讨论碳当量对焊接的影响

讨论:有延迟裂纹倾向的材料
(2013-12-18 07:46:07)
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讨论焊缝内部缺陷的射线或超声检测时机，会涉及“有延迟裂纹倾向的材料”这个概念，笔者谈了一些讨论意见。

如有不当，请指正。

1基本概念
延迟裂纹就是焊接冷裂纹。

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%≤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。

3具体材料的判断要用理化检验结果
有人问:Q345结构钢(旧牌号16Mn钢)，是否是“有延迟裂纹倾向的材料”？
我说:不知道。

他说:GB50661—2011《钢结构焊接规范》把Q345列为Ⅱ类钢材，认为不需要焊完24小时后进行UT或RT，这表示它是没有延迟裂纹倾向的材料。

你怎么说，不知道呢？
我说:GB50661—2011《钢结构焊接规范》按标称屈服强度（即屈服强度下限）进行分类，Q345结构钢(标称屈服强度为345MPa)当然在Ⅱ类。

该标
准规定Ⅲ类(标称屈服强度370-420MPa)和Ⅳ类(标称屈服强度大于420MPa)
的钢材，才需要焊完24小时后进行UT或RT，是很粗略的，我对此持反对意见。

我的理由是:
所有低合金高强度钢，都有焊接延迟裂纹倾向，只不过倾向大小而已。

判断材料是否有明显的延迟裂纹倾向，不应该用标称屈服强度，而应使用具体批量材料的理化检验结果。

如Q345-B结构钢，当它的有关合金元素，如碳，锰，钒，都在合格范围内，但偏上限时，它的碳当量CEV可能接近0.50%，而屈服强度的试验值(实测值)也可能大于370MPa。

你说，它有没有焊接延迟裂纹倾向呢？
4有延迟裂纹倾向的焊缝不等于有延迟裂纹倾向的材料
既使从Q345-B钢的理化检验结果，屈服强度小于370MPa，计算的碳当量CEV<0.45%，但不能认为:要检测的焊缝，没有发生延迟裂纹的可能。

因为冷裂纹三要素是综合作用的结果，碳当量CEV<0.45%，只能说材料的延迟裂纹倾向较小，但还是有。

如果，未使用低氢焊材，如果不注意焊前予热和焊后除氢，如果母材壁厚较大，焊接时伸缩不自由，拘束应力大，焊缝仍可能产生延迟裂纹。

但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。

又附：是的，通常把16Mn列入可焊性较好的材料，所以不认为它有延迟裂纹倾向。

但有以下事例，供朋友们参考:
(1) 某锅炉厂因使用合格,但合金元素偏上限的16Mn钢，发现了大量延迟裂
纹;
(2) 16Mn钢用纤维型焊接，又不注意预热和后热除氢，也会出现延迟裂纹;
(3) 长输管线最后的合拢焊口，拘束应力大，不采取特殊措施，也会出现延迟
裂纹。

我很保守，也很胆小。

凡我检测的工程，如有可能，我对铁磁性材料焊缝，均会在焊接完成48小时后，派人进行外观再检查和少量MT抽查。

这－做法不论是否有规定要求，也不论是否能够取费。

如抽查发现明显裂纹，或两条以上裂纹，则RT或UT要重做。