CWE - Blog#008 - 壓力容器焊接中冷裂紋的技術處理方法

壓力容器焊接中冷裂紋的技術處理方法

淬火作用近縫區或焊縫上所形成的冷裂紋與金屬相變過程中力學性能的急劇變化和複雜的應力狀態有關。

冷裂紋主要發生在中碳鋼、高碳鋼和高強度鋼中。這類鋼的主要特點是易於淬火，形成脆硬的馬氏體組織。特別是在焊接條件下近縫區的加熱溫度很高，熔合線附近則在1350°C以上，使奧氏體嚴重過熱，晶粒顯著長大。

由金屬學可知，晶粒粗大的奧氏體更容易淬火，轉變為粗大的馬氏體組織，使近縫區金屬性能變壞，特別是塑性下降，脆性增加。這時在複雜的焊接應力的作用下，就會發生冷裂紋。

氫的作用在焊接高溫下，一些含氫的化合物分辨析出原子狀態的氫，大量的氫溶解於熔池金屬中。隨著熔池溫度的下降，氫在金屬中的溶解度急劇降低。但焊接熔池的冷卻速度很快，氫來不及逸出而殘留在焊縫金屬中。

氫在奧氏體和鐵素體中的溶解度及擴散能力也有顯著差別。通常焊縫金屬的碳當量總比母材低一些，因而焊縫在較高溫度下就發生奧氏體分解，這時近縫區還尚未發生奧氏體轉變。

由於焊縫金屬中氫的溶解度突然下降，

擴散能力提高，氫就向近縫區的奧氏體中擴散。這樣就使近縫區聚集了大量的氫。

隨著溫度的下降，壓力容器近縫區的奧氏體發生轉變時，溫度已經很低，氫的溶解度更低，而且擴散能力也已很微弱。

於是氫便以氣體狀態進到金屬的細微孔隙中並造成很大的壓力，使局部金屬產生很大的應力，從而形成冷裂紋。

綜上所述，壓力容器產生冷裂紋的原因有兩個：一個是金屬的脆化;一個是焊接應力的作用。