、一般、较大） E、生产制造方式（预热或不预热） A-E的值在10以下，则不用选用特殊钢， 11-20—Z15、21-30—Z25、30以上—Z35 Zb为接头构造或焊缝形状和所处位置的影响 Zb= -25 具有最优异的抗层状撕裂性能，这是由于焊缝形式不会引起较大的拉应力бz，从而不致引起层状撕裂。 Zb= -10 由于开了坡口，较之不开坡口，提高了抗层状撕裂的性能。 Zb= -5 这是应用低强隔离焊缝的范例，由于延性优异的低调隔离焊缝的存在，可承受бz的作用，从而减轻对轧层的作用，也提高了抗层状撕裂的性能。 Zb= 0 为未开坡口的T形接头，这种角焊缝不会引起较大的拉应力бz，所以无层状撕裂倾向。 Zb=3和Zb=5 如果T形接头，开坡口焊接，又未应用隔离焊缝，则层状撕裂倾向增大。 Zb=8与Zb= -10比较 同属于角接接头，虽也开坡口，但Zb=8的立板Z向会有较大бz作用，所以，层状撕裂倾向大。 3 避免层状撕裂的措施 3.1材料选用 应用低硫含量 (低合金结构钢控制 S≤0.02%)； 或高ZD（板材厚度方向的断面收缩率）值的材料。 根据EN10164（提高板材垂直变形能力的钢产品 ），包括Z15、Z25、Z35。 尽可能避免厚度方向上由于焊接残余应力引起的结构内部应力或者把它降至最低?，因为引起层状撕裂的原因不是工作载荷，而是阻碍延伸和收缩时所产生的焊接内应力。 3.2 改善接头设计 例:采用部分熔透代替全熔透 改变坡口或焊缝布置 尽可能使用轧制产品所有层次与焊缝连接，以利于减小焊缝收缩应变 将垂直贯通板改为水平贯通板使接头总的受力方向与轧层平行 贯通板端部延伸一定长度 采用平衡的双面角焊缝（Za=0）代替大的单面角焊缝（Za=3），以消除不对称的应变集中。 焊缝连接基础应尽可能大 焊道次序应考虑局部缓冲 3.2.2 正确选用Z向钢 1) 结构件整体选用Z向钢。 2）结构件部分选用Z向钢，无论管接头或板接头，正处于角焊缝强烈作用的部位可采用一段优质Z向钢，其他部位仍可采用普通钢材。 3.3 改善焊接工艺 3.3.1 焊接方法的选用: 采用低氢的焊接方法有利。一般气体保护焊及埋弧焊比焊条电弧焊好,有利于改善抗层状撕裂性能，因为冷裂倾向小。 3.3.2填充金属的选择 采用低强组配的焊接材料有利。焊缝金属具有低屈服点、高延性，易使应变集中于焊缝而减轻母材热影响区的应变，改善抗层状撕裂性能。即，应避免采用超强组配焊接材料。 3.3.3焊接技术的应用 采用表面隔离层堆焊。 对称施焊，使应变分布均衡，减少应变集中。 采用适当的小线能量，以减少热作用，从而减小收缩应变，但须防止产生冷裂纹。 控制焊缝尺寸，避免焊成过大的焊脚，采用小焊道多焊道 3.3