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16MnⅢ钢法兰锻件焊接开裂原因分析
发布:water0424   时间:2015/3/9 14:34:02   阅读:713 
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   某公司的100×108 m3/a商品气产能建设项目在施工时,其中一件法兰锻件和钢管在对焊过程中,即在焊缝部位发生开裂。该法兰锻件的规格为外径DN350 mm,压力为PN15.0 MPa,材料为16MnⅢ钢,和法兰锻件对焊的钢管材料也为16MnⅢ钢。为分析该法兰锻件焊接开裂的原因,四川建筑职业技术学院机电系王长健、颜凌云、刘俊清在法兰锻件的断裂部位气割一块试料,并在试料上切取分析试样,通过理化检验方法对其进行失效分析。

 
   由化学成分分析结果可知,该法兰锻件除碳元素略有超标外,其余各元素均符合标准要求,碳元素偏差为0.01%,符合GB/T 222-2006中表2的规定,在允许偏差范围内,也就是说碳元素含量也是合格的;由金相检验结果可知,该法兰锻件的非金属夹杂物含量较少,显微组织正常;由力学性能测试结果可知,该法兰锻件的冲击性能符合NB/T 47008-2010的要求。上述检验结果证实,该法兰锻件冶金质量良好,法兰锻件的焊接开裂与锻件的材料冶金质量无关。

   据了解,该法兰锻件在焊接时没有预热。按照国际焊接学会推荐的碳当量公式及原则,碳当量≤0.4%时,工件可不预热;当碳当量为0.4%~0.6%时,工件必须预热;当碳当量>0.6%时,工件可焊性差,不仅要预热,还要后热。根据上述化学成分分析结果,该法兰锻件的碳当量:CE=wC+wMn/6+(wCr+wMo+wV)/5+(wCu+wNi)/15=0.21%+1.514%/6+(0.049%+0.032%+0.008%)/5+(0.01%+0.013%)/15=0.482%,其中w为各元素的质量分数。

   该法兰锻件的碳当量为0.482%,即大于0.4%,按国际焊接学会推荐的原则,即在施焊时应该预热。预热即可降低焊接冷却过程中的热应力,还可降低焊接冷却速度。然而实际焊接过程中,该法兰锻件并未预热,这必将增加焊接过程中的冷却速度,即增加焊接过程中的冷却收缩应力,当冷却收缩应力超过材料的抗拉强度时,将会导致焊接开裂。因此,焊接工艺不当、焊前未预热是导致该法兰锻件焊接时开裂的关键原因。

《理化检验-物理分册》2015年第1期
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