陳忠兵-P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬熱裂紋及其特征

P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬熱裂紋及其特征

HotCrackinganditsCharacteristicsofSMAWWeldMetalofP92Steel

蘇州熱工研究院有限公司

陳忠兵博士2013-09-03摘要摘

要：采用工程試樣和實驗室試樣，通過缺陷形貌觀察和缺陷斷面上合金元素能譜分析，研究P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬中短小形缺陷的性質(zhì)及其特征。結(jié)果表明，兩種試樣缺陷斷面上均觀察到方向性一致的樹枝晶和自由凝固結(jié)晶晶胞，實驗室試樣還觀察到缺陷產(chǎn)生于高溫下，據(jù)此可確定該缺陷為焊接熱裂紋且為結(jié)晶裂紋。該裂紋位于焊道收弧處；在焊縫不同深度呈現(xiàn)星形狀或線狀不同形貌；裂紋面上未觀察到S、P、B的顯著偏析，但發(fā)現(xiàn)W、Cr、Si、V等元素偏析；隨著焊層厚度增加和焊縫金屬高溫停留時間延長，焊縫熱裂紋傾向增大；超聲檢測時發(fā)現(xiàn)與定位該缺陷困難，易致缺陷漏判或誤判。W、Cr、Si、V等元素的偏析可能影響最后結(jié)晶區(qū)域的結(jié)晶模式與結(jié)晶組織，從而影響熱裂紋的形成。關(guān)鍵詞：P92鋼；焊接性；結(jié)晶裂紋；熱裂紋；自由結(jié)晶面；元素偏析11本文擬回答3個問題2缺陷性質(zhì)

裂紋？夾渣？未熔合？特征產(chǎn)生原因P92鋼埋弧焊焊縫（1000MW鍋爐過熱器出口聯(lián)箱）P92鋼焊條電弧焊焊縫（1000MW機組主汽）2工程試樣獲取與實驗室試樣制備3工程試樣實驗室試樣3.1工程試樣43缺陷形貌觀察與缺陷性質(zhì)分析①②③⑤④⑥3.2實驗室試樣53缺陷形貌觀察與缺陷性質(zhì)分析

3.3缺陷性質(zhì)判斷1：熱裂紋；結(jié)晶裂紋確定性判據(jù)：

工程試樣：結(jié)晶晶胞(“土豆”)；實驗室試樣：結(jié)晶晶胞(“土豆”)；產(chǎn)生于高溫下。63缺陷形貌觀察與缺陷性質(zhì)分析

3.3缺陷性質(zhì)判斷2：不是夾渣與未熔合,但裂紋中存在焊渣或氧化層。73缺陷形貌觀察與缺陷性質(zhì)分析

主要元素成分(wt)：O7.83%，Si0.097%，Cr8.35%，余Fe。Cr、Fe的氧化層主要元素成分(wt)：O27.57%，Si7.12%，Ca24.74%，Ti8.96%，V0.65%，Cr8.47%，Mn5.71%，余Fe。焊渣4.1裂紋位置與形貌特征1）深度分布廣泛。2）在焊縫不同深度，可以呈現(xiàn)不同形貌。

星形；

線狀。據(jù)其形狀與缺陷中間存在夾雜物判斷其為線狀夾渣或未熔合是不可靠的。3）位于焊道收弧處。84P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬熱裂紋特征

4.2裂紋斷面上元素分布特征1）未發(fā)現(xiàn)S、P、B元素的顯著偏析。2）Si、V元素在裂紋區(qū)域存在偏析。3）裂紋區(qū)域富Cr貧W。4）裂尖區(qū)域Mn、Si、V、Ca、Ti等脫氧元素和O含量顯著偏高。5）Cr和W影響結(jié)晶組織；Si和V形成低熔點共晶的元素。偏析影響最后結(jié)晶焊縫金屬的結(jié)晶組織與結(jié)晶模式，從而對熱裂紋的生成產(chǎn)生影響。對此還需更多研究。94P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬熱裂紋特征

分成3個區(qū)域比較4.3產(chǎn)生熱裂紋的焊接工藝特征1）焊層厚度。隨著焊層增厚，焊縫出現(xiàn)熱裂紋的傾向增加。2）高溫停留時間。焊縫收弧處高溫停留時間延長，則焊縫出現(xiàn)熱裂紋的傾向增加。3）精確地評估焊接工藝的影響，還需要進一步的定量研究。104P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬熱裂紋特征

4.4超聲檢測反射波特征1）缺陷反射波在探頭與焊縫成一定角度時最高，探頭輕微移動，波幅即迅速降低，精確定位反射波最高點困難。2）反射波波形尖銳，根部干凈無雜波，波幅寬。3）左右移動探頭時反射波呈現(xiàn)多個波峰，前后移動探頭時反射波游動范圍比較小。4）采用不同K值的探頭，同一缺陷的dB值相差較大。5）由于這些特點，缺陷在超聲波檢測時發(fā)現(xiàn)和定位困難，易致漏判或誤判。114P92鋼焊條電弧焊焊縫金屬熱裂紋特征

5.1缺陷性質(zhì)：熱裂紋,結(jié)晶裂紋

確定性判據(jù)：

工程試樣：結(jié)晶晶胞(“土豆”)；實驗室試樣：結(jié)晶晶胞(“土豆”)；產(chǎn)生于高溫下。據(jù)其形狀與缺陷中間存在夾雜物判斷其為線狀夾渣或未熔合是不可靠的。125結(jié)論

5.2缺陷特征產(chǎn)生于高溫下，位于收弧處；在焊縫不同深度呈現(xiàn)星形狀或線狀不同形貌；裂紋中可能存在氧化層或焊渣；焊接工藝參數(shù)影響裂紋的形成；超聲檢測時發(fā)現(xiàn)和定位困難，易導(dǎo)致缺陷漏判或誤判。135結(jié)論

5.3產(chǎn)生原因Cr、W、Si、V等元素偏析；偏析影響最后結(jié)晶區(qū)域的結(jié)晶模式與結(jié)晶組織，從而對熱裂紋的生成產(chǎn)生影響