焊接延遲裂紋的危害和特征

序言：這是刊登在1986年第3期《石油工程建設》的一篇舊文，文章題目為《焊接延遲裂紋及檢測對策》。由于時隔27年，球罐施工和檢驗，均有很大發展，現只節選“焊接延遲裂紋的危害和特征” 兩部分，不知它們的論述，還靠譜么？希望它們今天還有點參考作用。網發前，筆者對原文略作了修改。由于我知識僵化、陳舊，也不知哪些才是NDT人員“必備知識” 。如有不當，請指正。

一、問題的提出---焊接延遲裂紋的危害
在焊接缺陷中，裂紋是具有發展性的危險缺陷。冶金部鋼鐵研究院對28臺球罐取樣分析的結果，再一次證明了這個論斷，他們的結論是：氣孔、夾渣、未焊透等原生缺陷雖然超出了制造標準，但沒有發現在使用中有擴展的現象；而焊接裂紋卻有的在使用中擴展了，特別是這些擴展常常含有沿壁厚方向的〔1〕，可能致使球罐易燃、易爆介質泄漏，甚至爆炸。正因為裂紋是具有發展性的危險缺陷，各國制造標準均將裂紋列入“不允許存在的” 缺陷。

有的資料統計，在強度鋼的焊接裂紋中，熱裂紋約占10%，冷裂紋約占90%〔2〕。近年來的開罐檢查資料〔1〕〔3〕，，都提到這些冷裂紋均為延遲裂紋。作為一個無損檢測人員，了解焊接延遲裂紋的產生要素、特征，以便采取相應的對策，當然是十分重要的。

三、延遲裂紋的特征
1. 形貌
這種裂紋看起來似乎是一條，實質上它是許多斷續的細微裂紋的集合體，曲曲折折，且有分枝，端部更是尖細。小裂紋檢測難度大。
2. 產生時間
延遲裂紋因焊后不立即出現，要延遲一段時間才出現，而得名。它的產生時間首先決定于擴散氫的析集。
日本小平一丸和蘇聯卡薩特金的試驗結論如下：熔合區含氫量大約從焊后10分鐘開始增長，到第4天左右達到最高值（不預熱可達焊縫含氫量的5倍）。在擴散氫達到一定數值，熔合線附近的粗晶組織---淬硬組織，在較大拘束（收縮---拉）應力作用下，形成延遲裂紋。
筆者認為，延遲裂紋產生的時間，要看三要素綜合機率，對于壓力容器，一般在焊后2--5天時間內或強度試驗時，是延遲裂紋產生高發期。
3. 分布走向
（1）延遲裂紋多出現在熱影響區，日本對45臺球罐上的裂紋進行調查，發現在1471條延遲裂紋中，有1248條分布在熱影響區，占總條數的84.8%。我國對百余臺球罐開罐檢查的統計資料，也有“一般起源于熱影響區的高硬度馬氏體組織” 的結論〔3〕。
（2）熱影響區的延遲裂紋多平行于焊縫，呈縱向。日本對45臺球罐的統計資料表明，縱向裂紋大約占熱影響區裂紋總數的90.5%。我國對百余臺球罐開罐檢查的綜合資料評述中，也有這樣的結論：延遲裂紋一般出現在熱影響區，且平行于焊縫?！?〕
（3）延遲裂紋多出現在拘束度大的焊接部位。這似乎是毫無疑問的，不過具體了解它們在容器上的分布，仍然是很重要的，這里主要敘述以下三點：
第一，延遲裂紋多出現在球罐的環向焊接接頭上。石油部對七個煉油廠的球罐進行檢查，發現在1487條裂紋中，有1242條裂紋出現在環向接頭上，占裂紋總數的83.5%。這大概與分帶組裝，造成環向接頭拘束應力大有關。

第二，延遲裂紋多出現在焊接接頭的內外表面〔4〕。資料〔3〕則進一步指出：焊接接頭表面裂紋發生率約占裂紋總數的78%。筆者認為，這可能與角變形或錯邊在工作狀態下引起的附加應力，以表面處為最大有關。
第三，延遲裂紋和焊接順序有關。日本鈴木春義的試驗資料表明：對于雙面焊的強度鋼平板對接接頭，裂紋多發生在先焊一面的焊縫邊緣。這是后焊焊縫收縮，對先焊焊縫產生較大的拘束應力所致。
                 參考文獻

 〔 1〕    陳良才. 球罐修復中的幾個問題和幾點看法〔J〕. 焊接,1983,3.
〔2〕   北京市勞動局《壓力容器》(試用教材).1982.8.

〔3〕 朱惠明. 我國在用球罐缺陷情況的初步分析〔J〕. 焊接,1983,3.

〔4〕 曾廣欣. 對球罐開罐檢查超標缺陷的處理〔J〕. 焊接,1983,3.