延迟裂纹机理
延迟裂纹的产生机理及防止措施
使 焊 缝 中 的 氢 处 于过 饱 和 状 态 ， 成 巨大 形 的内应力 ， 使裂纹开裂。 致 （ ） 强钢 焊 接 时 产生 延 迟 裂纹 不仅 决 ３高 定 于钢 种 的淬 硬倾 向和氢 的 有害 作用 ， 而且 还 决定 于焊 接 接头 所 处 的应 力状 态 。 焊 接 在 条 件 下 主要 存 在 以 下 三种 应 力 ： 热 应 力 ； ① ②组 织 应 力 ； 结 构 自身 拘 束 条 件 所 造 成 ③ 的 应 力 。 三 种 应 力是任 何结 构 焊 接时 不 可 这 避免的 ， 但它 们都 受 到 各种 条 件 的 拘 束 。 在 焊 接 过 程 中 由 于 不 均 匀 加 热 和 冷 却 ， 有 工 件 与 焊 接 材 料 的 物 理 参 数 的 差 还 １焊接裂纹的种类 就 目前 的研 究 ， 产 生 裂 纹 的 本 质 来 按 异 ， 致 热 应 力的 产 生 。 电弧 作 用 在 工 件 导 当 分 ， 体可以分为以下五大类 ： 大 上 ， 近 电弧 的区 域 快 速升 温 并 熔 化 ， 积 靠 体 急剧 膨 胀 ， 离 电弧 远 的 区域 升 温 比较 慢 ， 而 １裂 纹 Ｉ ｌ ｌ 体 积 变 化 比较 小 ， 时 周 围区 域 就 限 制 了 这 热裂 纹 ｛ 化裂 纹 液 熔 池 的 自 由嘭 胀 ， 当 电 弧 移 开 后 熔 池 开 而 Ｉ 化 裂纹 多边 始 冷 却凝 固收 缩 ， 因为 之 前 膨胀 受到 限 制 ， 热 裂纹 如果 是 自 由收 缩 ， 那熔 池 应 变 的 更小 更 窄 ， 裂纹 ｆ 延迟 裂纹 但 由于 周 围材 料 的 限 制 ， 池 又 不 能 自 由 熔 冷裂纹｛淬火裂纹 收 缩 ， 以 必 然 产 生 残 余应 力 。 所 ¨ ｒＨ 化 裂纹 １危 ： 组 织 应 力是 金属 相 变 时 体 积 变 化 引起 Ｊ 犬 裂 撕 的 。 奥 氏体 分 解时 析 出 铁 素 体 、 光 体 、 如 珠 』 瞒蚀 裂 纹 马 氏 体 等 都 会 引起 体 积 膨 胀 ， 体 积 膨 胀 而 而 其 中 的 延 迟 裂 纹 值 得 关 注 ， 国 内 压 并 不 是 在 自 由状 态 下进 行 的 ， 是 受 到 周 在 同 力 容 器生 产 过 程 中 曾 发生 过 多起 因 焊 接 延 围 金 属 的 约 束 ， 时 由 于 焊 接 时 不 均 匀 加 因 迟 裂 纹 造 成 的 事 故 。 种 裂纹 不 是 焊 后 立 热和 冷 却 ， 此组 织 转 变 时也 是 不 均 匀 的 ， 这 即 发 生 的 ， 是 在 环 缝 焊 好 后 放 在 车 间 静 结 果 产 生 应 力 。 而 结 构 自身 拘 束 条 件 所 造 成 的 应 力 ， 这 置期 间发 现 的 。 缝 表 面 裂纹 的 产 生 伴 随 焊 种应 力包 括 结 构的 刚 度 、 焊缝 的 位置 、 接 焊 金 属 开 裂 的响 声 。 的 顺 序 、 件 的 自重 ， 它 受 热部 位 冷 却 过 构 其 程 中 的收 缩 ， 及 夹 持 部 位 的 松 紧 程 度 等 以 ２延迟裂纹的形成机理 大 量 的生 产 实 践 和 理 论 研 究 证 明 ： 钢 都 会 使 焊 接 接 头 承 受 不 同程 度 的 应 力 。 种 的 淬 硬 倾 向 ， 接 接 头 的 含 氢 量 及 其 分 焊 布 ， 及焊 接 接 头 的 拘 束 应 力 状 态 是 产 生 以 延 迟 裂纹 的主 要 因 素 。 （ ） 淬 硬 后 之 所 以 引起 裂 纹 ， 原 因 １钢 其 可 以归纳为两个方面 ： ①形 成 脆 性 的 马 氏 体组 织 ； ②淬 硬 会 产 生 较 多 的 晶格 缺 陷 。 钢 种 的淬 硬 倾 向越大 ， 氏体 的 含 量越 马 高 。 氏体 是 一 种 脆硬 的 组 织 。 钢 中含 碳 马 在 量 较 高时 ， 形 成 片状 马 氏体 ， 片 内存 在 就 且 平 行 状 的 孪 晶 ， 种 孪 晶马 氏 体 的 硬 度 很 这 高 又 很 脆 ， 裂 纹 和 氢脆 的 敏 感 性 特 别高 。 对 而 且 在 焊 接过 程 快 热 快 冷 的 条 件 下 ， 会 形 成 大 量 的 品格 缺 陷 ， 要 是 空 位 和 位 主 错。 当它 们浓 度 达 到 一 定 的临 界 程 度 时 ， 就 会 形成 裂 纹 源 ， 应 力的 继续 作用 下 ， 会 在 就
焊接氢致延迟裂纹的产生和危害及防治措施
焊接氢致延迟裂纹的产生和危害及防治措施延迟裂纹的出现：氢致延迟裂纹一般出现在焊接完成之后的几个小时、十几个小时、几天、数月甚至更长时间之后，故此得名。
延迟裂纹的危害：裂纹的出现有滞后性，部分裂纹无法通过焊后探伤检测，此外延迟裂纹的出现一般为突发出现，无明显的征兆，如果在设备投运后出现，将为人民的生命财产安全埋下重大隐患。
氢致延迟裂纹而导致的事故在国内外都常有发生，据1965年英国的统计，在英国发生破坏的132台压力容器中，由于延迟裂纹引起的破坏就有118台，占破坏总数的89.3%。
日本的焊接技术在国际上处于非常高的水平，但是其某公司生产球罐144台，在使用过程中从45台球罐中检测出裂纹1471条，其中属于延迟裂纹的就有1248条。
1979年12月18 日我国吉林煤气公司液化站发生液化石油气罐群爆炸事故，炸毁400m3球罐6台、50m3卧罐4台、15kg液化石油气钢瓶3000多个，死亡32 人，重伤54人，直接损失600多万元。
事故的直接原因是2号球罐上的环向焊缝在制造过程中存在延迟裂纹，在低温和高应力的长期作用下，焊缝最终被撕裂，液化石油气喷出引起了燃烧和爆炸事故。
氢致延迟裂纹的产生：（1）产生条件中存在的扩散氢、焊接接头的脆性组织（马氏体、上贝氏体等）、焊接残余应力和外界应力导致的应力集中。
（2）产生的位置裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹，该三种裂纹大部分都位于焊接热影响区的过热粗晶区位置。
管线钢的焊接接头处单次热循环焊接热影响区主要分为由与母材相近的部分相变区，由等轴铁素体组成的正火细晶区和由马氏体、贝氏体、粗大铁素体组成的过热区组成。
由于过热区主要由脆硬的马氏体、贝氏体和粗大铁素体构成，其硬度较大，变形能力差，在遇到较大应力时易于出现开裂。
（3）产生的过程：①淬硬组织：母材受到焊接电弧的热作用，并在快速冷却的条件下，母材由塑韧性较好的铁素体转变为脆硬的马氏体结构（即焊接热影响区淬火组织）②扩散氢：焊接时，焊条、焊丝受潮，焊口油污、水、泥等，使焊缝金属存在大量的氢，并超过其临界含量③应力集中：焊缝冷却收缩应力、焊接顺序不当、钢管未加支撑、钢管下沟变形、管线的打压和服役时承受的压力等，同时焊缝金属未与母材进行圆滑过渡使得焊根处的应力集中系数较大当上述三个条件同时满足时，焊缝中的扩散氢会在应力、氢浓度梯度和金属内缺陷的作用下向热影响区的粗晶区内扩散，当氢浓度达到一定值，并且焊缝处由于应力集中产生的应力大于焊缝的屈服极限时，焊接接头会发生塑性变形，淬火组织为脆硬相，其协调变形能力差，便会在此处产生裂纹。
延迟裂纹和再热裂纹
1、有延迟裂纹倾向的材料是指那些材料？点答：延迟裂纹属于冷裂纹。
所谓冷裂纹，是指在焊后冷至马氏体转变温度M3以下产生的裂纹，一般是在焊后一段时间（几小时，几天甚至更长）才出现，固称延迟裂纹。
淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。
当焊接冷却速度较大时，热影响区会出现贝氏体和大量的马氏体组织。
尤其当形成粗大的孪晶马氏体时，其缺口敏感性增加，脆化严重，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。
此外由于扩散氢的富集在淬硬脆化区引起显微裂纹。
裂纹尖端形成的三向应力区再行诱导氢扩散富集，使显微裂纹扩散成为宏观裂纹，这就是延迟裂纹。
有延迟裂纹倾向的材料主要是指各种低合金高强度钢。
随着钢强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大，发生延迟裂纹的倾向也越大。
目前一般认为冷裂纹敏感性大的材料主要是屈服强度450Mpa以上或抗拉强度540Mpa以上的低合金高强钢，牌号包括15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR等；以及一些低合金耐热钢，牌号有 1.0Cr0.5Mo （15CrMo）、1.25Cr0.5Mo（14Cr1Mo）、1Cr-0.5Mo-V、2.25Cr-1Mo（12Cr2Mo1）等；以及一些马氏体不锈钢，如1Cr13、2Cr13、4Cr13、2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV等。
2、有再热裂纹倾向的材料是指那些材料？答：再热裂纹是指焊接接头冷却后再加热至500℃～700℃时产生的裂纹。
再热裂纹产生于沉淀强化的材料（如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属）的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。
再热裂纹多发生在低合金高强度钢焊接结构在焊后消除应力热处理时，尤其是沉淀强化型低合金高强度钢，更应注意防止再热裂纹。
试验证明，我国的16MnR、15MnVR、15MnVNR等钢种对再热裂纹不敏感；18MnMoNb只有轻微的敏感性。
延迟裂纹
延迟裂纹的危害及原因分析陕西省质量技术监督局特种设备安全质量监督检测中心（西安）王建【摘要】延迟裂纹的产生和发展是缓慢的、间歇式的。
延迟时间的不确定性给设备的安全运行带来了很大的危害。
通过对延迟裂纹的原因进行分析探讨，提出了有效的预防控制措施。
在焊接生产过程中，由于钢种和焊接结构类型不同会出现各种裂纹。
裂纹的形态和分布特征是很复杂的，有焊缝的表面裂纹、内部裂纹，有热影响区的横向裂纹、纵向裂纹，有焊缝和焊道下的深埋裂纹，也有在弧坑处出现的弧坑裂纹。
值得关注的是，裂纹有时出现在焊接过程中，有时会出现在焊接完成后放置过程的几小时或几天后，也有的在运行过程中几年，甚至十几年后才出现。
裂纹开始少量出现，随着时间增长逐渐增多和扩展，这类裂纹就是延迟裂纹。
延迟裂纹在制造过程中没被发现，在使用过程中就可能造成极其严重的后果没被发现，在使用过程中就可能造成极其严重的后果，延迟裂纹的产生和发展是缓慢的、间歇式的，它不仅给生产带来许多困难，而且可能带来灾难性的事故。
据统计，世界范围内焊接结构所出现的各种事故中，除少数是由于设计不当、选材不合理的问题外，绝大多数是由延迟裂纹引起的脆性破坏。
据1965年英国的统计，在英国发生破坏的132台压力容!中，由于延迟裂纹引起的破坏就有118台，占破坏总数的89.3%。
日本某公司生产球罐144台，在使用过程中从45台球罐中检测出裂纹1471条，其中属于延迟裂纹的就有1248条。
1979年12月18日我国吉林煤气公司液化站发生液化石油气罐群爆炸事故，炸毁400m3球罐6台、50m3卧罐4台、15kg液化石油气钢瓶3000多个，死亡32人，重伤54人，直接损失600多万元。
事故的直接原因是(号球罐上的温带环向焊缝在制造过程中存在延迟裂纹，在低温和高应力的长期作用下，焊缝最终被撕裂，液化石油气喷出引起了燃烧和爆炸事故。
由于延迟裂纹在生产过程中无法检测，而且延迟时间具有不确定性，给设备的安全运行带来了很大的危害。
铬钼钢焊接延迟裂纹分析（最终版）
铬钼钢焊接延迟裂纹分析（最终版）第一篇：铬钼钢焊接延迟裂纹分析（最终版）铬钼钢焊接延迟裂纹产生原因分析这次检修焊接合格率出现问题主要是在铬钼耐热钢Cr5Mo和15CrMo上，铬钼钢焊接在我公司并不是新材料的焊接，而是有20几年的历史了，是比较成熟的焊接工艺。
但是这次焊接施工不论是预制和安装都出现了大量的裂纹，以往是没有这样的结果的。
通过这次的教训的确要总结一些问题来进行分析。
一、从焊接工艺来分析：铬钼钢Cr5Mo和15CrMo在退火状态下是珠光体，而在淬火状态下是马氏体，在焊接时在没有预热和缓冷的情况下焊接熔池快速形成、快速冷却，焊缝组织二次相变就停留在马氏体区间内，大家知道马氏体属于淬硬组织，在冷却过程中受焊接应力作用和时效作用下很容易产生冷裂纹，所以焊前预热，保证焊间温度和焊后缓冷是非常必要的。
我公司的铬钼钢的焊接工艺评定规范是没有问题的，15CrMo钢，焊前预热150~200℃，层间温度150~200℃，焊后加热200℃后用保温石棉包裹缓冷；Cr5Mo焊前预热350~400℃，层间温度350~400℃，焊后加热300~350℃后用保温石棉包裹缓冷，再等焊后热处理.这都是铬钼钢常规工艺要求。
而我门出现裂纹这么多问题是为什么呢？是执行焊接工艺不严谨而造成的，预热温度焊工应该都是作到了，而层间就没有做到那样严谨，填充盖面时中途喝喝水抽抽烟或中午吃饭放到下午再焊，没有加热也就焊完了，焊后也没有加热缓冷，包裹石棉布也不是很严实等，还有就是流水性作业抢进度，几道焊缝氩弧焊全打完底后再填充盖面焊接，层间温度肯定是不能保证的。
这都是造成裂纹的直接原因；要说前期预制对工艺的疏忽，出现焊接裂纹质量问题后，后期现场安装按说已经严格了工艺措施，但还是出现裂纹，我是认为现在安装时还是在加热温度上有偏差，毕竟火焰加热是没有控制温度定量的，也不是每个队伍有测温仪可以用上的，室外的管道加热后，冷却速度也是比较快的，检修期间天气也不好下几天雨，湿度也比较高,造成氢致裂纹。
延迟裂纹产生原因及种类
延迟裂纹1 延迟裂纹1.1 延迟裂纹的定义焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。
延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。
1.2 有延迟裂纹倾向的材料16MnR、15MnVR（鞍钢研制，现基本不生产了）、15MnNbR、18MnMoNbR（不好购买）、13MnMoNbR（仿制日本的BHW35，是单层厚壁用钢，焊接性能好但价格高）、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。
2 热裂纹2.1 热裂纹定义焊接过程中在300℃以上高温下产生的裂纹为热裂纹。
热裂纹一般有在稍低于凝固温度下产生的凝固裂纹，也有少数是在凝固温度区发生的裂纹。
2.2 热裂纹产生的原因热裂纹的产生原因是焊接拉应力作用到晶界上的低熔共晶体所造成的。
焊接应力是产生裂纹的外因，低熔共晶体是产生裂纹的内部条件。
焊缝中偏高的S与Fe能形成低熔点共晶体，所以偏高的S是主要因素。
在压力容器焊接中，降低线能量或采用多层焊是防止热裂纹的一种有效方法。
3 再热裂纹3.1 再热裂纹的定义焊接完成后，焊接接头在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹为再热裂纹。
在消除应力热处理过程中产生的再热裂纹又称消除应力处理裂纹，也叫SR裂纹。
3.2 再热裂纹的产生原因产生再热裂纹的原因有二：一是与钢中所含碳化物形成元素（Cr、Mo、V、Ti及B等）有关。
如珠光体耐热钢中的V元素，会使SR裂纹敏感性显著增加；二是与加热速度和加热时间有关，不同的钢种存在不同的易产生再热裂纹的敏感温度范围。
因此，在制定焊后热处理工艺时，应尽量减少焊件在敏感温度范围内的停留时间。
前者是内在因素，后者是外在成因。
在条件允许的前提下，尽可能加快升温速度，尽快越过再热裂纹敏感区，从而防止产生再热裂纹。
但加热速度过快时，由于容器的表面与内部温差较大，容易产生很大的热应力，可能诱发焊件的变形与开裂。
焊接冷裂纹产生机理影响因素及防治措施
焊接冷裂纹产生机理影响因素及防治措施一、冷裂纹的一般特征1、产生温度Ms点附近或200～300℃以下温度区间2、产生的钢种和部位发生在高碳钢、中碳钢、低合金、中合金高强钢，热影响区合金元素多的超高强钢、Ti合金发生在焊缝3、裂纹的走向：沿晶、穿晶4、产生时间可焊后立即出现，也有的几小时，几天、更长时间延迟裂纹：不是在焊后马上出现的要经过一定时间才出现的裂纹—延迟裂纹延迟裂纹是冷裂纹中一种最普遍的形态，它不是焊后出现，因此危害性更大延迟裂纹三种形态1）、焊趾裂纹—缝边裂纹起源于焊缝和母材的交界处，并有明显应力集中的地方，裂纹的取向经常与焊缝纵向平行，由焊趾的表面开始，向母材的深处延伸2）、焊道下裂纹发生在淬硬倾向较大，含氢较多钢种的焊接热影响区，裂纹取向与熔合线平行，但也有时垂直于熔合线3）、根部裂纹起源于应力集中的焊缝根部，可能发生在焊接热影响区，也可能发生在焊缝（含氢量高，预热不足）二、延迟裂纹的机理高强钢焊接时产生延迟裂纹的原因主要是：钢种的淬硬倾向；焊接接头的含氢量及其分布，焊接接头的拘束应力。
延迟裂纹的开裂过程存在这两个不同的过程，即裂纹的起源和裂纹的扩展，扩展到一定情况下，发生断裂，我们只从宏观的角度阐述一下产生延迟裂纹的三要素。
1、钢种的淬硬倾向焊接接头的淬硬倾向主要决定于钢种的化学成分，其次是焊接工艺，结构板厚及冷却条件。
钢种淬硬倾向越大，越容易产生裂纹，其原因为1）、形成脆硬的马氏体i)、马氏体的形状条状马氏体：低碳马氏体，含碳量小于0.3%C，呈条状Ms点较高，在转变后起到自行回火作用，因此有一定韧性如低碳钢、低碳合金钢片状马氏体：含碳量高时，形成片状马氏体，片内存着平行状的孪晶，亦称孪晶马氏体，硬度高，组织脆对裂纹敏感ii)、组织对冷裂纹的敏感倾向F 、P →→F B 条状M 上贝氏体→粒状B →M+A →孪晶马氏体，可知孪晶马氏体对裂纹最敏感iii)、利用SH —CCT 图评定钢种对冷裂纹的敏感性，有试验结果看出，如果熔合区焊后800～500℃冷却时小于'f C 就会出现裂纹，也就是说可以利用出现铁素体的临界冷却时间'f C 来作为焊接接头裂纹倾向的判据 t 800～500℃<'f C 开裂 t 800～500℃>'f C 不裂 2)、淬硬产生晶格的缺陷材料在淬硬后，会产生较多的晶格缺陷，淬火后出现的晶格缺陷主要是空位位错，相变应力的作用下产生较多的位错，在焊接应力作用下，空位与位错发生移动聚集，当达到一定浓度时，产生裂纹源，硬度扩展成为裂纹。
延迟裂纹的定义
1、定义焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。
延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。
2、有延迟裂纹倾向的材料16MnR、15MnVR（鞍钢研制，现基本不生产了）、15MnNbR、18MnMoNbR（不好购买）、13MnMoNbR（仿制日本的BHW35，是单层厚壁用钢，焊接性能好但价格高）、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。
3、产生原因延迟裂纹也叫氢致延迟裂纹，产生原因为焊接过程中溶于焊缝金属内的氢向热影响区扩散、偏聚，特别是在容易启裂的三轴拉应力集中区富集，引起氢脆，即降低金属在启裂位置（或裂纹前端）的临界应力，当此处的局部应力超过此临界应力时，就造成开裂。
这种裂纹的形成有明显的时间延迟的特征，其原因在于氢扩散富集需要时间(孕育期)。
产生此种裂纹的条件是存在着氢和对氢敏感的组织，同时又有较大的拘束应力。
因此，它常产生在严重应力集中的焊件根部和缝边，以及过热区。
4、防止措施有：（1）选用低氢焊接材料和低氢的焊接方法。
（2）焊条焊剂使用前应按规定要求烘干，领取焊条应装保温筒。
（3）严格控制氢的来源。
清除工件坡口和焊丝表面上的铁锈、油脂和吸附的水分等；控制环境温度，当空气相对湿度超过90%及下雨、下雪环境不得施焊。
（4）调整焊缝化学成分。
适当加入可提高焊缝金属塑性、韧性的合金元素，有利于防止冷裂纹。
例如，用奥氏体焊条或焊丝接淬硬倾向较大的高合金钢；采用可向焊缝过渡细化晶粒的合金元素（Mo、V）的新型焊条等。
（5）合理选择焊执接工艺及参数。
包括：焊前预热、焊后缓冷、后热消氢及焊后热处理等。
可改善焊缝及热影响区的组织，降低淬硬程度、去氢，从而防止延迟裂纹。
（6）采取措施降低接头的拘束应力。
"延迟裂纹" 英文对照delayed crack; delayed cracking;"延迟裂纹" 在学术文献中的解释1、对于这类不是在焊后立即出现的冷裂纹,称为“延迟裂纹”.“延迟裂纹”是冷裂纹比较普遍的一种形态,由于其迟滞性,往往不易被发现,其危害性也就更为严重文献来源2、某些珠光体合金钢,如Cr一Mo钢,Cr一Mo一V钢等,在焊接过程中氢气不能及时释放而存在焊缝之中,氢气的压力加上焊接应力,使焊件在焊后一段时间内在焊缝发生裂纹甚至开裂,称为延迟裂纹文献来源3、所以这种冷裂纹又称为延迟裂纹.焊后至出现裂纹的时间称为裂纹的潜伏期.眶额八路”‘最早由Drab刨1978）提出称为“halfandhalf．显谋文献来源4、由氢脆引起的基体金属冷裂纹,称为延迟裂纹,即使一般不发生在焊缝,但仍是熔化焊接头的严重缺陷.弧坑中的收缩应力使其产生表面裂纹,一般呈星簇状,称之为星状裂纹(图1)文献来源5、因此,我们通常把冷裂纹称为延迟裂纹.许多文献上把氢引起的延迟裂纹称为“氢致裂纹”.明朝的《学圃杂疏》中有花心大白菜的记载称为“黄芽菜”文献来源6、1．2冷裂纹性质特征一是形成的长时间性在温度相当低及焊接结束后较长一段时间内产生而由氢裂痕转变为裂纹又需要经历一段孕育时间又称为延迟裂纹.二是具有难以检测查找的隐蔽性延迟裂纹产生初期形态微细呈晶间穿透性质尤其裂纹形成又是在焊接后较长一段时间发生检验难度大因此裂纹隐患的危害性也较大文献来源与"延迟裂纹" 相关的学术图片图5避免延迟裂纹的后热温度和后热时间的关系更多>>"延迟裂纹" 在工具书中的参考阅读延迟"延迟裂纹" 在CNKI文献中的参考阅读冷裂纹与 "延迟裂纹" 相关的文献总量年度变化规律图研究 "延迟裂纹" 相关问题的主要学者张悦王学李红玲张良成刘成新徐道荣邹家生彭云沈保罗汪建新出版 "延迟裂纹" 相关文献的期刊焊接技术焊接学报机械工人热加工石油化工设备压力容器安装航空材料学报北京林业大学学报电力学报广东造船。
中碳钢延迟裂纹的原因
中碳钢延迟裂纹的原因
中碳钢延迟裂纹的形成可能涉及多种因素，包括材料本身的性质、加工过程中的应力和环境条件等。
下面我将从不同的角度来回
答这个问题。
首先，材料本身的性质可能是引起中碳钢延迟裂纹的原因之一。
中碳钢通常含有适量的碳元素，这使得它具有一定的强度和硬度。
然而，过高或不均匀的碳含量可能导致材料内部的组织不稳定，从
而增加了裂纹的敏感性。
此外，材料中可能存在其他的夹杂物或缺陷，这些缺陷也可能成为裂纹萌生的起始点。
其次，加工过程中的应力可能是导致中碳钢延迟裂纹的另一个
重要原因。
在加工过程中，中碳钢可能会受到拉伸、压缩、弯曲等
多种应力作用。
如果加工过程中的应力超过了材料的承受范围，就
会导致材料内部产生裂纹，并且这些裂纹可能在后续的使用过程中
逐渐扩展，最终导致延迟裂纹的形成。
此外，环境条件也可能对中碳钢延迟裂纹的形成起到一定的影响。
例如，在高温、高湿度或者腐蚀性环境下，中碳钢的腐蚀性能
可能会受到影响，从而加速裂纹的扩展，导致延迟裂纹的出现。
综上所述，中碳钢延迟裂纹的形成是一个复杂的过程，可能涉
及材料本身的性质、加工过程中的应力以及环境条件等多个因素。
对于中碳钢延迟裂纹的预防，需要综合考虑以上因素，并采取相应
的措施，例如优化材料配比、改善加工工艺、加强对环境的控制等，以降低中碳钢延迟裂纹的风险。
厚规格nm500耐磨钢板切割延迟裂纹的产生机理
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｄｅｌａｙｅｄｃｒａｃｋｓｆｏｒｍｅｄａｆｔｅｒｃｕｔｔｉｎｇｔｈｅ５０ｍｍ ｔｈｉｃｋＮＭ５００ ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｒａｃｋｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ，ＴｉＮ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓ，ｈａｒｄｎｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｂｏｔｈｉｎｔｅｒｎａｌｔｒａｎｓｖｅｒｓｅａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｃｒａｃｋｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆ ＮＭ５００ｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｄｅｌａｙｅｄｃｒａｃｋｉｎｇｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙＯＭ，ＳＥＭ，ＥＤＳ，ＴＥＭ ａｎｄＶｉｃｋｅｒｓｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅｗａｓ ｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｒｅｓｓ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｗｏａｓｐｅｃｔｓ：１）ＡｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｌａｒｇｅｓｉｚｅｄＴｉＮ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅｃａｓｔｓｌａｂｓ，ａｎｄｔｈｅｎｕｎｄｅｒｗｅｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｏｅａｓｉｌｙｆｏｒｍ ｓｈａｒｐｃｏｒｎｅｒｓａｎｄｈｏｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｔｅｎｄｓ ｔｏａｇｇｒｅｇａｔｅＨ ａｎｄｃａｕｓｅｌａｒｇｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；２）Ｆｌａｍｅｃｕｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｃａｒｂｉｄｅｓｉｎｔｈｅ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓｉｎｔｈｅｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ（ＨＡＺ）．Ｔｈｕｓ，ｉｔｗａｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｅｎｓｕｒｅａ ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ，ｓｏｔｈａｔｃｒａｃｋｓｗｅｒｅｅａｓｉｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｄａｔｔｈｅＴｉＮ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｄｕｅｔｏｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｒｅｓｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮＭ５００ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔｅｅｌ；ｄｅｌａｙｅｄｃｒａｃｋ；ＴｉＮ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｒｅｓｓ
高强度螺栓钢的耐延迟断裂研究分析
1 延迟断裂概念延迟断裂是在静止应力作用下的材料,经过一定时间以后突然脆性破坏的一种现象。
材料的断裂形式很多,如材料在拉伸时的韧性断裂;在低温下使用时的低温脆性断裂;在高温和应力共同作用下经过缓慢变形而断裂的蠕变断裂以及在交变载荷作用下的疲劳断裂等。
延迟断裂与韧性断裂、蠕变断裂不同,前者属于脆性脆性断裂,而后两者属于韧性断裂。
延迟断裂与低温脆性断裂、疲劳断裂也不同,前者是在常温和恒定应力下所发生的断裂,后两者一个是在低温下的断裂,另一个是在交变载荷下的断裂[1]。
2 产生机理及影响因素2.1产生机理文献[1]分析脆性断口位置上氢的富集是导致延迟断裂的主要原因。
零件所含氢原子在应力诱导下扩散进入应力高度集中的区域逐渐聚集,达到一定浓度时诱发裂缝,裂缝成长穿过氢浓度集中区时便停止长大。
等氢原子在裂缝前沿应力集中区重新聚集达到临界浓度,裂缝又开始长大。
如此循环,直到发生突然的一次性断裂。
氢的富集主要是两种情况,一种是由外部介质环境倾入的氢引起的。
南京汽车研究所在自制的延迟断裂试验装置上对螺栓进行试验。
对3%(容积分数)NaCl水溶液和水两种介质里的螺栓进行加载。
试验结果同样的载荷,3%NaCl水溶液介质中的螺栓在光杆部位发生了断裂,而水中的螺栓没有断裂。
表明:由于介质环境的不同,3%NaCl水溶液中的螺栓比水中的更易发生延迟断裂。
另一种是工艺过程中氢的入侵,如酸洗、电镀等处理,侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起了延迟断裂。
如电镀螺栓在加载后,经过几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。
2.2影响因素氢的富集直接导致高强度螺栓钢的延迟断裂,而材料的成分、微观组织和应力集中则是影响因素,会加剧或者改善高强度螺栓钢的延迟断裂现象。
所以延迟断裂是材料、环境、应力相互作用而发生的一种环境脆化[2]。
(1)成分和微观组织。
高强度螺栓钢的主要成分是铁、碳和一些合金元素,后两者的含量决定性能。
杂质元素磷、硫和锰能增大高强度钢的延迟断裂敏感性。
延迟裂纹的产因及控制
延迟裂纹产生原因：
02
氢的行为及作用
03
材料淬硬倾向的影响
04
接头应力状态的影响
1.延迟裂纹的形成机理 延迟裂纹主要决定三大因素： (1)氢的行为及作用 扩散氢在延迟裂纹的产生过程中起到至关重要的作用。 氢存在形式 ①扩散氢：氢以原子或质子形式存在的并可在金属晶格中自由扩散。 ②残余氢（剩余氢）：氢原子扩散聚集到金属的晶格缺陷，显微裂纹和非金属夹杂物的边缘空隙中，结合成分子不能自由扩散。 总含氢量=扩散氢＋剩余氢 1)氢致延迟开裂机理 2)氢的扩散行为对致裂部位的影响 氢在奥氏体中的溶解度大，扩散速度小； 氢在铁素体中的溶解度小，扩散速度大。
延迟裂纹又称“氢致裂纹”，常出现在中、高碳钢及合金结构钢的焊接接头中。
1979年12月18 日我国吉林煤气公司液化站发生液化石油气罐群爆炸事故，炸毁400m3球罐6台、50m3卧罐4台、15kg液化石油气钢瓶3000多个，死亡32 人，重伤54人，直接损失600多万元。 氢致延迟裂纹的产生： 事故的直接原因是2号球罐上的环向焊缝在制造过程中存在延迟裂纹，在低温和高应力的长期作用下，焊缝最终被撕裂，液化石油气喷出引起了燃烧和爆炸事故。
淬火形成淬硬的马氏体组织 淬硬形成更多的晶格缺陷
应力的种类 热应力；组织应力；结构应力。 将上述三种应力的综合作用统称为拘束应力。 拘束度与拘束应力
THANKS FOR WATCHING
感谢您的关注
延迟裂纹的产生原因
延迟裂纹的产生原因
学习目标：
能依据裂纹形貌及产生部位辨别是否是延迟裂纹
02
能说出冷裂纹的种类
01
能描述出延迟裂纹的产生原因
03
延迟裂纹学习重点：
延迟裂纹的产生原因
耐延迟断裂高强度螺栓钢的断裂机理研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的断裂机理研究高强度螺栓钢在工程领域中扮演着重要的角色，其广泛应用于桥梁、建筑和机械设备等领域。
然而，由于工程中螺栓承受的力度大、环境复杂，常常会发生断裂事故，造成严重的安全隐患。
因此，对高强度螺栓钢的断裂机理进行研究显得尤为重要。
耐延迟断裂是指在外力作用下，材料发生断裂前经历了一段相对较长的持续性延迟，这种断裂形式通常伴随着裂纹的扩展。
相比传统的瞬态断裂，耐延迟断裂是一种具有特殊机制和特点的断裂形态。
高强度螺栓钢的耐延迟断裂机理主要可以归结为三个方面：材料微观组织特征、应力状态和环境因素。
首先，材料的微观组织特征对高强度螺栓钢的断裂机理起着重要的影响。
通常，高强度螺栓钢采用奥氏体钢、马氏体钢或混合组织来提高其强度和韧性。
这些组织的特点决定了螺栓钢在受力时的断裂过程。
例如，奥氏体钢具有较好的韧性和延展性，裂纹在材料中扩展的时间要比马氏体钢长。
因此，微观组织的选择和控制对于延缓高强度螺栓钢的断裂起到至关重要的作用。
其次，应力状态是影响高强度螺栓钢断裂机理的另一个重要因素。
应力可以导致材料中的裂纹扩展和形成原初裂纹。
高强度螺栓钢常常处于复杂的应力状态下，如受到拉伸、弯曲、压缩等多重应力的同时作用，这些应力的存在会导致螺栓钢疲劳开裂和断裂。
因此，合理控制应力状态，减少应力集中是延缓高强度螺栓钢断裂的关键。
最后，环境因素也对高强度螺栓钢的断裂机理产生一定影响。
在实际工作条件下，高强度螺栓钢暴露在不同的环境中，如高温、低温、湿度等，这些环境因素会加速螺栓钢的腐蚀和氧化，导致断裂的发生。
因此，了解材料在不同环境下的断裂性能，选择合适的防护措施，可以有效地延缓高强度螺栓钢的断裂。
综上所述，耐延迟断裂高强度螺栓钢的断裂机理是一个复杂的问题，涉及材料的微观组织、应力状态和环境因素等多个方面。
为了减少断裂事故的发生，需要在设计、制造和使用过程中加强对高强度螺栓钢的断裂机理研究，并采取相应的措施来控制和延缓断裂的发生。
延迟断裂
汽车零件延迟开裂的研究一、延迟开裂现状在汽车生产、销售中经常出现金属零部件装配完成后在很短时间内断裂的事故。
发生断裂的零件各种各样，零件的材质、热处理工艺也不相同，但是经过分析发现，它们的失效机理基本一致，都是延迟开裂造成的，延迟开裂也称静疲劳。
二、延迟开裂案例：最近出现的汉德桥螺母批量开裂、弹性垫圈、齿型弹片断裂、扭杆断裂、主动椎齿轮螺纹头部断裂等都是延迟开裂造成的。
图1 图2汉德桥自带螺母开裂（回火不足）弹簧垫圈开裂（回火不足、氢脆）图3 图4扭杆开裂（回火不足、增碳）齿型垫圈开裂（氢脆）图5 主动椎齿轮断裂（保护不当增碳）三、延迟开裂的研究延迟开裂的定义：金属零件在淬火、回火后的组织状态下和高应力作用下，裂纹的萌生、稳定扩展、失稳扩展的失效过程。
延迟开裂的条件：1、金相组织， 2、应力。
延迟开裂只在马氏体及其回火组织下发生。
案例中这五种零件都是该组织。
应力分为：来自装配和结构的外应力；来自零件内部组织差异的内应力。
延迟开裂的特征：延迟性，即表现出对施加载荷后产生断裂的滞后性，一般在装配完后几十分钟至几天开裂。
延迟开裂的机理：目前广泛应用的室温延迟开裂机理，主要是氢致开裂和应力腐蚀两种。
其中“氢脆”是公认并得以广泛应用的机理。
氢是必须控制的，延迟开裂的过程伴随着氢的扩散、聚集。
四、延迟开裂的影响因素及分析延迟开裂的影响因素：回火不足：金属零件淬火后有很大的内应力，需要及时充分的回火消除，回火不足导致零件应力过大产生延迟开裂。
例：汉德桥自带螺母（图1 ），技术要求材质为40Cr，硬度要HB285~321。
断裂件的实测硬度＞HB420，严重的回火不足。
表面增碳：金属零件在热处理时为了防止脱碳或增碳会采取保护措施，保护不当会导致局部增碳，硬度高；图3扭杆，在热处理过程中保护气氛碳势不均匀，造成头部增碳、硬度远高于其它部位，安装后不久就在头部发生延迟断裂。
图5 X141后桥主动椎齿轮断裂是因为尾部螺纹在零件渗碳时防渗处理不当，导致螺纹增碳，硬度高于技术要求，安装后在扭力的作用下发生延迟开裂。
焊接延迟裂纹产生的原因
焊接延迟裂纹产生的原因焊接延迟裂纹是在焊接过程中产生的一种裂纹缺陷。
它是由于焊接热循环引起的应力积累超过了材料的承受能力而导致的。
焊接延迟裂纹的产生原因主要有以下几个方面。
焊接热循环是焊接延迟裂纹产生的主要原因之一。
在焊接过程中，焊接区域受到了高温热源的加热，然后又很快冷却。
这种热循环会使焊接区域产生应力。
由于焊接区域的热膨胀系数与母材不同，当焊接区域冷却时，焊接区域会受到约束，从而产生应力。
这种应力会导致焊接延迟裂纹的产生。
焊接材料的选择也会影响焊接延迟裂纹的产生。
焊接材料的热膨胀系数和母材的热膨胀系数不同，会导致焊接区域在焊接过程中产生较大的应力。
如果焊接材料的强度较低，那么在焊接过程中就容易发生延迟裂纹。
焊接工艺参数的选择也会对焊接延迟裂纹的产生产生影响。
焊接工艺参数包括焊接电流、焊接速度、焊接温度等。
如果焊接电流过大，焊接速度过快，焊接温度过高，都会导致焊接区域的应力积累过大，从而引发焊接延迟裂纹。
焊接材料和母材的不匹配也是焊接延迟裂纹产生的原因之一。
焊接材料和母材的化学成分、组织结构等方面存在差异，这会导致焊接区域在焊接过程中产生应力。
如果焊接材料和母材之间的不匹配性较大，那么焊接区域的应力就会更大，从而容易产生延迟裂纹。
焊接过程中的一些外界因素也会对焊接延迟裂纹的产生产生影响。
例如焊接过程中的振动、气体环境等。
这些外界因素会干扰焊接过程，使焊接区域的应力分布不均匀，从而容易产生延迟裂纹。
焊接延迟裂纹的产生是由于焊接热循环引起的应力积累超过了材料的承受能力而导致的。
焊接热循环、焊接材料的选择、焊接工艺参数的选择、焊接材料和母材的不匹配性以及焊接过程中的外界因素都会对焊接延迟裂纹的产生产生影响。
为了减少焊接延迟裂纹的产生，需要选择合适的焊接材料和焊接工艺参数，控制好焊接过程中的外界因素，并采取适当的措施来缓解焊接区域的应力积累。
只有这样，才能有效地预防焊接延迟裂纹的产生，提高焊接质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、什么是延迟裂纹
延迟裂纹是冷裂纹的一种，是由于塑性储备、应力状态以及焊缝金属中氢含量等综合作用而产生的焊接裂纹。
延迟裂纹不是在焊接过程中产生的，而是在焊后延续一段时间产生的。
延迟裂纹主要发生在低合金高强钢中，主要与焊缝含扩散氢、接头所承受的拉应力以及由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关，是三个因素中的某一因素与相互作用的结果。
焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。
延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。
所谓“有延迟裂纹倾向的材料”，就是焊后容易出现焊接冷裂纹的材料，也即是可以焊接的低合金高强度钢。
用低合金换取高强度，当然好;但随着合金元素增加，强度的升高，也带来了延迟裂纹倾向问题，增加了焊接难度，拖延了无损检测时间。
所谓“增加了焊接难度”，用老的焊接术语说，这些材料的可焊性较差或差;用今天的术语来说，这些材料属于焊接难度较难或难的等级。
2、延迟裂纹的产生机理
对于确定成分的母材和焊缝金属，塑性储备一定，产生延迟裂纹的孕育期长短，取决于焊缝金属中的扩散氢及接头所处的应力状态。
同理相应于某一应力状态，焊缝含氢量高，裂纹孕育期短，裂纹倾向大。
当应力状态恶劣，即使含氢量低，在很短孕育期内会产生裂纹。
但是决定延迟裂纹产生与否，存在一个临界含氢量与临界应力值。
若氢低于临界含氢量，拉应力低于强度极限，则孕育期将无限长，实际上不产生延迟裂纹。
现代的延迟裂纹理论认为，焊缝金属中的含氢量、接头承受的应力水平以及接头金属的塑性储备，三者对延迟裂纹产生的作用是相互联系的。
焊缝高含氢量在低应力下就会诱发出裂纹，而低含氢量需要高应力下才达到诱发裂纹状态。
含氢量及应力都低时，在长时间才能达到裂纹产生条件。
材料的塑性储备起到调节作用，当材料的变形能力高，缺口敏感性低时，只有在更高应力更多含氢量下才能产生延迟裂纹。
在焊接接头中，由于焊缝一般含碳量低，缺口敏感性小，而近缝区由于晶粒粗大，过饱和空位浓度高，应力集中程度高等不利条件，使近缝区易于产生延迟裂纹。
3、怎样判断哪些材料是“有延迟裂纹倾向的材料”？
目前流行的，有两种方法:
1)合金元素的碳当量法
对于Q345类含碳量≥0.18%的钢，目前仍普遍使用国际焊接学会推荐的碳当量公式:
CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo++V)/5+(Cu+Ni)/15 (%)
当CEV在0.45%至0.50%之间，即0.45%<CEV≤0.50%时，认为材料的焊接难度等级为较难;当CEV>0.50%时，认为材料的焊接难度等级为难。
2)屈服强度法
当材料的屈服强度在370MPa--420MPa时，认为材料的焊接难度等级为较难; 当材料的屈服强度>420MPa时，认为材料的焊接难度等级为难。
真正的无损检测时机，不应决定于有延迟裂纹倾向的材料，而应从严要求，综合考虑焊缝是否可能有延迟裂纹倾向(既不但要考虑材质，还要考虑壁厚，应力，焊条与扩散氢清除等因素)，选择合适的无损检测时机。
不然，如果出了无损检测合格报告后，又发现检测过的部位有裂纹，这是很失职的行为，也是很窝囊的事情。