钢板分层和焊接 冷脆性 开裂的区别及处理 陈定乾

《钢板分层和焊接 冷脆性 开裂的区别及处理 陈定乾》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢板分层和焊接 冷脆性 开裂的区别及处理 陈定乾（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、钢板分层和焊接冷脆性开裂的区别及处理陈定乾钢板分层和焊接冷脆性开裂的区别及处理(指导老师:全国劳动模范艾爱国)核心提示:伴随着国际铁矿石价格的大幅上涨，我国钢铁工业陷入微(薄)利时代。2010年我国大中型钢铁企业实际利润897亿元，销售利润率2.91%，远低于全国工业企业6.2%的平均水平，其中宝钢380亿元，占到利润的42%，多数企业处于微利或亏损状态。而钢厂降成本的大头在于降低合金和改变工艺路线。二流钢厂的钢板质量大幅度下降，分层钢板大幅增加，主要原因是调合金和工艺路线的简化。采用提碳降锰，甚至Q345B也要预热了，否则都可能有冷脆性裂纹产生。钢板绝大多数用于加工，而焊条钢又为钢厂所生产，

2、生产的钢板改变了化学成份，改变了组织结构，焊条钢也改变了，两者的改变，也会出现不匹配的现象。目前分层钢板多，偏析严重钢板多，焊接后问题多在所难免。对焊接工艺相当调整，解决一些焊接后出现的问题，成为当前的焦点之一。钢板分层与钢板火切、焊接后的冷脆性裂纹，表现形式一般相同，都为板材中部的裂纹，从使用上来讲，分层钢板必须切除，整块分层就整块摘除，局部分层可以局部摘除。钢板的冷脆性裂纹，表现的形式为中部开裂，有的人也称之为开裂，为方便分析，定义为冷脆性开裂较为妥当些，这种缺陷可以采用补救措施，用适当焊接工艺来处理，不用报废。1、钢板分层分层是钢板(坯)断面出现局部的缝隙，使钢板断面形成局部层状，是钢材

3、中的一种致命性缺陷，钢板不得有分层，见图1。分层亦称夹层、离层，是钢材的内部缺陷。钢锭(坯)内的气泡、大块的非金属夹杂物、未完全切除的残余缩孔或发生折叠、严重的偏析均可能引起钢材的分层，而不太合理的轧制压下规程又可能使分层加剧。图1钢板分层2、钢板分层的种类根据产生原因的不同，分层所表现的部位形态也不同，有的隐藏在钢材内部，内表面与钢材表面平行或基本平行;也有的延伸到钢材表面,又在钢材表面形成沟纹状的表面缺陷。概括起来有2种形式:第1种为开口型分层。这种分层缺陷在钢材的断口上宏观就可发现，一般在钢厂和制造厂里基本上能被复检出来。第2种为封闭型分层。这种分层缺陷在钢材的断口中看不到，在制造厂内如

4、果不进行逐张钢板100%超声波探伤，亦难以发现，它是一种处于钢板内部的封闭型分层。这种分层缺陷从冶炼厂带到制造厂，最后被加工制造成产品出厂。分层缺陷的存在使分层区钢板承受载荷的有效厚度减少，降低了与分层同方向受载的承载能力。分层缺陷的边线形状尖锐，对应力作用非常敏感，会引起严重的应力集中。在运行过程中若有反复的加载、卸载、升温、降温，就会在应力集中区形成很大的交变应力,以致造成应力疲劳。3、冷裂纹的评估方法3.1碳当量法-评估钢材冷裂纹倾向由于焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学成分有关，所以利用化学成分间接地评估钢材冷裂纹的敏感性。把钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量，作为粗

5、略评定钢材冷裂倾向的一种参数指标，即碳当量法。对于低台金钢的碳当量法，国际焊接学会(IIW)推荐公式:Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，根据公式计算碳当量的数值越大，被焊钢材的淬硬倾向就越大，热影响区越易产生冷裂纹。因此可以用碳当量的大小来评定钢材焊接性的优劣，并按焊接性的优劣提出防止产生焊接裂纹的最佳工艺条件。当使用国际学会推荐的公式时，若Ceq(IIW)0.4%，则淬硬倾向不大，焊接性良好，焊前不需要预热;若Ceq(IIW)=0.4%0.6%，尤其是大于0.5%时，钢材易淬硬.说明焊接性已变差，焊时需预热才能防止焊接裂纹，随板厚增大预热温度要相应

6、提高。3.2焊接冷裂纹敏感指数低合金高强钢焊接时产生冷裂纹的原因除化学成分外，还有熔敷金属中扩散氢含量、接头的拘束应力等，日本伊藤等人采用斜Y形坡口铁研试验对200多个钢种做了大量试验提出了由化学成分、扩散氢和拘束度(或板厚)所建立的冷裂纹敏感指数等公式，并用冷裂纹敏感性指数来确定防止冷裂纹所须的焊前预热温度。一般认为，下述公式可用于碳含量不大于0.16%、抗拉强度为400900MPa的低合金高强度钢。Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B(%);Pc=Pcm+H/60+t/600(%)To=1440Pc-392()式中:H-采用日本

7、JIS3113标准测定的熔敷金属扩散氢含量(ml/100g);t-板厚(mm);To-最低焊前预热温度()。计算出该厚度钢板的焊接冷裂纹敏感性指数Pc，和不裂的最低焊前预热温度To约为多少度。计算结果To50时，该钢板具有一定的焊接冷裂纹敏感性，要进行预热。4、大型构件冷脆性开裂的修复钢板焊接完成以后，某块钢板某部分开裂了，说是分层了，见下图2，裂纹的形貌。焊接专家认为修复工艺定义为钢板Z向裂纹的焊补工艺为妥些。由于构件很大，将此钢板拆下，工作量大，再重新焊接一块，极有可能整个构件发生变形，整个构件要报废，损失很大。图2大型构件开裂图3分层钢板探伤波形(图2钢板厚度35mm)4.1、Z向裂纹发

8、生原因及防止措施由于切割、焊接产生的Z向裂纹属冷裂。钢板硬度及厚度越大，出现Z向裂纹几率就越高。如何避免其发生，最佳方法是切割、焊接之前进行预热，预热的温度取决于钢板的等级和厚度。预热可以通过切割枪、电子履带加热垫进行，应当在加热点的背面测量所需的温度。(注:要使整个钢板切割截面均匀受热，以免接触热源的区域出现局部过热的现象)采用预热，可降低切割、焊接产生Z向裂纹的几率。推荐各厚度预热温度及切割速度如下表:钢级厚度预热温度Q345Q(S)890等10-3010030-49.915050-701754.2、返修工艺1、先用角磨机将裂纹处磨到看不见裂纹后，将补焊处周围预热到100左右再采用CO2焊(药芯焊丝最佳)。焊完第一层，立即用圆锥锤敲击焊缝，然后进行下面各层的焊接，做到每焊完一层都要用锤敲击焊缝。保证层间温度200。2、裂纹比较深的话，将补焊处周围预热到100左右，立即采用碳弧气刨清根，再用角磨机打磨直至露出金属光泽，(如果补焊处温度不到100，要重新进行预热)然后焊接。3、焊完后，用硅酸铝棉或石棉将焊缝保温，保温时间2小时。4、为保险起见对修复部位进行超声波探伤。