各种钢产生冷裂的[H]cr值是不同的,它与钢的化学成分、钢度、预热温度,以及冷却条件等有关。
1:焊接时,焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、油污,以及环境湿度等都是焊缝中富氢的原因。
一般情况下母材和焊丝中的氢量很少,而焊条药皮的水分和空气中的湿气却不能忽视,成为增氢的主要来源。
2:氢在不同金属组织中的溶解和扩散能力是不同的,氢在奥氏体中的溶解度远比铁素体中的溶解度大。
因此,在焊接时由奥氏体向铁素体转变时,氢的溶解度发生突然下降。
与此同时,氢的扩散速度恰好相反,由奥氏体向铁素体转变时突然。
焊接时在高温作用下,将有大量的氢溶解在熔池中,在随后的冷却和凝固过程中,由于溶解度的急剧降低,氢较力逸出,但因冷却很快,使氢来不及逸出而保留在焊缝金属中形成扩散氢。
影响层状撕裂的因素很多,主要有以下几方面:
1:非金属夹杂物的种类、数量和分布形态是产生层状撕裂的本质原因,它是造成钢的各向、机械性能差异的根本所在。
2:Z向拘束应力 厚壁焊接结构在焊接过程中承受不同的Z向拘束应力、焊后的残余应力及载荷,它们是造成层状撕裂的力学条件。
3:氢的影响 一般认为,在热影响区附近,由冷裂诱发成为层状撕裂,氢是一个重要的影响因素。
氢对结构钢的主要危害
1、暂态性危害,这类情况主要出现在经过时效处理或热处理之后,可以消失。如氢脆,氢白点。氢脆现象与低温脆性相比有以下明显特征:
(1)氢脆只出现在较窄的温度范围内(低合金高强钢约为-60~60℃),**或**这个温度范围都将恢复塑性。
(2)在一定载荷下,破坏过程与应变速率具有延迟特征,延迟的时长又与载荷大小有关。
(3)氢脆现象与氢在金属中固溶的程度及是否形成氢化物等无关。
(4)**100K(-173℃)时塑性反而开始恢复,并不再有氢脆出
2、长期性性危害,这类情况一旦产生,则是不能消除的,而且危害性是很严重,如气孔和冷裂纹。
扩散氢是指以原子或质子形式存在于金属晶格中,能在晶格间自由扩散的氢。而残余氢则是以分子态聚集于金属的晶格缺陷、微裂纹或非金属夹杂物的边界空隙,因半径稍大而无法自由扩散的氢。固溶氢则指溶解于焊缝金属中的氢。
焊缝焊接完毕后,焊缝中的氢绝大部分以扩散氢形式存在,随时间推移,部分扩散氢会逸出到大气或扩散到热影响区,使焊缝总含氢量减少。但部分扩散氢会转变为残余氢,这部分扩散到各类缝隙及缺陷(尤其是未焊透、未熔合等二维缺陷)中的氢,是诱发延迟裂纹的重要原因。
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