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管材失效风险因素分析

  
评论: 更新日期:2012年05月25日

    2. 夹渣

    夹渣是指焊接熔渣残留于焊缝金属中的现象,是较为常见的缺陷之一,产生位置具有不确定性。

    夹渣的产生原因主要是操作技术不良,使熔池中熔渣在熔池冷却凝固前未能及时浮出而存在于焊缝中。层间清渣不彻底,焊接电流过小是产生夹渣的主要原因。

    3. 未焊透

    未焊透是指焊接时,接头根部未完全熔透的现象,通常长度较长。

    未焊透产生的原因主要是组对时局部对口间隙过小、焊接电流过小,造成输入热量不足,电弧未能完全穿透,易形成未焊透缺陷;此外,个别位置错边量较大,电弧只熔合了较高一侧的母材,较低一侧因电弧吹不到也易产生未焊透缺陷。

    4. 裂纹

    裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,金属材料的原子结合遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙。裂纹是焊接接头中最危险的缺陷,也是长输管道焊接中经常遇到的问题。管道的焊接裂纹常见类型及影响因素见表2-8

2-8 管道焊接裂纹常见类型与主要原因及影响因素

 

序号

裂纹类型

主要原因及影响因素

1

焊接热裂纹

  此裂纹系在焊缝金属凝固或高温时形成。裂纹大都在焊缝金属内沿着树枝状结晶的交接处,且呈晶间断裂。由于焊接是不均匀加热和冷却过程,所以熔池在结晶中必然受到拉应力。先结晶的金属比较纯,后结晶的杂质较多,且这些杂质往往会形成一些熔点低的共晶物,在熔池金属结晶过程中,低熔点共晶物常被排挤在晶界形成一种“晶间薄膜”,结果在晶界形成一个性能极差的薄弱地带,在拉应力的作用下,便形成热裂纹。钢材及焊缝处的化学成分(主要是SPCSiMn等元素的含量)是影响热裂倾向的主要因素

2

焊接冷裂纹

  此裂纹多发生在热影响区或熔合线处。多层焊时产生在焊缝上。通常在焊后冷却过程中马氏体转变点附近或200300℃以下的温度区间发生。主要受钢的淬硬倾向、焊接接头中的扩散氢含量与拘束应力的影响。热影响区中氢的浓度足够高时,能使热影响区的马氏体进一步脆化,此时易形成焊道下冷裂纹,氢的浓度稍低时,仅在有应力集中的部位出现。宏观上看冷裂纹有纵向的和横向(相对于焊缝)的。其微观走向有穿晶型、晶间型,也有穿晶和晶间混合型。若裂纹未在焊后立即出现,又称为延迟裂纹,其危害性更大

3

再热裂纹

  再热裂纹总是在焊后熏新受到一定的较高温度时产生,一般发生在焊接接头热影响区的融合线附近的粗晶中。起始点是接头表面的焊趾部位等应力集中处,在粗晶区中发展至热影响区的细晶区停止。裂纹有明显的曲折与分叉。它的产生原因与高温应力松弛(高处变形超过金属变形能力时易产生)及合金碳化物所处状态(片状、条状碳化物析出晶界不利)关。它主要受钢材与焊缝中的合金元素及焊接残余应力的影响。如CrMoVNbTi等元素,均会增加钢的再热裂纹敏感性

4

层状撕裂裂纹

  此裂纹系低温开裂且均产生于热影响区。其原因主要是在轧制钢板(用于焊制管道)或拔制钢管中存在硫化物、氧化物和硅酸盐等非金属夹杂物,其中尤以硫化物的作用为主。这些夹杂物在轧制过程中被延展成片状,分布在与钢板或钢管表面平行的各层中,其变形能力极差,使金属在厚度方向上的力学性能,特别是断面收缩率严重下降。在垂直于厚度方向的焊接拉应力作用下,该夹杂处首先开裂并扩展。夹杂物会影响氢从钢中的析出,使层状撕裂倾向加剧

    裂纹不仅返修困难;而且直接给管线正常运行带来严重隐患。对于X65X70等一些强度级别较高的管线钢,焊接裂纹缺陷出现的概率大大增加。特别是在山地段施工以及连头等应力集中的焊接处,焊接裂纹时有发生。

    裂纹产生的原因有如下几种:

    (1) 管线焊接或下沟过程中吊管机起吊过早或多次重复起吊,使焊缝底部频繁受到拉力作用,造成焊缝开裂。

    (2) 底部间隙过大,造成根焊层底部局部过薄,在随后的打磨、起吊过程中造成焊缝开裂。

    (3) 个别位置泥土松软,造成钢管支墩不稳固,在焊接过程中钢管逐渐下沉,使焊缝受外力作用开裂。

    (4) 根焊层底部个别位置可能存在气孔或夹渣、凹坑等小缺陷,造成局部应力集中,沿缺陷部位发生开裂形成裂纹。

    (5) 焊接作业坑不合适,焊工在底部操作时不方便,造成焊缝质量较差,留下隐患。

    (6) 山地段施工以及连头等拘束应力较大的场合施工时,由于组对应力过大,焊接时在熔池冷却过程中焊缝由于拘束应力的作用发生开裂。

    (7) 对口时偏差超过标准和焊接咬边也是裂纹产生的原因。

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