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重慶法蘭的熱裂縫一般是指高溫下(從凝固溫度范圍附近至鐵碳平衡圖上的A3線以上溫度)所產生的裂紋,又稱高溫裂縫或結晶裂縫。熱裂縫通常在焊縫內產生,有時也可能出現在熱影響區。
原因:
由于焊接熔池在結晶過程中存在著偏析現象,低熔點共晶和雜質在結晶過程中以液態間層存在形成偏析,凝固以后強度也較低,當焊接應力足夠大時,就會將液態間層或剛凝固不久的固態金屬拉開形成裂縫。
此外,如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質,則在加熱溫度超過其熔點的熱影響區,這些低熔點化合物將熔化而形成液態間層,當焊接拉應力足夠大時,也會被拉開而形成熱影響區液化裂縫。
總之,重慶法蘭熱裂縫的產生是冶金因素和力學因素綜合作用的結果。
防治措施:
防止重慶法蘭產生熱裂縫的措施,可以從冶金因素和力學因素兩個方面入手。
控制母材及焊材有害元素、雜質含量
限制母材及焊接材料(包括焊條、焊絲、焊劑和保護氣體)中易偏析元素及有害雜質的含量。特別應控制硫、磷等雜質元素的含量和降低含碳量。
硫幾乎不溶于鋼,它與鐵生成低熔點的硫化鐵(FeS)。焊接時,硫化鐵的存在會導致重慶法蘭焊縫熱裂和在熱影響區出現液化裂縫,使焊接性能變壞;同對硫以薄膜形式存在于晶界, 會使鋼的塑性和韌性下降。一般用于焊接的鋼材中硫含量應不大于0.045%。有時還需要更嚴格的控制。
磷會使鋼的塑性和韌性下降,提髙鋼的脆性轉變溫度,并使重慶法蘭焊縫和熱影響區產生裂縫。磷含量應不大于0.055%。有時還需要更嚴格的控制。
重慶法蘭的焊接性能與含碳量密切相關。鋼材含碳量越髙,焊接性能變差。一般認為,焊縫中碳含量控制在0.10 %以下,熱裂縫敏感性可大大降低。
調整焊縫金屬的化學成份,改善焊縫組織,細化焊縫晶粒,以提高其塑性,減少或分散偏析程度,控制低熔點共晶的有害影響。
例如焊接奧氏體不銹鋼時,采用奧氏體加鐵素體的雙相組織焊縫,可以提高其抗熱裂性能。而單相奧氏體組織的焊縫,則容易產生熱裂紋。
采用堿性焊條或焊劑,以降低焊縫中的雜質含量,改善結晶時的偏析程度。
控制焊接規范,適當提高焊縫的形狀系數,采用多層多道焊法,避免中心線偏析, 可防止中心線裂縫,焊接時,單道焊縫截面上焊縫寬度與焊縫厚度的比值叫焊縫的形狀系數或焊縫成形系數。當焊縫的形狀系數過小時,焊縫窄而深,低熔點雜質會聚集在焊縫中心,產生熱裂縫的可能性大大增加,當焊縫的形狀系數較大時,焊縫寬而淺,低熔點共晶和雜質聚集在焊縫近表面區,大大降低了中心線裂縫的傾向。
采取降低焊接應力工藝措施
采取各種降低重慶法蘭焊接應力的工藝措施,如采用合理的焊接順序和方法、釆用較小的焊接線能量、整體預熱和錘擊法等。
收弧時填滿弧坑,可避免產生弧坑裂縫。