Анализ четырех общих сварных трещин в процессе производства стальной трубы

Сварные трещины: наиболее распространенный серьезный дефект в сварных частях. Под совокупным эффектом сварного напряжения и других хрупких факторов, сила связывания атомов металлов в местных районах сварного сустава разрушается, что приводит к новому разрыву раздела. Он имеет характеристики острых выемков и больших соотношений сторон. В соответствии с условиями образования его можно разделить на четыре категории: горячие трещины, холодные трещины, разогревая трещины и многослойные разрывы.

Во -первых, холодные трещины

Холодные трещины генерируются во время или после сварки при более низкой температуре, приблизительно около температуры трансформации мартенсита (то есть точка MS) стали или ниже 300-200 ° C (или T <0,5tm, TM-температура точки плавления, выраженная в абсолютная температура), поэтому их называют холодными трещинами. Холодные трещины можно разделить на отсроченные трещины, гасить трещины и хрупкие трещины с низкой пластичностью.

(I) Условия генерации

Сварное соединение образует закаленную структуру. Из -за большой упрочнения стали стали, в процессе охлаждения генерируется большое количество хрупкого, жесткого и большого мартенсита, образуя большое внутреннее напряжение. Утверждение тенденции суставов: влияние углерода является ключом. Чем больше содержания углерода и хрома, чем толще тарелка, тем больше площадь поперечного сечения и чем меньше тепло, тем тяжелее затвердевание.

Сталь и сварные швы содержат больше диффундируемого водорода. Атомы водорода накапливаются (концентрат) в дефектах (отверстия, дислокации) с образованием молекул водорода. Объем молекул водорода больше, чем у атомов водорода, и не может продолжать диффундировать. Они продолжают накапливаться, генерируя огромное давление молекулы водорода, даже достигая десятков тысяч атмосфер, вызывая трещину. Во многих случаях водород является наиболее активным фактором для индуцирования холодных трещин.

Трещины возникают, когда сварка растягивающего напряжения и ограничения напряжения являются большими (или концентрацией напряжения) и превышают предел прочности сустава.

(Ii) Причины: его можно разделить на два аспекта: выбор материала и процесс сварки.

1. Выбор материала

(1) неправильное сопоставление родительского материала и сварочного материала, что приводит к огромной разнице в прочности;

(2) Материал содержит слишком много элементов, таких как углерод, хром, молибден, ванадий и бор, что повышает чувствительность к упрочнению стали.

2. Процесс сварки

(1) сварка не полностью высушена, а в покрытии есть влага (свободная вода и кристаллическая вода); На канавке сварочного материала и основного материала есть масло, ржавчина, вода, краска и т. Д. Влажность окружающей среды слишком высока (> 90%); Канавка загрязнена дождем и снегом. Вышеупомянутое влажность и органическое вещество разлагаются под действием сварочной дуги для получения H, вызывая растворение перенасыщенного водорода в сварке.

(2) температура окружающей среды слишком низкая; Скорость сварки слишком быстрая; Энергия сварки слишком низкая. Это приведет к тому, что зона сустава слишком быстро остынет, вызывая большое внутреннее напряжение.

(3) Неправильная сварочная структура, что приводит к большому сдержанному стрессу.

(4) трещины уже произошли в точке сварки, но они не были удалены во время сварки; Точки концентрации напряжения, такие как подрезки, вызывают сварные трещины пальцами ног; Точки концентрации напряжения, такие как неполное проникновение, вызывают трещины корня сварки; Точки концентрации напряжения, такие как включения шлака, вызывают сварные трещины.

(Iii) Методы профилактики: он может начинаться с двух аспектов: выбор материала и процесс сварки.

1. Правильный выбор материала

Используйте базовые сварки с низким гидрогенами и потоки, чтобы уменьшить содержание диффузированного водорода в металле сварного шва; Выберите и сопоставьте родительский материал и сварочный материал; Если позволяют технические условия, выберите материалы с хорошей вязкостью (например, сварочные материалы с более низким уровнем прочности) или реализуйте 'Soft ' Cover, чтобы уменьшить остаточное напряжение поверхности; При необходимости проведите химические анализы, механические свойства, свариваемость и чувствительность к трещинам на родительском материале и сварку до производства.

2. Процесс сварки

(1) Строго выполните операции сварки в соответствии с правильными спецификациями процесса, полученными из теста. В основном включайте в себя: строго высушить сварочный стержень в соответствии со спецификациями; выбор соответствующих спецификаций сварки и энергии линии, разумного тока, напряжения, скорости сварки, межслойной температуры и правильной последовательности сварки; осмотр и обработка точечной сварки; уборка двойной сварки и т. Д.; Осторожно чистить канавку и сварочную проволоку, чтобы удалить масло, ржавчину и влагу.

(3) выберите разумную сварку, чтобы избежать чрезмерного ограничения; Правильная форма канавки и последовательность сварки; и уменьшить пиковое значение сварки остаточного напряжения.

(4) Предварительное нагревание перед сваркой, медленное охлаждение после сварки, контроль межслойной температуры и термообработка после почетного. Предварительное нагревание и медленное охлаждение могут замедлить скорость охлаждения (продлить время задержки △ T 800-500 ℃), улучшить микроструктуру сустава, уменьшить тенденцию затверждения и уменьшить напряжение микроструктуры; Последующая термообработка может устранить сварку остаточного напряжения и уменьшить содержание диффузированного водорода в сварке. В большинстве случаев термообработка снятия стресса должна выполняться сразу после сварки.

(5) Подавление сразу после сварки для рассеивания остаточного напряжения и избежать высоких мест, является одним из эффективных методов предотвращения холодных трещин во время местной ремонтной сварки.

(6) На корне сварного шва и поверхности сварного шва, где напряжение относительно концентрируется (затронутая теплота зона подвержена более низкому напряжению ограничения), используя электроды с более низкими уровнями прочности, часто достигают хороших результатов при высоких ограничениях.

(7) Сварка инертного газа может максимизировать контроль содержания водорода в сварке и снизить чувствительность холодных трещин, поэтому сварка TIG и MIG следует энергично продвигать.

Во -вторых, слоистые разрывы

Слоистый разрыв - это особая форма холодного растрескивания. Это происходит в основном из -за присутствия слоистых (вдоль направления прокатки) включений (особенно сульфидов) в стальной пластине. Под растягивающим напряжением, перпендикулярным направлению прокатывания (направление толщины пластины), генерируемого во время сварки, 'step ' дальше. Это происходит в угловых сварных швах Т-образных и k-образных толстых пластин. Улучшение качества стальных пластин, уменьшение слоистых включений в стали и измерение мер по аспектам конструктивной конструкции и технологии сварки для уменьшения сварки растягивающегося напряжения в направлении толщины пластины, может предотвратить слоистое разрыв. Перед сваркой толстых пластин выполняется ультразвуковое тестирование на проникновение канавки на пластинах для проверки слоистых включений. Если существуют многослойные включения, постарайтесь избегать их или отремонтировать или размолоть их заранее.

В -третьих, тепловые трещины

Тепловые трещины генерируются при высоких температурах, от диапазона температуры затвердевания до температуры выше A3, поэтому они называются тепловыми трещинами, также известными как высокие температурные трещины. Если существует более низкометочные элементы эвтектики (P, S, C и т. Д.) И больше дефектов решетки в материале, сегрегация границы зерна может возникнуть во время кристаллизации сварки расплавленного пула. Сегрегированные вещества-это в основном низкометражная эвтектика (такая как FES-FE, FE3P-FE, NIS-NI, NI3P-NI) и примеси. Они существуют в жидком промежуточном слое во время процесса кристаллизации, образуя жидкую пленку с очень низкой устойчивостью к деформации. Соответствующая жидкая фаза существует в течение более длительного времени и, наконец, кристаллизуется и затвердевает. Сила после затвердевания также чрезвычайно низкая. Когда сварочное растягивающее напряжение достаточно большое, жидкий промежуток будет разорван на части, или вскоре после затвердевания, чтобы сформировать трещины. Кроме того, если на границах зерна в границах родительского материала существуют низкомезированные эвтектики и примеси, эти низкометражные эвтектики будут таять в жидкости между слоями в зоне, затраченной на тепло, когда температура нагрева превышает его температуру плавления. Когда сварочное растягивающее напряжение достаточно большое, они также будут разорваться на части, образуя сжиженные трещины в затронутой тепловой зоне. Все тепловые трещины взломаны вдоль границ зерна аустенита и зубчаты, поэтому их также называют межцентристыми трещинами. Они часто появляются в середине сварного шва, особенно в дуговой яме. Большинство из них находятся на соединении столбчатых кристаллов сварного шва, то есть окончательного положения затвердевания сварного шва, которое также является положением, наиболее вероятной, может вызвать низкую эвтектическую сегрегацию; Некоторые появляются в затронутой тепловой зоне. Продольные трещины в сварке обычно встречаются в центре сварного шва, параллельно длине сварного шва; Поперечные трещины, как правило, встречаются вдоль столбчатых границ зерна и связаны с границами зерен родительского материала, перпендикулярной длине сварного шва. Когда трещина проникает на поверхность и связывается с воздухом, поверхность разрушения окисляется (такая как синий серый и т. Д.), А некоторые макро-трещины на поверхности сварного шла заполняются шлаком.

(I) Причины возникновения

1. Выбор материала: чрезмерное содержание серы в материале создает 'Горячая хрупкость '; Чрезмерное содержание меди создает 'Медную хрупкость '; Чрезмерное содержание фосфора производит 'холодная хрупкость '.

2. Процесс сварки: для нержавеющей стали на основе никеля, неправильной сварки или чрезмерной температуры межслойного входа, чрезмерного тепла и медленного охлаждения; Неправильная форма канавки (узкая и глубокая сварная сварка с коэффициентом формы сварки ψ = b/h≤1), однослойная сварка однопроходной сварки подвержена сварной сегрегационной сегрегации трещин; Плохая защита дуговых ям, из -за сегрегации, горячие трещины дуговой ямы склонны; Несколько ремонтов приведут к дефектам решетки для агрегации и образуют многоугольные горячие трещины.

(Ii) Методы профилактики

Поскольку появление горячих трещин связано с факторами напряжения, методы профилактики также должны начинаться как с выбора материала, так и с процесса сварки.

1. Выбор материала

(1) Ограничьте содержание элементов и вредных примесей, которые подвержены сегрегации в стальных и сварочных материалах, особенно содержание S, P и C, потому что они не только образуют низкомельченную эвтектику, но и способствуют сегрегации. C≤0,10%Чувствительность горячего растрескивания может быть значительно снижена. При необходимости следует проводить химический анализ и проверка низкой мощности (например, печать серы и т. Д.).

(2) Регулировать химический состав металла сварного шва, улучшить структуру, уточнить зерна, улучшить пластичность, изменить форму и распределение вредных примесей и уменьшить сегрегацию, например, использование двойной структуры аустенита плюс меньше, чем меньше, чем 6% феррит.

(3) Увеличьте основность сварочного стержня и потока, чтобы уменьшить содержание примесей в сварке и улучшить степень сегрегации.

2. Процесс сварки

(1) Выберите разумную форму канавки, коэффициент формирования сварного шва ψ = b/h ＞ 1, избегайте узких и глубоких сварных швов. хрупкий перелом; Используйте многослойную и многопроходную сварку, чтобы нарушить агрегацию сегрегации. Стоит отметить, что чрезмерный сварочный ток также образует 'грушевидную сварку '.

(2) Контрольные спецификации сварки:

а Используйте меньшую (соответствующую) энергию сварки. Для аустенитной (на основе никеля) нержавеющей стали используйте меньшую энергию сварки сварки как можно больше (без предварительного нагрева, без качания или меньше качающих металл сварного шва в высокотемпературной зоне; беременный Обратите внимание на защиту при закрытии дуги, медленно закройте дугу и заполняйте дугу, чтобы предотвратить сегрегацию дуги и тепловые трещины;

в Избегайте множества ремонта как можно больше, чтобы предотвратить агломерацию и генерирующие полигональные термические трещины;

дюймовый Принять меры, чтобы минимизировать напряжение сустава, избежать концентрации напряжения и снизить жесткость вблизи сварного шва. Правильно расположите последовательность сварки и постарайтесь сделать большинство сварных шв, сварных при меньшей жесткости, чтобы они могли сокращаться.

В -четвертых, разогреть трещины

Трещины переживания относятся к сварным суставам некоторых высокопрочных высокопрочных сталей и термостойких сталей, содержащих сплавные элементы, такие как ванадий, хром, молибден и бор. Во время процесса нагрева (например, отжиг снятия напряжений, многослойная многопроходная сварка, высокотемпературная работа и т. Д.), Они встречаются в крупнозернистой области зоны, затронутой тепло, и трещины вдоль первоначального зерна аустенита границы. Они также называют отжигом снятия стресса трещин (трещины SR). Перегрев трещины происходят из крупнозернистой области зоны, пострадавшей от тепла, и имеют характеристики перелома границ зерна, и большинство трещин встречаются в районах, концентрированных на стрессе.

Профилактические меры

1. При выборе материалов следует обратить внимание на карбид-образующие элементы, которые могут вызвать осадки, особенно содержание V. Когда необходимо использовать сталь высокой V, особое внимание следует уделять во время сварки и термической обработки.

2. Избегать чувствительных к разогревам участков во время термообработки может снизить возможность разогреть трещины. При необходимости, испытания процесса термообработки должны быть выполнены перед термообработкой.

3. минимизировать остаточное напряжение и концентрацию напряжения, уменьшить избыточную высоту, устранить подрез, неполное проникновение и другие дефекты, и измельчить избыточную высоту и сварки, если необходимо, если необходимо; Увеличьте температуру предварительного нагрева, медленное охлаждение после сварки и уменьшить остаточное напряжение.

4. Соответствующая энергия линии, чтобы предотвратить перегрев зоны, затронутой телом, и грубых зерен.

5. На предпосылке соответствия требованиям к конструкции выберите сварочный стержень с более низкой степенью прочности, чтобы высвободить часть напряжения, удаленная процессом термообработки, чтобы напряжение было расслаблено в сварке, что хорошо для уменьшения трещин перед распылением. Полем