斜Y型坡口焊接裂纹实验.pptVIP

⑵扩散氢的作用大量的研究证明，氢的聚集开始于焊后约60秒（室温下板厚20mm）,约冷至100～150℃，在焊后1～2小时达到最大值（在有缺口效应的部位），然后逐渐耗散。氢聚集的程度随钢种的化学成分不同而不同。在较高的拘束条件下（R≥21700N/mm·mm）氢聚集系数N(N=C/C0,C—聚集氢浓度，C0—初始氢浓度)随Pcm（碳当量）的变化如下：Pcm=0.20%N=1.7;Pcm=0.25%N=3.3;Pcm=0.30%N=6.2高强钢焊后冷却至100℃附近时扩散氢在某些部位（应力应变最大区域）发生聚集而起到起裂作用，因此，把100℃时的残余扩散氢HR100称为有效氢含量。式中H0—凝固时焊缝的处时含氢量hW—焊缝的平均厚度M—氢的热扩散因子一般手工电弧焊时，，则用回归方程法可求的M如下：适用范围t150=49.5～630st200=28.5～166st250=20.25～103st300=15.5～71.25s对于一般低合金钢，焊后延迟裂纹的出现往往在热影响区，这与焊缝及热影响区组织变化和氢的扩散过程有关。由于一般低合金钢焊缝金属的含碳量低于热影响区，在冷却时会在较高的温度就发生相变，即由奥氏体分解为铁素体、珠光体、贝氏体以及低碳马氏体等。在分解同时，原先溶解在焊缝的很多氢会极力进行扩散和逸出，当然，原子氢将会从焊缝向热影响区扩散。当焊缝由奥氏体转变为铁素体、珠光体等组织时，氢的溶解度会突然下降，而氢在铁素体、珠光体中的扩散速度很快，因此氢会被很快地赶到未转变的奥氏体组织中去扩散（热影响区），而在热影响区（奥氏体中）扩散速度慢，不能很快地把氢扩散到距熔合线较远的母材中去，因此在熔合线附近形成了富氢地带。当滞后相变的热影响区由奥氏体向马氏体转变时（因焊缝相变超前于热影响区相变），氢便以过饱和状态残留在马氏体中，促使这个地区进一步脆化。如果这个部位有缺口效应（应力集中、应变集中），并且氢的浓度足够高时，就可能产生根部裂纹或焊趾裂纹。若氢的浓度更高，可使马氏体更加脆化，也可能产生焊道下裂纹。当焊接某些超高强度钢时，会由于焊缝成分复杂，导致焊接热影响区相变先于焊缝，这样，氢会相反地从热影响区向焊缝扩散，那么延迟裂纹就可能在焊缝上产生。（3）焊接接头的应力状态在焊接时，主要存在以下几种应力①不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力；②金属相变时产生的组织应力相变产生体积膨胀，会减轻残余拉伸应力，有利于降低冷裂倾向。③结构自身拘束条件所造成的应力拘束应力的大小决定于受拘束的程度，用拘束度R来表示。R的定义：单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。平板对接：式中E—母材金属的弹性模量L—拘束距离δ—板厚由上式知：改变拘束距离L和板厚δ可以调节拘束度R的大小。当R值达到一定值时就产生裂纹，这是的R值称为临界拘束度Rcr。焊接接头拘束应力可采用拘束度来预测，但并不能完全所反映，这主要受钢种类型所限制，两者之间的关系可用下式表达式中m—拘束应力转换系数，与钢的线膨胀系数，力学熔点，比热容以及接头的坡口角度等有关。式中α—线胀系数（10-6/℃）TM—力学熔点（℃）T0—环境温度（℃）H—热焓（J/g）2β—坡口角度C—比热熔（J/(g﹒C)）低合金钢，手工电弧焊时m=(3～5)×10-2概括以上，高强度钢焊接时产生冷裂纹的机理在于钢中产生淬硬之后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力的作用下产生了裂纹。当然，产生冷裂纹的力学行为并不是一般的平均拘束应力，而是在某一敏感部位（如有缺口、内部缺陷等应力集中点）达到比平均应力更大的应力场才导致开裂。而氢的作用也不是熔敷金属中的平均含量，而是冷至150～100℃时的残余扩散氢发生聚集而造成临界状态的氢量（有效氢）。钢的淬硬性也不是单纯化学成分所能表达Pcm(碳当量)，而是采用硬度或脆化度较合理。这反映了化学成分和组织形态的共同影响。此法主要评定碳钢和低合金钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。1具体实验方法是：2首先用被焊材料加工成如图所式的试样，坡口才用机械切削加工。然后把两端各60mm范围内先用焊缝固定，焊接时要注意防止角变形和未焊透。固定焊缝为双面焊接，要保证填满。3试验焊缝采用手弧焊或自动送进焊条电弧焊，但要注意焊接时引弧、熄弧方式并应离开拘束焊缝2～3mm，如图2所式。试验焊缝可在各种不同温度下施焊，焊后静止24h再检测和解刨。焊接工艺参数为：焊条直径4mm，焊接电流170±10A，电弧电压24±2