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当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 公司方案 > 5.5 焊接裂纹-层状撕裂
第五节层状撕裂一、层状撕裂的特征及其危害性大型厚壁结构,在焊接过程中会沿钢板的厚度方面出现较大的拉伸应力,如果钢中有较多的夹杂,那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,一般称为层状撕裂。层状撕裂是一种内部沿轧向的应力开裂,它的特征是呈阶梯状,这是其他裂纹所没有的。层状撕裂常出现在T形接头、角接头和十字接头中。层状撕裂的产生与钢种强度级别无关,主要与钢中的夹杂量及分布形态有关。根据层状撕裂产生的位置大体可分三类:(1)在焊接热影响区焊趾或焊根处由冷裂纹而诱发现成的层状撕裂;(2)在焊接热影响区沿夹杂开裂,是工程上最常见的层状撕裂;(3)远离热影响区母材中沿夹杂开裂,这种情况多出现在有较多MS的片状夹杂的厚板结构中。层状撕裂主要发生在低合金高强钢的厚板焊接结构中,多用于海洋采油平台、核反应堆压力容器及潜艇外壳等重要结构。二、层状撕裂的形成机理及其影响因素(一)层状撕裂的形成机理厚板结构焊接时,特别是T形和角接接头,在强制拘束的条件下,焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变,当应变超过母材金属的塑性变形能力时(沿板厚方向),夹杂物与金属基体之间就会发生分离而产生微裂,在应力的继续作用下,裂纹尖端沿着夹杂所在平面进行扩展,就形成的所谓“平台”。(二)影响层状撕裂的因素1.非金属夹杂物的种类、数量和分布形态它是产生层状撕裂的基本原因,是造成钢的各向异性、力学性能差异的内在因素。钢中夹杂物一般常见的有硫化物、各种硅酸盐和铝酸盐等,2.Z向拘束应力厚壁结构在焊接过程中承受不同程度的Z向拘束应力,同时还不焊后的残余应力及负载,它们是造成层状撕裂的力学条件。3.氢的影响在焊接热影响区附近,由冷裂诱发成为层状撕裂中氢是一个重要的影响因素,三、层状撕裂的判据(一)Z向拉伸断面收缩率ψZ为判据(二)插销Z向应力为判据四、防止层状撕裂的措施(一)选用具有抗层状撕裂的钢材,降低钢中夹杂物的含量和控制夹杂物的形态,来提高钢板厚向的塑性是有效的。(二)设计和工艺上的措施在设计和施工工艺上主要是避免Z向应力和应力集中,具体措施如下:(1)应尽量避免单侧焊缝,改用双侧焊缝,这样可以缓和焊缝根部的应力状态,并防止应力集中。(2)在强度允许的情况下,尽量采用焊接量少的对称角焊缝来代替焊接量大的全焊透焊缝,以避免产生过大的应力。(3)应在承受Z向应力的一侧开坡口。(4)对于T形接头,可在横板上预先堆焊一层低强的熔敷金属,以防止焊根出现裂纹,同时亦可缓和横板的Z向应力。(5)为防止由冷裂引起的层状撕裂,应尽量采用一些防止冷裂的措施,如降低氢量、适当提高预热、控制层间温度等。
本文标题:5.5 焊接裂纹-层状撕裂
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