Q355钢板对接接头裂纹扩展所致焊接残余应力重分布研究

目的 定量研究裂纹扩展导致的焊接残余应力重分布效应,得到残余应力随裂纹扩展的变化规律。方法 首先采用盲孔法测试了Q355钢板对接接头的初始残余应力;其次利用线切割技术模拟了平行以及垂直于焊缝的裂纹扩展情况,并测试了裂纹扩展导致的残余应力变化量;最后根据测试数据提出了残余应力释放量Δσ与裂纹长度a之间的函数关系式,进一步得到了基于裂纹扩展的应力重分布计算公式。结果 Q355钢板对接焊的焊缝区纵向(沿焊缝方向)存在较大的残余拉应力,拉应力峰值出现在焊趾处,为屈服强度的1.13倍。焊缝区横向存在梯度较大、拉压交替变化的残余应力,压应力峰值出现在焊趾处,大小为52.6 MPa,拉应力峰值出现在距焊缝中心线17 mm处,大小为63.5 MPa。裂纹扩展能显著释放残余拉应力:裂纹沿焊缝中心扩展,横向残余拉应力峰值降低了45.8%;裂纹沿垂直于焊缝方向扩展,焊趾处的拉应力峰值降低了63.3%。结论 裂纹扩展会显著影响焊接构件的残余应力分布,根据实测数据提出的裂纹扩展应力重分布计算公式能够较好地反映残余应力重分布情况。     

汽轮机抽汽疏水管焊缝开裂原因分析

某电厂汽轮机二级抽汽疏水管在运行过程中于焊缝处发生开裂。采用宏观分析、化学成分分析、金相检验、扫描电镜分析等方法对疏水管焊缝开裂原因进行了分析。结果表明:由于该疏水管直管和弯管对接焊后未进行去应力焊后热处理,焊缝处残余应力较高;在焊接残余应力、工作应力及氯离子的共同作用下,疏水管焊缝内壁萌生裂纹,裂纹由管内壁向外壁不断扩展,最终导致疏水管发生应力腐蚀开裂。     

染缸热交换器焊缝开裂原因分析

某纺织公司染缸热交换器在检修过程中发现焊缝及筒体附近母材出现裂纹。通过宏观分析、化学成分分析、硬度测试、金相检验和氯离子检测等方法对热交换器焊缝开裂的原因进行了分析。结果表明:该热交换器焊缝及筒体附近母材的开裂模式为应力腐蚀开裂。由于蒸汽冷凝水中氯离子质量浓度过高,在焊接残余应力和工作应力的共同作用下,焊缝发生应力腐蚀开裂。     

27SiMn钢窄间隙GMAW环焊缝开裂原因分析

目的 以发生开裂的27SiMn钢窄间隙GMAW环焊缝为研究对象,研究其裂纹形成原因及扩展过程。方法 对裂纹附近的母材及焊缝进行化学成分分析、裂纹宏观形貌分析、金相组织分析、扫描电镜分析、结构受力分析等,探明裂纹的形貌特征、形成原因及扩展路径。结果 试样化学成分和金相组织无明显异常,满足使用要求。裂纹属于明显的张开型（Ⅰ型）裂纹,从焊缝根部向缸体表面呈碗状扩展,形成缸体内部与外部的连接通道,导致液压油渗漏。裂纹起源于焊缝根部的热影响区,焊缝根部熔深不稳定,部分拼接处存在未熔透缺陷,未熔透处存在的氧化铝、碳酸钙等夹杂物是形成裂纹的主要诱因。在焊接残余应力的作用下,沿焊缝根部的夹杂物形成轴向裂纹和周向裂纹;在工作载荷的作用下,焊缝根部周向拉应力和轴向拉应力达到最大值,其中周向拉应力约为工作载荷的5.5倍,在周向拉应力的作用下,裂纹沿径向和轴向发生扩展,最后形成碗状的裂纹扩展面。结论 焊缝根部的未熔透缺陷和非金属夹杂物是产生裂纹的主要原因,在工作载荷的作用下,裂纹沿轴向和径向发生扩展,最后扩展至缸体表面呈碗状。     

LNG储罐泄漏原因分析

某天然气公司LNG储罐在安装使用5a(年)后,内罐的底部封头部位发生泄漏。通过宏观检验、化学成分分析、金相检验、力学性能试验及断口分析等方法对该储罐泄漏原因进行了分析。结果表明:封头母材在成型过程中发生了形变诱发马氏体相变,部分奥氏体组织转变为形变马氏体,组织脆化;服役时,封头直边段需要承受较大介质内压,加之焊接残余应力以及充装过程中温差应力的共同作用,封头近焊缝部位出现沿晶裂纹,最终导致开裂失效。     

弹壳开裂失效分析

对某型H68黄铜弹壳进行检查时发现大量弹壳存在裂纹。通过对弹壳进行宏观和微观观察、能谱分析、金相检验和残余应力测定等,分析了弹壳开裂的原因。结果表明:弹壳的开裂性质为应力腐蚀开裂,其原因是由于收口位置存在一定的残余拉应力,且该位置的晶粒尺寸较大,在外界介质的协同作用下产生了应力腐蚀裂纹。     

换热器汽包封头泄漏原因分析

在检修雏护换热器汽包时发现汽包封头泄漏，在汽包封头的阀盖角焊缝处出现裂纹，裂纹平行于焊缝。采用宏观形貌分析、化学成分分析、金相检验、显微硬度测定、能谱分析以及应力分析等方法对泄漏处进行了分析。结果表明，汽包中水质含有较高浓度的碱性元素和氧、硫、氧等强腐蚀性元素，又在焊接残余应力的作用下发生应力腐蚀开裂，最后导致汽包封头产生泄漏。     

加氢裂化换热器焊缝开裂失效分析

某换热器管子与管板之间发生焊缝开裂.通过对管板和管子的焊缝渗透检测、化学成分分析、拉伸试验、硬度测试、金相组织检查和用扫描电镜对断口进行观察和能谱的成分测定.结果表明,换热器焊缝开裂的原因是由于在湿硫化氢环境中和焊接残余应力的共同作用下,产生了应力腐蚀开裂.     

20CrMnMo钢渗碳齿轮磨削裂纹成因分析

采用化学成分分析、金相分析、显微硬度测试以及残余应力测定等方法对某20CrMnMo钢渗碳齿轮磨削裂纹产生原因进行了分析。结果表明:该齿轮产生磨削裂纹主要是由于磨削过程中表面产生严重的二次淬火烧伤和回火烧伤,二次淬火烧伤的次表面及边缘回火烧伤区硬度大幅下降及表面受拉应力,两者共同作用下产生了磨削裂纹;另外,渗碳层中存在针状马氏体和大量残余奥氏体,增加了齿轮磨削开裂的敏感性,这是齿轮产生磨削裂纹的另一个重要原因。     

石化在役设备的焊缝残余应力的消除与控制

石化设备在制造、使用和维修过程中进行补焊后都会造成焊缝残余应力的存在,由于焊缝残余应力加上设备在使用过程的交变载荷,会使存在焊缝残余应力的地方应力集聚增加,在焊缝有缺陷的位置造成焊缝开裂、甚至断裂,造成在役备的损坏。本文主要探讨了石化行业在役设备的补焊过程中如何合理采取工艺措施和控制方法来消除焊缝残余应力。     

循环压缩载荷下缺口残余拉应力场的X射线分析

用细束 x 射线研究了循环压缩载荷下缺口残余拉应力的分布及变化。试验表明,循环压缩加载后形成的残余拉应力大于一次压缩加载后的数值,压缩应力幅对残余拉应力分布的影响大于压缩平均应力的影响,其原因除了加载-降载过程中形成的残余应力直接与应力幅有关外,尚与应力幅加剧材料循环软化程度有关。形成疲劳裂纹后,在完全卸载的裂纹面上,残余拉应力基本松弛,但垂直于裂纹面稍远处的残余拉应力仍保持有相当大的数值,这部分残余应力是否对裂纹扩展起作用,在计算残余应力的应力强度因子时如何予以考虑值得注意。     

不锈钢弯头的失效原因分析

某化工厂中变废锅出口管0Cr18Ni9不锈钢弯头发生泄漏。为查明其失效原因,对泄漏部位内外进行表面检测,发现在焊缝附近出现了大量裂纹。在该区域取样进行化学成分、硬度、金相组织、断口形貌和腐蚀产物分析,确定了弯头产生裂纹的原因是存在组织应力、焊接残余应力以及内部介质中的Cl-共同作用下,发生了沿晶型应力腐蚀开裂。     

铸造TC4钛合金电子束焊残余应力测试

对铸造TC4钛合金进行电子束焊接,使用X射线衍射法对焊后母材、热影响区以及焊缝的表面残余应力分布状况进行测试和分析。结果表明：垂直于焊缝方向的测试点上,焊缝及热影响区在横、纵两个方向上主要存在拉应力;剪切应力数值均在±50MPa范围内,可以认为对焊缝性能没有影响。沿焊缝长度方向的测试点上,无论横向应力还是纵向应力,焊缝起始端的应力值要低于焊缝终止端的应力值。纵向残余应力表现为拉应力,横向残余应力由压应力逐渐向拉应力方向转变。     

WP304WX管道泄漏原因分析

不锈钢管道使用5a(年)后出现泄漏事故。采用化学成分分析、硬度测试、金相检验、晶间腐蚀与断口扫描电镜分析方法,对泄漏原因进行了分析。结果表明:焊接过程中造成的贫铬及残余应力的存在导致了管道的开裂。建议对管道所有焊缝热影响区进行探伤,查找腐蚀裂纹,对发现的裂纹进行打磨和补焊处理,并进行消除残余应力处理。     

316L不锈钢板式换热器泄漏原因

316L不锈钢板式换热器使用约半年后频繁出现泄漏事故,通过扫描电镜分析、能谱分析、金相检验、显微硬度检测和有限元模拟分析等方法对泄漏原因进行了分析.结果表明:316L不锈钢板片发生了应力腐蚀开裂,造成泄漏.板片冷加工后产生了较大的残余拉应力且环境中存在Cl-腐蚀介质,导致残余应力较大的波峰和波谷处产生裂纹和腐蚀坑,是造...     

某电厂316L不锈钢输氨管腐蚀开裂原因

某电厂316L不锈钢输氨管道在运行过程中发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法分析了管道开裂的原因。结果表明：管道裂纹由内壁向外壁扩展,呈穿晶开裂特征,裂纹呈树枝状形貌,符合应力腐蚀开裂特征;腐蚀产物中存在Cl元素,在拘束拉应力和腐蚀介质的共同作用下,管道发生了应力腐蚀开裂。     

304不锈钢低温分离器开裂原因分析

采用残余应力检测、常规力学性能试验以及金相分析等方法对304不锈钢低温分离器的封头开裂原因进行分析。结果表明,开裂是由应力腐蚀引起的;其原因是工作介质中有含量较高的硫,而封头一筒体对接环焊缝区域存在的残余应力促使开裂的发生。     

齿轮轴失效分析

对失效齿轮轴进行了断口的宏观检查、金相检验、断口扫描电镜分析,结果表明残余拉应力是齿轮轴开裂的主要原因,聚集的非金属夹杂物和混晶对开裂有重要的促进作用.     

超临界循环流化床锅炉末级过热器爆管原因分析

通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、力学性能试验、断口分析及能谱分析等方法,对某超临界循环流化床锅炉末级过热器爆管原因进行了分析。结果表明:爆管类型为应力腐蚀开裂,应力是导致爆管的主要因素,主要来自管屏整体在运行过程中由于受热不均匀而产生的热胀应力和角焊缝的焊接残余应力。最后提出了相应的预防措施。     

321不锈钢焊接波纹管失效分析

应用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等手段对321不锈钢焊接波纹管表面腐蚀物的化学成分、焊缝区域的显微组织、腐蚀裂纹的形态特征等方面进行检验和分析。结果表明，波纹管局部电镀端内壁腐蚀导致漏气失效，即加工应力、焊接残余应力与含Cl^-或含Cl^-和溶解氧的腐蚀性介质的联合作用使波纹管局部电镀端产生了点蚀和应力腐蚀开裂；退火工艺设计的不合理和钎焊工艺控制不恰当使焊缝热影响区敏化而出现了晶间腐蚀。据此提出了降低和避免321不锈钢焊接波纹管因腐蚀而漏气的措施。