1-2 冷裂纹产生原因及对策

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混凝土夹缝裂缝冷缝及烂根防治措施

混凝土夹缝裂缝冷缝及烂根防治措施

混凝土夹缝裂缝冷缝及烂根防治措施一、施工缝夹层1、现象施工缝处砼结合不好,有缝隙或夹有杂物,造成结构整体性不良。

2、原因分析在灌注砼前没有认真处理施工缝表面,浇注前,捣实不够;灌注大体积砼结构时,往往分层分段施工。

在施工停歇期间常有木块、锯末等杂物积存在砼表面,未认真检查清理,再次灌注砼时混入砼内,在施工缝处造成杂物夹层。

3、预防措施(1)在施工缝处继续灌注砼时,如间歇时间超过规定,则按施工缝处理,在砼抗压强度不小于1.2Mpa时,才允许继续灌注。

(2)在已硬化的砼表面上继续灌注砼前,除掉表面水泥薄膜和松动碎石或软弱砼层,并充分湿润和冲洗干净,残留在砼表面的水予清除。

(3)在浇注前,施工缝宜先铺抹水泥浆一层。

4处理方法当表面缝隙较细时,可用清水将裂缝冲洗干净,充分湿润后抹水泥浆。

对夹层的处理慎重。

补强前,先搭临时支撑加固后,方可进行剔凿。

将夹层中的杂物和松软砼清除,用清水冲洗干净,充分湿润,再灌注,采用提高一级强度等级的细石砼捣实并认真养护。

二、混凝土裂缝1、现象混凝土浇筑过程中,混凝土结构由于内外因素(配比、天气等)的作用,凝固后出现裂缝的现象。

裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。

2、混凝土结构裂缝的分类经可靠性鉴定确认为必需修补的裂缝,应根据裂缝的种类进行修补设计,确定其修补材料、修补方法和时间。

混凝土结构裂缝依其形成可分为以下三类:(1)静止裂缝:形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。

修补时,仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法。

(2)活动裂缝:宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定、易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。

修补时,应先消除其成因,并观察一段时间,确认已稳定后,再依静止裂缝的处理方法修补;若不能完全消除其成因,但确认对结构构件的安全性不构成危害时,可使用具有弹性和柔韧性的材料进行修补。

(3)尚在发展的裂缝:长度、宽度或数量尚在发展,但经历一段时间后将会终止的裂缝。

冷轧工作辊裂纹及剥落原因及预防

冷轧工作辊裂纹及剥落原因及预防

图 4 表层裂纹引起的剥落 海滩痕
图 3 机械裂纹
预防机械裂纹的措施有 3 个。1)确保带钢表面清洁无 异物,减少杂物介入。2)提高轧材表面质量,减少氧化皮残 留。3)加强乳化液检测系统和平衡过滤系统的点检。总之, 通过控制酸洗原料、乳化液指标、轧辊冷却等,可以减少轧 制过程中出现打滑、辊印、局部热擦伤等缺陷,提高板材表 面质量,减少轧机事故停机,同时降低辊耗。
一般情况下,打滑、粘钢等轧制事故,会引起辊身一条 母线上或者辊身局部区域内深度和开口都较大的裂纹,一旦 发生该类事故,则必须马上停止轧制,将轧辊换下,并对事 故辊进行严格的超声波、涡流探伤和磨削处理,必须保证表 面裂纹完全消除,并利用超声波探伤,检测轧辊内部的情况。
伤。4)对每支磨削完成的轧辊采用涡流探伤或表波探伤进行 检测,要确保每支要上机的轧辊不存在任何导致疲劳剥落的 可能性。
1.2 热裂纹
在生产过程中由于辊面局部温升快,最高温度超过轧辊 材质热处理工艺的最终回火温度,冷却后相当于再次回火, 表面硬度下降形成软点区,由于其与周边热膨胀系数不同, 这部分应力叠加,导致薄弱环节产生细小的网状裂纹 [1]。一 般情况下网状裂纹深度较浅,约 1.2 mm 以下(如图 2 所示)。 虽然这些裂纹深度浅,但是如果不及时处理和维护,在后期 的生产轧制中,受到外力、热应力等综合影响,很容易发展 成为如辊面粗化、辊面小掉肉等缺陷,严重时会引起辊面剥 落或断辊,所以一旦发现该类缺陷,在使用过程中重点关注 并及时处理。
2.2 材质缺陷引发的剥落
在制造轧辊的过程中,一些不规则的材料在坯料内有 可能成为轧辊内部残留的夹杂物。这些夹杂物可能是耐火材 料、残渣,也可能是坯料本身的的局部偏析和孔隙等 [3]。这 些内部缺陷,在轧辊使用过程中,都可能成为应力集中的根 源,最终将导致轧辊辊身剥落严重,甚至会出现断辊。轧辊 表层下缺陷引发的剥落,大部分在断裂面上呈现出类似鱼眼 纹,很容易进行辨别,如图 5 所示。可以看出该疲劳是从单 点开始蔓延的,并产生波浪状近似椭圆形的疲劳痕迹。这种 疲劳痕迹只有内部材料缺陷引发的迹象,并没有任何其它剥 落的源头。

冷镦钢开裂成因分析及质量改进

冷镦钢开裂成因分析及质量改进

冷镦钢开裂成因分析及质量改进冷镦钢是一种用途广泛的金属材料,常常用于制作螺栓、螺母等零部件。

在生产过程中,冷镦钢有时会出现开裂的情况,这不仅影响了产品的质量,也增加了生产成本。

对冷镦钢开裂的成因进行分析,并提出质量改进的措施,对于企业的生产和发展具有重要意义。

冷镦钢开裂的成因分析主要包括以下几个方面:原材料质量、冷加工工艺、设备状况、操作技术以及质量控制等方面。

首先是原材料质量。

冷镦钢的开裂与原材料质量有着密切的关系,如果原材料中含有过多的夹杂物、气孔等缺陷,或者材料的组织不均匀,都会导致冷镦钢在冷加工过程中出现开裂的情况。

其次是冷加工工艺。

冷加工工艺的参数设置不当、过程控制不严等因素都可能导致冷镦钢开裂。

冷加工时温度过低或者过高、冷加工过程中受力不均匀等,都会对冷镦钢的质量产生不利影响。

再者是设备状况。

设备的磨损、老化或者不合理的设计都可能导致冷加工过程中对冷镦钢造成损伤,从而引起开裂。

操作技术也是一个重要的因素。

冷加工过程中操作者的技术熟练程度、操作规范程度等都会影响冷镦钢的开裂情况。

如果操作不当、经验不足,都会加剧冷镦钢开裂的风险。

最后是质量控制。

如果生产过程中的质量控制不严格、产品检验不到位,都会让质量不合格的冷镦钢流入市场,增加了产品开裂的风险。

针对以上分析的成因,我们公司提出了以下质量改进措施。

首先是加强原材料的质量控制。

在原材料采购环节,加强对原材料的检验,确保原材料的质量符合要求。

对有质量问题的原材料,及时进行退货处理,避免不良原材料影响产品质量。

其次是优化冷加工工艺。

通过对冷加工工艺参数的优化调整,确保冷加工过程中的温度、压力、速度等参数在合理范围内,减少冷镦钢在冷加工过程中的应力集聚,降低开裂的风险。

再者是加强设备维护和更新。

定期对冷加工设备进行检查、维护和更新,确保设备处于良好的工作状态,避免设备老化和磨损给冷镦钢的质量带来影响。

加强操作技术培训。

对操作者进行系统的技术培训,提高操作者对冷加工过程的理解和技术水平,降低操作不当造成的产品质量问题。

混凝土冷缝产生原因与处理

混凝土冷缝产生原因与处理

混凝土冷缝产生原因与处理混凝土冷缝是指在混凝土结构中出现的开裂缝隙,其宽度通常较小,但常常会影响混凝土结构的耐久性和外观质量。

混凝土冷缝的产生原因多种多样,包括温度变化、收缩、膨胀、负载变形等。

因此,解决混凝土冷缝问题需要根据具体原因采取相应处理措施。

1.温度变化:混凝土是一种热胀冷缩性材料。

在温度变化的作用下,混凝土会产生体积变化。

如果混凝土受到较大的温度变化,如高温快速升温或低温快速降温,容易出现冷缝问题。

2.收缩:混凝土在凝固过程中会发生收缩。

当混凝土收缩不均匀或收缩应力超过混凝土的强度时,就会产生冷缝。

3.膨胀:混凝土在吸湿或受潮后容易发生膨胀,尤其是水泥石膏净浆中的石膏晶体增长引起的膨胀,这也会导致冷缝的产生。

4.负载变形:如果混凝土结构受到过大或过小的负载,就会引起结构变形,从而产生冷缝。

特别是在连续工作的高强度混凝土结构中,负载变形常常引起冷缝。

针对不同的原因,混凝土冷缝的处理方法如下:1.温度变化引起的冷缝可以通过增加混凝土的热稳定性来解决。

可采用高性能混凝土或混凝土添加剂(如橡胶粉、纤维等)来改善混凝土的耐温性能。

2.收缩引起的冷缝可以通过合理控制混凝土的收缩性能来解决。

可采用控制水胶比、适量添加膨胀剂、膨胀剂等手段来减小混凝土的收缩。

3.膨胀引起的冷缝可以通过减小混凝土的吸湿性来解决。

可采用增加密实剂、防水剂等措施来减少混凝土的吸湿性。

4.负载变形引起的冷缝可以通过增加结构的刚度来解决。

可采用增加钢筋数量、增加受力面积、增加截面尺寸等方式来加强结构的刚度。

此外,为了控制混凝土冷缝,还应采取以下额外的预防措施:1.合理设计:在混凝土结构的设计阶段,应考虑到温度变化、收缩、膨胀和负载变形等因素,并采取相应预防措施。

2.施工过程掌控:在混凝土施工过程中,应严格控制混凝土的配合比、浇筑温度和固化过程,以保证混凝土的均一性和强度。

3.适当维护:在混凝土结构投入使用后的日常维护中,应及时修复和处理存在的冷缝,以防止其进一步扩大和影响结构的使用寿命。

水冷壁横向裂纹的原因及处理方法

水冷壁横向裂纹的原因及处理方法

水冷壁横向裂纹的原因及处理方法1. 水冷壁横向裂纹的成因水冷壁,顾名思义,就是用于冷却水的壁面。

可是,有时候这些壁面却会像冰雪消融时的河流一样,裂纹横生。

哎,这真让人头疼。

那么,水冷壁横向裂纹是咋回事儿呢?让我们一探究竟。

首先,裂纹的出现,很大一部分原因是水冷壁材料的老化。

就像人到了年纪,皮肤容易皱纹,这水冷壁的材料也是如此。

尤其是那些年头久了,没法定期维护的水冷壁,时间一长,强度就会下降,裂纹自然就来了。

而且,材料本身的质量也不能忽视。

如果当初选材时偷工减料,材料强度不够,裂纹那是必然的了。

其次,水冷壁的施工工艺也会影响裂纹的发生。

如果施工时不细心,比如焊接不牢靠,或者是接缝处理不好,也会导致裂纹的出现。

想象一下,建房子时工人没把墙壁砌好,结果墙面一阵风就开裂,这道理是一样的。

再有,水冷壁内部的温度变化也是一个大问题。

水冷壁在工作时,温度会有很大的波动。

温度一高一低,就像弹簧一样不断拉扯,久而久之,这种反复的“拉锯战”会使水冷壁的材料疲惫不堪,裂纹自然就出现了。

2. 横向裂纹的影响横向裂纹不仅仅是个美观问题,更重要的是它影响水冷壁的工作效率。

想象一下,如果水冷壁上有裂纹,就像你脸上的伤疤一样,不但难看,还可能带来不小的麻烦。

裂纹会导致冷却效果下降,进而影响整个设备的工作性能,甚至可能引发更严重的故障。

此外,横向裂纹还可能导致冷却水的泄漏,造成资源的浪费。

水冷壁如果有裂纹,那冷却水就可能从裂缝中流出,这不仅浪费水资源,还可能引发其他设备的损坏。

漏水问题严重的话,还可能导致安全隐患,真是“祸不单行”。

3. 处理方法要解决水冷壁的横向裂纹问题,首先得从源头入手。

材料方面,要确保使用高质量的耐热耐磨材料,这样才能延长水冷壁的使用寿命。

如果材料本身问题,裂纹是迟早的事儿。

施工工艺方面,得找靠谱的施工队伍,确保焊接和接缝处理到位。

再者,施工后要定期检查,发现问题及时修复。

其实,这就像我们平时看病一样,定期体检,及时处理问题,才能保持身体健康。

常见焊接裂纹的解析

常见焊接裂纹的解析

常见焊接裂纹的解析焊接裂纹,焊接件中最常见的一种严重缺陷。

在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界而所产生的缝隙。

它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征,按照形成的条件可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四帧一、冷裂纹冷裂纹是在焊接过程中或焊后,在较低的温度下,大约在钢的马氏体转变温度(即Ms 点)附近,或300〜200C以下(或TV0.5Tm, Tm为以绝对温度表示的熔点温度)的温度区间产生的,故称冷裂纹。

冷裂又可分为延迟裂纹、淬火裂纹和低塑性脆化裂纹。

(一)产生条件1.焊接接头形成淬硬组织。

由于钢的淬硬倾向较大,冷却过程中产生大量的脆、硬,而且体积很大的马氏体,形成很大的内应力。

接头的硬化倾向:碳的影响是关键,含碳和貉虽:越多、板越厚、截积越大、热输入量越小,硬化越严重。

2.钢材及焊缝中含扩散氢较多,氢原子在缺陷处(空穴、错位)聚积(浓集)形成氢分子,氢分子体积较氢原子大,不能继续扩散,不断聚积,产生巨大的氢分子压力,甚至会达到几万个大气压,使焊接接头开裂。

许多情况下,氢是诱发冷裂最活跃的因素。

3.焊接拉应力及拘朿应力较大(或应力集中)超过接头的强度极限时产生开裂。

(二)产生原因:可分为选材和焊接工艺两个方面。

1.选材方而(1)母材与焊材选择匹配不当,造成悬殊的强度差异;(2)材料中含碳、、铝、锐、硼等元素过髙,钢的淬硬敏感性增加。

2.焊接工艺方面(1)焊条没有充分烘干,药皮中存在着水分(游离水和结晶水):焊材及母材坡口上有油、锈、水、漆等:环境湿度过大(>90%);有雨、雪污染坡口。

以上的水分及有机物,在焊接电弧的作用下分解产生H,使焊缝中溶入过饱和的氢。

(2)环境温度太低:焊接速度太快;焊接线能量太少。

会使接头区域冷却过快,造成很大的内应力。

(3)焊接结构不当,产生很大的拘束应力。

(4)点焊处已产生裂纹,焊接时没有铲除掉;咬边等应力集中处引起焊趾裂纹:未焊透等应力集中处引起焊根裂纹;夹渣等应力集中处引起焊缝中裂纹。

冷镦钢开裂成因分析及质量改进

冷镦钢开裂成因分析及质量改进冷镦钢是一种非常常见的工业材料,主要用于制造螺纹、铆钉、销轴等机械零件。

然而,冷镦钢的质量问题经常困扰着生产企业。

其中,开裂问题是比较常见的一种质量问题。

本文将对冷镦钢开裂的成因进行分析,并探讨一些质量改进方法。

一、开裂成因分析1.材料问题冷镦钢的材料问题是造成开裂的主要原因之一。

首先,如果钢材的化学成分不合格,或者材料内部有缺陷、夹杂物等物理缺陷,那么就会在加工过程中引起应力集中,导致开裂现象的发生。

其次,如果冷镦钢的硬度不符合要求,可能会导致过度弯曲、撞击等情况的出现,从而造成材料的表面损伤和内部裂纹。

2.工艺问题在冷镦钢加工过程中,一些工艺参数的设置不合理也是导致开裂的原因之一。

比如,提高冷镦钢的加工速度或者过度挤压等操作都会产生更大的应力,造成裂纹的产生。

此外,冷镦钢制品在退火过程中如果没有达到理想的温度和时间,或者所采用的冷却方式不合适,都有可能导致材料的脆性增加,从而更容易引起开裂。

3.设备问题冷镦钢加工的设备问题也是导致开裂的一个重要原因。

设备的不稳定性、缺乏维护、过度磨损、耗尽润滑油等都可能影响冷镦钢的加工质量,从而引起开裂的出现。

二、质量改进方法1.加强材料检验为了降低冷镦钢开裂的风险,加强材料检验是十分必要的。

在采购冷镦钢时,我们可以从制造商获取钢材的相关物理性质、化学成分、熔炼情况等信息,以确保钢材的质量符合要求。

此外,也可以通过现场检测、非破坏性检测等手段,对冷镦钢进行逐一检查,从而及时发现材料中的缺陷、裂缝等问题。

2.改进工艺参数为了降低冷镦钢开裂的风险,我们还可以改进冷镦钢的加工工艺。

为此,我们可以通过降低加工速度、减小挤压量、加强润滑措施等手段减少过度应力的产生,从而降低冷镦钢开裂的风险。

如果需要进行退火处理,我们也可以控制退火温度和时间,同时改变冷却方式,从而降低材料的脆性。

设备维护是保证生产质量的重要环节,因此,我们应该定期对冷镦机进行保养和检修。

喷漆低温开裂的原因_概述及解释说明

喷漆低温开裂的原因概述及解释说明1. 引言1.1 概述喷漆低温开裂是在低温条件下进行喷涂作业时经常遇到的问题。

当温度下降到一定程度时,喷涂表面会出现龟裂状的纹理,给涂装效果带来负面影响。

本文将探讨喷漆低温开裂的原因、解释这些原因以及解决该问题的措施。

1.2 文章结构本文共分为五个部分。

首先,介绍了文章的概述和结构;其次,详细阐述了喷漆低温开裂的原因;然后,通过解释说明这些原因,展示其产生的机制和影响;接着,提出了解决喷漆低温开裂问题的具体措施;最后,总结了文章的要点。

1.3 目的本文旨在帮助读者深入了解喷漆低温开裂现象以及对应的原因,并通过相关机制分析与实践经验分享,为读者提供有效解决该问题的措施和建议。

通过该篇长文内容可帮助读者减少或避免在低温环境下出现喷漆低温开裂现象,提高涂装的质量和效果。

2. 喷漆低温开裂的原因:喷漆低温开裂是一种常见的问题,会给喷漆工艺带来困扰。

主要有以下几个原因导致这种现象的发生。

2.1 温度变化导致开裂:当喷涂物料遇到温度急剧变化时,其体积也会随之发生变化。

由于不同材料具有不同的热膨胀系数,当两种材料受到不同程度的温度影响时,可能会出现内部应力累积和微裂纹形成,导致涂层开裂。

2.2 预处理不当引起开裂:在进行喷涂前,表面预处理是十分重要的一步。

若表面存在油脂、灰尘、锈蚀等杂质或没有进行充分清洁,喷涂后会导致底材和涂层之间附着力不强,在冷却收缩时容易出现开裂。

2.3 涂料选择不合适造成开裂:使用与环境温度不匹配的涂料也是造成低温开裂数量增加的原因之一。

某些涂料在低温下会变得脆化,而容易发生开裂。

因此,在选择涂料时,要考虑到环境温度的影响。

以上是喷漆低温开裂的主要原因简述,接下来将详细解释说明这些原因。

3. 解释说明低温开裂原因:3.1 温度变化引起微观结构改变低温下,涂层中的分子会因为温度的降低而缩小,导致分子之间的相互作用力增加。

当涂层经历了快速的温度变化时(例如从高温到低温),涂层内部产生应力集中现象,导致开裂。

锅炉水冷壁管角焊缝裂纹成因分析及预防措施

锅炉水冷壁管角焊缝裂纹成因分析及预防措施随着工业的发展,锅炉所承担的工作也越来越重要。

锅炉的可靠性对于工业生产过程的稳定性及效率有重要的保障作用。

锅炉的水冷壁管是锅炉中一个重要的组成部分,它承受了锅炉高温高压下的水蒸气作用。

在锅炉运行过程中,锅炉水冷壁管角焊缝的裂纹是锅炉运行安全的一大隐患,因此,对锅炉水冷壁管角焊缝裂纹的成因分析及预防措施研究具有重要意义。

一、成因分析1. 材料所致(a)板材质量差:板材工艺不良、锅炉水中含有污染物等,导致板材中存在内部缺陷和杂质。

在高温高压下,缺陷和杂质易于产生应力集中,热应力和机械应力的作用下,导致角焊缝处产生裂纹。

(b)板厚不同:若在同一排两端的水冷壁管中,两端厚度有一定差别,在焊接角焊缝时会产生过度的热量,会导致焊接处热应力集中,从而导致角焊缝处产生裂纹。

2. 焊接所致(a)热应力:在焊接过程中,由于高温热量的输入,使得角焊缝的焊接结构发生变化。

焊接结构的变化会对缝内残余应力和变形产生重要影响,从而导致角焊缝处产生裂纹。

(b)焊接质量不好:角焊缝的焊接质量不好是裂纹产生的重要因素,焊接表面存在夹渣、气孔等缺陷。

若出现焊接不均匀的情况,也会导致角焊缝处产生裂纹。

二、预防措施1. 材料的选择在锅炉建造时,应采用质量优异的钢板,杜绝板材中的缺陷和杂质。

同时,要保证板厚的一致性,尽可能减小板厚的差距,避免焊接造成热疲劳。

2. 焊接质量的保证在生产安全的前提下,保证焊接质量的好坏对于角焊缝的裂纹有着很大的影响。

优质的焊接是保证角焊缝无裂纹的好方法。

因此,要尽可能减少气孔及氢裂纹的产生,焊接结构应该对应实际情况设计,同时要及时清理焊接面的氧化物、锈迹等残留物。

3. 均匀冷却在锅炉运行过程中,角焊缝应该均匀进行冷却,避免子部位出现温度梯度,产生热应力,从而引发裂纹。

可采用改进管束结构、优化布局等方法来达到杜绝角焊缝裂纹的目的。

总之,锅炉水冷壁管角焊缝裂纹的产生是锅炉安全运行的重要隐患,对此的预防措施在锅炉运行过程中应得到充分的重视与有效实施。

冷镦钢开裂成因分析及质量改进

冷镦钢开裂成因分析及质量改进冷镦钢指的是冷加工成形的高强度、高硬度钢材。

在冷镦加工过程中,冷镦钢往往会出现开裂的问题,导致产品质量下降。

对冷镦钢开裂成因进行分析并进行质量改进是十分必要的。

冷镦钢开裂的主要成因有以下几点:1. 材料本身质量问题:冷镦钢的质量直接影响其开裂情况。

如果冷镦钢的成分不合理,含有过多的硫、氧等有害元素,或者出现夹杂物、疏松等缺陷,都会导致冷镦钢开裂。

2. 冷镦钢表面氧化:冷镦钢在生产过程中长时间暴露在空气中,容易发生表面氧化。

氧化层的形成使得冷镦钢表面变得较硬,而内部仍保持较软的状态,从而产生内部应力,导致冷镦钢在加工过程中容易出现开裂。

3. 冷镦钢加工工艺问题:冷镦加工是一种高强度、高速度的变形加工,过高的变形应力和变形速率容易导致冷镦钢开裂。

如果冷镦钢的预加工不合理,例如切割时过于猛烈或内部缺陷未得到有效控制,也可能造成冷镦钢的开裂。

为了改进冷镦钢的质量,可以采取以下措施:1. 优化材料成分:合理选择冷镦钢的成分,控制有害元素含量,提升冷镦钢的纯度。

通过合理的炼钢工艺,减少夹杂物和疏松等缺陷的产生,提高冷镦钢的质量。

2. 控制加工工艺参数:合理控制冷镦加工的变形应力和变形速率。

通过调整加工工艺参数,减少冷镦钢的变形应力,降低开裂的风险。

3. 增强表面保护:在冷镦钢加工前,采取有效的措施对冷镦钢进行表面保护,防止氧化层的形成。

可以使用防氧化剂或涂覆防锈剂等方式,保持冷镦钢表面的光洁度和平滑度。

4. 提高预加工质量:在冷镦加工前,对冷镦钢进行必要的预加工,确保冷镦钢的形状完整、表面平整,并且要注意控制内部缺陷的产生。

合理的预加工有助于提高冷镦钢的质量,减少开裂的风险。

冷镦钢开裂是由于材料质量问题、表面氧化、加工工艺问题等多种因素导致的。

通过优化材料成分、控制加工工艺参数、增强表面保护和提高预加工质量等措施,可以有效改进冷镦钢的质量,降低开裂的风险,提升产品的质量水平。

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1-2 冷裂纹产生原因及对策冷裂纹定义:(GB/T3375-94焊接术语)中是这样规定的:焊接接头冷却到较低温度下(对于钢来说在MS温度以下)时产生的焊接裂纹。

注:MS为马氏体转变起始温度。

冷裂纹一般在焊接低合金高强度钢,中碳钢,合金钢等易淬火钢时容易发生,而低碳钢焊接时遇到较少。

一.冷裂纹的特点1.冷裂纹产生的时间和温度:(1)冷裂纹发生在焊接之后,在冷却过程中或冷却以后产生,形成裂纹的温度在200℃~300℃以下,即马氏体转变的范围。

(2)冷裂纹可以在焊接后立即出现,但也有些可以延迟至几小时,几天,几周,甚至一、二个月之后出现,所以冷裂纹又叫延迟裂纹。

(3)大的冷裂纹不是一下子就生成的,它的生成规律是先发生几处小的(显微的)裂纹,然后逐步向长度或深度上发展,几个小的裂纹陆续连接起来,形成破裂。

(4)某些焊接结构,当小裂纹发展到一定程度后,可能在瞬间内迅速扩大,引起结构整体的突然断裂。

甚至同时产生较大的声响和机械振动。

(5)有潜伏期的冷裂纹属于“延迟开裂”性质,与渗氢钢的延迟开裂极其相似。

都存在以下过程:1)潜伏期2)缓慢扩展期3)突然断裂期三个相连的阶段,且又是一个断断续续的开裂过程。

①断裂速度可相当弹性波的速度,由于能量释放,故常可听到清晰的开裂声音。

②裂纹扩展过程实际上是交错发生的微小潜伏期和瞬时爆发成长过程的组合。

4)试验的放大照片能显示:由于氢脆作用而具有延迟开裂特性,故称“氢致裂纹”或“氢促裂纹”。

2.冷裂纹产生的部位和方向:(1)冷裂纹大多数产生在基本金属上或基本金属与焊缝交界的融合线上,最常见的有焊道下冷裂纹、焊趾冷裂纹和焊根冷裂纹三种形式,部位和方向见下图:(2)它们大多数是纵向裂纹,在少数情况下,也可能有横向裂纹。

a 焊道下裂b 焊趾裂纹c 焊根裂纹d 表面横裂纹3. 外观特点:冷裂纹断面上没有明显的氧化色彩,其裂口发亮。

4. 金相结构:冷裂纹一般为穿晶裂纹,少数情况下也可能沿晶界发生。

二. 冷裂纹产生的原因:其产生原因有三:1. 淬硬组织:(钢材的淬硬倾向大)冷裂纹只在焊接低合金高强度钢、中碳钢、合金钢时才出现,这些材料的明显特征是很容易淬火。

(1)在可淬硬合金钢的接头中,凡是加热温度超过了相变温度而出现了奥氏体晶粒的区域,在焊后冷却较快的条件下,都可能出现部分马氏体组织。

(2)马氏体的硬度高,塑性极差,马氏体晶粒越是粗大,它所带来的脆性就越严重。

(3)易淬硬钢焊接接头的熔合线和过热段中的淬火组织都是粗大的马氏体。

因此:1)这里是整个接头中脆化最严重的,抗裂性最差的区段。

2)而焊缝中含碳量控制得较低,其淬硬倾向比较小,塑性较好,具有较高的抗裂性。

因此:①冷裂纹一般不在焊缝内部产生;②只有当焊缝金属中的碳含量与基本金属相同或相近时,才有可能产生焊缝的纵向或横向裂纹。

(3)淬硬倾向大的钢焊接时产生冷裂纹常常是没有潜伏期的,即不具有延迟开裂特征,只要低于500C就会见到冷裂纹。

(4)“淬硬裂纹”1)如果说氢促使开裂具有延迟性,则无潜伏期开裂应该认为氢未发生影响。

所以,这类冷裂纹可称“淬硬裂纹”,主要与淬硬组织的存在有联系。

2)铸铁或硬质合金等脆性材料焊接时,很容易产生冷裂纹,而且均不会有潜伏期,主要是本身延性太低,在热应力作用下导致开裂,与氢的作用无关。

这类裂纹可称为“热应力(低延)裂纹”。

例:1982年在伊拉克摩苏尔工地工作时,有一位焊工在焊接钢轨拉杆时,就出现剥离的现象。

而采用电孤加热、焊过渡层、退火层的办法就解决了这个问题。

2. 由氢气造成的焊接接头脆化:在许多情况下,氢是诱发冷裂纹的最活跃的因素。

(1)焊条电弧焊焊接时,使用焊条不同,所形成冷裂纹的倾向也不同。

1)用酸性焊条焊接时形成冷裂纹的倾向大;2)用低氢型焊条焊接时,形成冷裂纹的倾向小;这说明冷裂纹的产生和氢也是有联系的。

3)焊条电弧焊焊接时,焊条药皮中的一些组成物受热,分解出氢原子,使液体焊缝金属吸收了较多的氢,由于焊缝冷却速度很快,氢气往往来不及全部逸出,仍有一部分氢气留在焊缝金属内。

(2)氢在金属中的两种形式及其影响:1)—是溶解在金属中的不可运动的“剩余氢”(因其对焊缝质量影响不大,不讨论)。

2)二是在金属中能运动的“扩散氢”,只有扩散氢对钢的冷裂纹发生直接影响,会造成氢脆,促使增大冷裂倾向。

①氢脆对铁素体和珠光体不敏感,故低碳钢一般不会产生氢致冷裂纹。

②氢脆对高碳钢马氏体最敏感。

故可知:碳当量CE增大,氢脆敏感性必随之增大。

③此外:有缺口存在时冷裂倾向增大,不仅是因为应力集中,而且还会引起扩散氢的集节。

④“应力诱导扩散”----试验证明:开裂部位氢浓度HL明显大于原始氢HD。

这就是所谓“应力诱导扩散”。

(3)氢在奥氏体和铁素体中的溶解度及扩散能力从表中可以看出,氢在奥氏体中的溶解度比在铁素体中高得多,而其扩散能力却比在铁素体中低。

这就好说明下一问题:(4)氢引起冷裂纹的机理:1)在焊接过程中,高温的焊缝金属中存在较多的氢;2)冷却时焊缝金属比热影响区先发生相变,由奥氏体转变成铁素体和珠光体等。

由于氢在奥氏体中的溶解度较铁素体大,相变时,氢就会迅速从焊缝越过熔合线,向热影响区中的奥氏体扩散,而在熔合线附近形成富氢带。

3)如果焊接的是低合金高强度钢,随后的冷却过程中,则有热影响区的奥氏体将转变为马氏体,氢便以过饱和状态残存在马氏体中。

4)马氏体和铁素体一样,氢的溶解度也比奥氏体低得多,当热影响区存在显微缺陷时,氢便会在这些缺陷(如空位、空穴等)处聚集,并由原子状态转变为分子状态,造成很大的局部应力5)再加上焊接应力的作用,促使显微缺陷扩大,从而形成裂纹。

氢引起冷裂纹的机理如下图所示:3. 焊接应力:(1)焊接应力----由焊接而产生的内应力叫焊接应力。

它包括:1)由于温度分布不均匀造成的温度应力2)由于相变(特别是马氏体转变)形成的组织应力;3)另一部分是外部应力,它包括:①刚性约束条件引起的应力。

②焊接结构的自重引起的应力。

③工作载荷等引起的应力。

(2)应力状态分布:熔合线和过热段是整个焊接接头中最复杂的区域。

1)这个区域除受到焊接接头纵、横向拉应力作用之外2)还受到组织应力的作用:这里所说的组织应力是指某些晶粒中发生了马氏体转变而伴随着体积膨胀,周围的金属又限制它膨胀,因而产生相当大的应力,特别是在晶界上的原子排列被挤得歪扭、脆化严重。

在这样复杂应力的作用下,熔合线和过热段最容易出现冷裂纹。

上面所讲的焊道下裂纹与焊根裂纹就产生在熔合线或过热段上,是最常见、最典型的冷裂纹。

焊趾裂纹,也产生在过热段或熔合线上,不过它的特点是首先从焊趾的尖角应力集中处裂开。

总之:氢、淬硬组织和应力这三个因素是导致冷裂纹的主要原因,他们相互影响、相互促进。

不过在不同的情况下,三者中必有一种是更为主导的因素。

例如一般低碳低合金高强度钢中,虽有很高的淬透性,但低碳马氏体组织对氢的敏感性不十分大,可是当氢的含量达到一定数值时,仍产生了裂缝,此时冷裂纹的主要成因可认为是氢。

对于中碳高强度合金钢,具有高的淬硬性,而淬硬组织有高的氢脆敏感性,此时矛盾的主要方面转化为淬硬组织了。

可认为其主要成因为淬硬组织。

又如焊根未焊透或咬边等缺陷,以及截面变化很大,存在较高的应力集中区,则应力就成为主要矛盾了。

因此防止冷裂纹的应对措施,应“具体问题具体分析”,根据具体的条件制定切实可行,兼顾质量、效率,成本等因素的工艺方案,防止冷裂纹的产生。

三. 防止冷裂纹的措施:防止冷裂纹应对措施,主要从控制组织硬化、限制和降低扩散氢量、控制拘束应力三个方面来考虑。

现归纳如下:1.焊前预热和焊后缓冷:在材料淬硬倾向大,气温低等情况下,采取焊前预热或者一边焊一边补充加热的方法,是防止冷裂纹的有效措施。

(1)预热:1)减小热影响区温差,降低焊后冷却速度;,在宽范围内温度分布较均匀,有助于减小因温度差别,而造成的焊接应力。

2)对于易淬火钢,减小淬硬程度,防止产生焊接裂纹。

注意:①不是所有的钢材焊接都要预热!奥氏体不锈钢----危险温度区(450℃-850℃)。

②焊接过程中,层间温度不得低于预热的温度!(钢轨焊接实例)(2)焊后缓冷:1)方法:焊后立即采用保温材料(石棉、膨胀珍珠岩、煤灰等)复盖焊件,保温缓冷。

2)作用:①通过减缓接头的冷却速度,改善接头的显微组织,降低焊接热影响区的硬度和脆性,提高塑性。

②促使焊缝区的氢加速向外扩散,并延长氢的外扩散时间。

③还起到减少一些焊接应力的作用。

2. 选用适当的焊接规范:在焊接电流相同时:(1)焊接速度过大(线能量小)焊接接头冷却速度高,容易产生淬火组织。

(2)焊接速度过小,(线能量大)热影响区过热厉害,晶粒粗,大热影响区增大而使淬火区加宽,这也促使冷裂纹的产生。

因此焊接规范应选得合适,可适当控制焊接接头的冷却速度,对防止产生冷裂纹是有利的。

3. 采取减少氢的工艺措施:采取一系列工艺措施,减少焊缝金属中氢的含量,对减少氢致冷裂纹是大为有利的。

(1)选用碱性焊条、焊剂,并严格烘干,随用随取,不得用多次烘过变质焊条或在空气中放置2小时以上的焊条。

(2)严格清理焊丝和工件坡口两侧的油污、铁锈、水分;(很多污物为碳水化合物)防(3)正确选择电源与极性。

(碱性焊条应用直流反接)(4)注意操作方法如短弧等。

(5)控制环境湿度,防止环境中的水分进入焊接区。

(6)控制保护气体纯度,CO2提纯。

例:某厂电机分厂焊工解决电机空心轴焊接裂纹的问题:(1)产生裂纹原因:1)一是焊条末按工艺要求烘干,2)二是操作方法不当①弧长过大(未随园弧变动)。

②焊波中高边凹易夹渣。

③有熔合不良现象。

3)三是层间温度控制不严----等于未预热、缓冷。

经改进后合格率达98%。

处理前返二率达75%以上。

4、选用合理的焊接材料:(1)选用低氢型焊条,以减少氢带入焊缝中。

(2)对于高强度钢,有时采用不锈钢焊条芯或者用奥氏体镍基合金等焊条芯或焊丝,这些合金的塑性比较好,可抵消马氏体转变时造成的一部分应力。

另一方面,氢在奥氏体中溶解度较高,扩散速度慢,故氢不易向热影响区扩散聚集。

因而减少冷裂纹倾向。

(3)在一定扩散氢条件下,厚板多层焊时,焊缝强度越高,产生冷裂纹的可能性越大。

因此,采用合理的、适当低的熔敷金属强度也是防止冷裂纹的一个重要手段。

(4)采用延性优异的低强焊材堆焊过渡层(含盖面层两侧母材与焊缝过渡)。

例:(1)某厂锻压车间,锻模燕尾槽修复焊:采用延性优异的焊条在待焊面堆焊过渡层和选用低氢型焊条焊接修复后使用,效果良好。

(2)钢轨拉杆焊接采用堆焊过渡层和退火焊道达到使用要求。

(3)120mm×100mm×90mm的35CrMnSiA钢齿座与板厚为40mm以上的Q235焊接接1)直接施焊时在35CrMnSiA钢齿座侧热影响区中产生大量淬硬的高碳马氏体组织。

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