復(fù)合材質(zhì)封頭熱處理對(duì)焊縫裂紋的影響

　　封頭焊前預(yù)熱的影響

　　焊前預(yù)熱溫度直接影響焊接過程中封頭上的溫度分布，影響焊縫及近縫區(qū)材料的組織性能，并影響焊縫及近縫區(qū)的含氫量。封頭焊前預(yù)熱溫度偏低，則焊接過程中焊件上的溫度梯度增大，焊縫及近縫區(qū)冷卻速度增大，使焊縫及近縫區(qū)的焊接拉應(yīng)力增大、組織性能硬脆性增大、擴(kuò)散氫逸出少，同時(shí)使含氫量增加，導(dǎo)致冷裂傾向增大?；鶎硬?料 SA387GrllCl2屬低合金中溫抗氫鋼，相當(dāng)于中國(guó)牌號(hào)15CrMoR鋼‘，〕。為了較準(zhǔn)確評(píng)估鋼材的焊接冷裂傾向及采取相應(yīng)工藝措施，采用鋼材焊接裂紋敏感指數(shù)來估算產(chǎn)生冷裂紋傾向的大小。一般低合金鋼封頭通過焊接工藝的拘束試驗(yàn)得到該指數(shù)的計(jì)算公式為〔2，C (C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15 +V/10+5B+h/600+H/60)%式 中: h— 板厚，mm;H 焊縫中的含氫量，mL/100g,把基層材料的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)代人計(jì)算式，并取封頭焊縫中的含氫量較低值1.OM L/100g(通常范圍1.0-5.Om L/l00g)，計(jì)算出焊接裂紋敏感指數(shù)P,=0.43 60o。當(dāng)P,(O.35 %時(shí)，產(chǎn)生冷裂的傾向小;當(dāng)P,> 0 .35%時(shí)，產(chǎn)生冷裂的傾向增大，隨著P‘的增加，產(chǎn)生冷裂的傾向相應(yīng)增大。計(jì)算出焊接裂紋敏感指數(shù)P,=0.43 6%a，在板厚度較大，存在較大拘束應(yīng)力作用下，焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂的傾向很大，容易產(chǎn)生冷裂紋，焊前必須采取預(yù)熱措施。焊前預(yù)熱溫度的經(jīng)驗(yàn)公式〔E偽:To i》 14 40 P。 一 39 2 ( 0C )式中 : To i— 預(yù)熱溫度(℃)。把計(jì)算出的封頭焊接裂紋敏感指數(shù)P,=0.43 6%代人，得To,> 235℃。當(dāng) To ,> 125℃時(shí)，對(duì)大口徑封頭的預(yù)熱溫度再按下式修正:To = T o; 一 30 'C = 20 5℃

　　即該 復(fù)合板封頭焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在205℃以上，而本封頭焊前預(yù)熱溫度為150^-1800C，故該封頭焊前預(yù)熱溫度偏低。

　　封頭焊后熱處理工藝的影響

　　焊后熱處理可消除或降低焊接應(yīng)力，有利于封頭焊縫中擴(kuò)散氫的逸出，改善焊縫和近縫區(qū)的組織性能，對(duì)于大口徑封頭一般情況下都需要進(jìn)行焊后熱處理。本封頭在服役中發(fā)現(xiàn)冷裂紋，說明裂紋與擴(kuò)散氫關(guān)系密切，同時(shí)也與應(yīng)力和脆性組織有關(guān)。焊后熱處理各參數(shù)之間的關(guān)系式‘2，為= 凡 (lo gt + 20 )X 1 0'式 中: 尸— 回火參數(shù)，是溫度和保溫時(shí)間的函數(shù)，尸越大，焊接應(yīng)力消除的程度越大，焊縫中含氫量越低。乳— 焊后加熱溫度(℃)。t— 保溫時(shí)間(h)。經(jīng)試 驗(yàn) 得該鋼板中的回火參數(shù)P=19.7 4^-20.4 6，按原工藝焊后熱處理溫度為676^6940C，把數(shù)值代人關(guān)系式得:保溫時(shí)間t>4h，而原工藝保溫時(shí)間只有2h，可見其保溫時(shí)間明顯不足。

　　復(fù)合封頭過渡層焊接復(fù)雜性的影響

　　復(fù)合封頭過渡層涉及兩種不同的金屬材料和金相組織，封頭焊接過程中其化學(xué)成分和金相組織變化較為復(fù)雜，基層材料合金元素含量較低，復(fù)層材料合金元素含量較高，若焊接材料和焊接工藝的選擇不合適，焊接過渡層時(shí)，封頭基層材料對(duì)整個(gè)焊縫金屬的合金成分具有稀釋作用，使焊縫的奧氏體形成元素含量不足，結(jié)果封頭焊縫可能出現(xiàn)硬脆的馬氏體組織，容易從過渡層引發(fā)焊接裂紋。