耐蚀堆焊中的侧向弯曲开裂问题

2017-07-21  来自: 中山市瑞力特五金材料有限公司 浏览次数:647




一、侧向弯曲开裂的本质


焊接工艺评定及相关试验中,耐蚀堆焊的侧向弯曲试样开裂时有发生,起裂源主要位于熔合线,堆焊层内和堆焊层的上边缘,起裂源很少见于母材和热影响区。总结发现,高稀释率的焊接方法堆焊开裂发生率高于低稀释率的焊接方法堆焊,如焊条堆焊和药芯焊丝堆焊产生的几率明显高于带极堆焊。  


那么侧向弯曲开裂的本质是什么?在NB/T47014中提到这么一句话“侧向弯曲试验是验证耐蚀堆焊接头塑性和完好性的试验”,这就是耐蚀堆焊侧向弯曲开裂的本质。  


塑性不好体现在接头(主要是熔合线和堆焊层)的塑性储备不足以支撑弯曲到相应的角度,随着受拉面拉应力的增大到一定值时,裂纹源迅速扩展产生开裂。  


完整性不好主要体现在焊缝不连贯,如堆焊层中存在夹渣、裂纹和未熔合的缺陷。这些缺陷作为起裂源,诱发了开裂的发生。  


二、如何解决耐蚀堆焊层中的侧向弯曲开裂问题?  


从本质入手,分析这个问题。


1.避免堆焊接头脆化,提高堆焊接头塑性。  


(1)通过调整焊接工艺降低稀释率,减少母材对CrNi含量的稀释,降低堆焊层的碳含量,以便减少脆硬相的析出,从而降低熔合线及堆焊层的脆化程度,如何降低稀释率这里先简单说明,待后期讨论。  


(2)防止不当的试样加工过程造成的堆焊接头脆化。在机械加工过程中,因进刀量过大致使试样发热,使得侧向弯曲试样脆化。这种情况在工厂中时有发生。线切割和锯切后磨床加工等方式可以完全防止这种情况的产生。  


(3)试样经历的热处理过程也会影响堆焊层的脆性,这主要和脆硬相的析出有关。但往往受产品制造工艺影响,热处理温度和时间是无法改变。  


2.减小受拉面的拉应力(应力集中)。


在弯曲过程中,会在受拉面产生拉应力。因堆焊材料和母材的物理性能差别较大,受结构突变的影响受拉面的拉应力的大小分布是不均匀的,应力集中处会优先开裂。因此我们尽量避免因这种结构突变带来的局部应力升高。  


(1)熔合线要尽量平滑,无“尖角”。“尖角”越明显应力集中(局部应力升高)越严重。这就是有些起裂源位于熔合线上的原因。如何减少尖角措施如下:  


首先选择工艺性能好的焊接材料,主要体现在与母材具有良好的润湿性,在焊接过程中易于形成平缓的熔合线。  


其次选用适合的焊接参数,适当增加压道量;焊接过程中选择适合的焊接角度,尽量减少电弧直接喷烧母材,应使电弧尽量多的熔化上一道堆焊焊缝;这些都有利于产生平缓的熔合线,改变焊接参数熔合线形貌见图1a、图1b

 

1a.熔合线上尖角明显(FCAW

 

1b.熔合线上几乎没有尖角(FCAW


(2)试样的边缘要按标准要求加工圆角。这也是防止堆焊层“上边缘”因应力集中(局部应力的升高)开裂的有效措施。


3.保证堆焊接头的完整性,避免焊接缺陷的产生。这与焊接材料的工艺性、焊接参数的选择、焊接操作有直接的关系。仅简单举例说明。  


(1)夹渣,夹渣的本质是因为熔池冷却过快,渣壳没有及时上浮造成的。这焊材工艺性有关,如铁水或镍水发粘,渣壳不易上浮;也和焊接工艺有一定关系,如过快的焊接速度,致使熔池冷却太快,导致夹渣的发生。  


(2)未熔合,很少发生,因未熔合引起的开裂见图2。往往焊接电流过小或是焊接速度过慢会引发未熔合。此外也和焊材的工艺性有关,见图3所示,焊道边缘几乎垂直于母材,在下一道压道时,很容易造成压道处融合不良。  


 


2.典型的未熔合开裂。

 

3.焊道金属和母材润湿不良(带极堆焊)


关键词: 堆焊焊接   焊接接头   本质   塑性  

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