耐蚀堆焊中的侧向弯曲开裂问题

来源：日期：2019-12-26 11:02:25 浏览次数：

一、侧向弯曲开裂的本质。
在焊接工艺评定及相关试验中，耐蚀堆焊的侧向弯曲试样开裂时有发生，起裂源主要位于熔合线，堆焊层内和堆焊层的上边缘，起裂源很少见于母材和热影响区。总结发现，高稀释率的焊接方法堆焊开裂发生率高于低稀释率的焊接方法堆焊，如焊条堆焊和药芯焊丝堆焊产生的几率明显高于带极堆焊。
那么侧向弯曲开裂的本质是什么？在NB/T47014中提到这么一句话“侧向弯曲试验是验证耐蚀堆焊接头塑性和完好性的试验”，这就是耐蚀堆焊侧向弯曲开裂的本质。
塑性不好体现在接头（主要是熔合线和堆焊层）的塑性储备不足以支撑弯曲到相应的角度，随着受拉面拉应力的增大到一定值时，裂纹源迅速扩展产生开裂。
完整性不好主要体现在焊缝不连贯，如堆焊层中存在夹渣、裂纹和未熔合的缺陷。这些缺陷作为起裂源，诱发了开裂的发生。
二、如何解决耐蚀堆焊层中的侧向弯曲开裂问题？
从本质入手，分析这个问题。
1.避免堆焊接头脆化，提高堆焊接头塑性。

（1）通过调整焊接工艺降低稀释率，减少母材对Cr、Ni含量的稀释，降低堆焊层的碳含量，以便减少脆硬相的析出，从而降低熔合线及堆焊层的脆化程度，如何降低稀释率这里先不详细说明，待后期讨论。
（2）防止不当的试样加工过程造成的堆焊接头脆化。在机械加工过程中，因进刀量过大致使试样发热，使得侧向弯曲试样脆化。这种情况在工厂中时有发生。线切割和锯切后磨床加工等方式可以完全防止这种情况的产生。

（3）试样经历的热处理过程也会影响堆焊层的脆性，这主要和脆硬相的析出有关。但往往受产品制造工艺影响，热处理温度和时间是无法改变。
2.减小受拉面的拉应力（应力集中）。
在弯曲过程中，会在受拉面产生拉应力。因堆焊材料和母材的物理性能差别较大，受结构突变的影响受拉面的拉应力的大小分布是不均匀的，应力集中处会优先开裂。因此我们尽量避免因这种结构突变带来的局部应力升高。
（1）熔合线要尽量平滑，无“尖角”。“尖角”越明显应力集中（局部应力升高）越严重。这就是有些起裂源位于熔合线上的原因。如何减少尖角措施如下：
首先选择工艺性能好的焊接材料，主要体现在与母材具有良好的润湿性，在焊接过程中易于形成平缓的熔合线。
其次选用适合的焊接参数，适当增加压道量；焊接过程中选择适合的焊接角度，尽量减少电弧直接喷烧母材，应使电弧尽量多的熔化上一道堆焊焊缝；这些都有利于产生平缓的熔合线，改变焊接参数熔合线形貌见图1a、图1b。

图1a.熔合线上尖角明显（FCAW）

图1b.熔合线上几乎没有尖角（FCAW）
（2）试样的边缘要按标准要求加工圆角。这也是防止堆焊层“上边缘”因应力集中（局部应力的升高）开裂的有效措施。
3.保证堆焊接头的完整性，避免焊接缺陷的产生。这与焊接材料的工艺性、焊接参数的选择、焊接操作有直接的关系。仅简单举例说明。
（1）夹渣，夹渣的本质是因为熔池冷却过快，渣壳没有及时上浮造成的。这焊材工艺性有关，如铁水或镍水发粘，渣壳不易上浮；也和焊接工艺有一定关系，如过快的焊接速度，致使熔池冷却太快，导致夹渣的发生。
（2）未熔合，很少发生，因未熔合引起的开裂见图2。往往焊接电流过小或是焊接速度过慢会引发未熔合。此外也和焊材的工艺性有关，见图3所示，焊道边缘几乎垂直于母材，在下一道压道时，很容易造成压道处融合不良。