陈忠兵-P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹及其特征

P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹及其特征

HotCrackinganditsCharacteristicsofSMAWWeldMetalofP92Steel

苏州热工研究院有限公司

陈忠兵博士2013-09-03摘要摘

要：采用工程试样和实验室试样，通过缺陷形貌观察和缺陷断面上合金元素能谱分析，研究P92钢焊条电弧焊焊缝金属中短小形缺陷的性质及其特征。结果表明，两种试样缺陷断面上均观察到方向性一致的树枝晶和自由凝固结晶晶胞，实验室试样还观察到缺陷产生于高温下，据此可确定该缺陷为焊接热裂纹且为结晶裂纹。该裂纹位于焊道收弧处；在焊缝不同深度呈现星形状或线状不同形貌；裂纹面上未观察到S、P、B的显著偏析，但发现W、Cr、Si、V等元素偏析；随着焊层厚度增加和焊缝金属高温停留时间延长，焊缝热裂纹倾向增大；超声检测时发现与定位该缺陷困难，易致缺陷漏判或误判。W、Cr、Si、V等元素的偏析可能影响最后结晶区域的结晶模式与结晶组织，从而影响热裂纹的形成。关键词：P92钢；焊接性；结晶裂纹；热裂纹；自由结晶面；元素偏析11本文拟回答3个问题2缺陷性质

裂纹？夹渣？未熔合？特征产生原因P92钢埋弧焊焊缝（1000MW锅炉过热器出口联箱）P92钢焊条电弧焊焊缝（1000MW机组主汽）2工程试样获取与实验室试样制备3工程试样实验室试样3.1工程试样43缺陷形貌观察与缺陷性质分析①②③⑤④⑥3.2实验室试样53缺陷形貌观察与缺陷性质分析

3.3缺陷性质判断1：热裂纹；结晶裂纹确定性判据：

工程试样：结晶晶胞(“土豆”)；实验室试样：结晶晶胞(“土豆”)；产生于高温下。63缺陷形貌观察与缺陷性质分析

3.3缺陷性质判断2：不是夹渣与未熔合,但裂纹中存在焊渣或氧化层。73缺陷形貌观察与缺陷性质分析

主要元素成分(wt)：O7.83%，Si0.097%，Cr8.35%，余Fe。Cr、Fe的氧化层主要元素成分(wt)：O27.57%，Si7.12%，Ca24.74%，Ti8.96%，V0.65%，Cr8.47%，Mn5.71%，余Fe。焊渣4.1裂纹位置与形貌特征1）深度分布广泛。2）在焊缝不同深度，可以呈现不同形貌。

星形；

线状。据其形状与缺陷中间存在夹杂物判断其为线状夹渣或未熔合是不可靠的。3）位于焊道收弧处。84P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹特征

4.2裂纹断面上元素分布特征1）未发现S、P、B元素的显著偏析。2）Si、V元素在裂纹区域存在偏析。3）裂纹区域富Cr贫W。4）裂尖区域Mn、Si、V、Ca、Ti等脱氧元素和O含量显著偏高。5）Cr和W影响结晶组织；Si和V形成低熔点共晶的元素。偏析影响最后结晶焊缝金属的结晶组织与结晶模式，从而对热裂纹的生成产生影响。对此还需更多研究。94P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹特征

分成3个区域比较4.3产生热裂纹的焊接工艺特征1）焊层厚度。随着焊层增厚，焊缝出现热裂纹的倾向增加。2）高温停留时间。焊缝收弧处高温停留时间延长，则焊缝出现热裂纹的倾向增加。3）精确地评估焊接工艺的影响，还需要进一步的定量研究。104P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹特征

4.4超声检测反射波特征1）缺陷反射波在探头与焊缝成一定角度时最高，探头轻微移动，波幅即迅速降低，精确定位反射波最高点困难。2）反射波波形尖锐，根部干净无杂波，波幅宽。3）左右移动探头时反射波呈现多个波峰，前后移动探头时反射波游动范围比较小。4）采用不同K值的探头，同一缺陷的dB值相差较大。5）由于这些特点，缺陷在超声波检测时发现和定位困难，易致漏判或误判。114P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹特征

5.1缺陷性质：热裂纹,结晶裂纹

确定性判据：

工程试样：结晶晶胞(“土豆”)；实验室试样：结晶晶胞(“土豆”)；产生于高温下。据其形状与缺陷中间存在夹杂物判断其为线状夹渣或未熔合是不可靠的。125结论

5.2缺陷特征产生于高温下，位于收弧处；在焊缝不同深度呈现星形状或线状不同形貌；裂纹中可能存在氧化层或焊渣；焊接工艺参数影响裂纹的形成；超声检测时发现和定位困难，易导致缺陷漏判或误判。135结论

5.3产生原因Cr、W、Si、V等元素偏析；偏析影响最后结晶区域的结晶模式与结晶组织，从而对热裂纹的生成产生影响