摘要：隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，焊接作為一門(mén)重要的金屬加工工藝在各項(xiàng)海洋工程中得到了廣泛的應(yīng)用。焊接作為生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，尤其是在海工焊接中對(duì)焊縫的要求更高。但是，焊接缺陷，尤其是焊接裂紋是生產(chǎn)過(guò)程中十分危險(xiǎn)的不利因素，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，嚴(yán)重時(shí)對(duì)整個(gè)工程產(chǎn)生致命的影響。本文從焊接裂紋產(chǎn)生的原因出發(fā)，從冶金和工藝方面提出了海工

焊接冷裂紋的防治措施。

關(guān)鍵詞：海洋工程、焊接、冷裂紋、防治措施

引言

隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，海洋石油的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)由淺海領(lǐng)域逐漸向深海領(lǐng)域拓展，相應(yīng)地，海區(qū)的溫度也由溫暖地帶逐步過(guò)渡到低溫寒冷區(qū)域。除此之外，海洋平臺(tái)會(huì)受到風(fēng)浪襲擊、海水腐蝕及惡劣氣候條件等嚴(yán)峻工作環(huán)境的影響，以及工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)不斷大型化、復(fù)雜化，以致焊接的工作量增大，工作難度增加。隨著鋼種和焊接材料的應(yīng)用，加之海工作業(yè)中的不利因素，焊接生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了許多問(wèn)題，尤為嚴(yán)重的是焊接裂紋，輕則導(dǎo)致停工停產(chǎn)，重則帶來(lái)災(zāi)難性事故。因此，為了保證海工作業(yè)正常進(jìn)行，非常有必要找出焊接裂紋產(chǎn)生原因，制定相應(yīng)的防治措施。

1.焊接裂紋的分類(lèi)

在海洋工程作業(yè)中，由于不合適的焊工工藝規(guī)程以及選用的鋼種的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的不同，會(huì)產(chǎn)生焊接裂紋。根據(jù)焊接時(shí)的溫度及產(chǎn)生時(shí)間可以將裂紋分為熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂以及應(yīng)力腐蝕裂紋五類(lèi)。根據(jù)形態(tài)和分布特征可以分為表面寒焊縫裂紋、內(nèi)部裂紋。橫向裂紋、縱向裂紋等形態(tài)。目前我國(guó)液壓支架結(jié)構(gòu)件大部分采用低合金高強(qiáng)度鋼，由于焊接熱循環(huán)不穩(wěn)定，高強(qiáng)鋼淬透性提高的同時(shí)脆硬組織增加的概率也大大提高，而且冷卻速度的快速提高又會(huì)導(dǎo)致較多的晶格缺陷?；谏鲜鲈?，冷裂紋是海洋工程焊接中最普遍的一種裂紋。

2.海洋工程焊接裂紋產(chǎn)生的原因

在海工作業(yè)中，焊接冷裂紋的產(chǎn)生與三種因素有關(guān)，即鋼材的淬硬傾向、焊接接頭的含氫量及焊接應(yīng)力[1]。

鋼材的淬硬傾向。根據(jù)海洋工程所用鋼材的化學(xué)成分，計(jì)算得到其中的含碳量為0.40-0.41，意味著這種鋼材存在著很強(qiáng)的淬硬傾向，而鋼材的淬硬傾向越大，越容易出現(xiàn)裂紋。這是因?yàn)?，其一，鋼材淬硬之后易形成馬氏體組織，這是一種脆硬組織，其含量越多，裂紋越易形成和擴(kuò)展;其二，鋼材淬硬后會(huì)出現(xiàn)晶格缺陷，主要是空位和位錯(cuò)，在熱力不平衡時(shí)，就會(huì)?晶格缺陷會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂紋源。

焊接接頭的含氫量。尤其是在較低的溫度下殘余擴(kuò)散氫的影響，并且具有一定的延遲性。當(dāng)焊縫中的氫濃度達(dá)到一定值時(shí)，裂紋會(huì)在在應(yīng)力作用下產(chǎn)生，一般裂紋會(huì)出現(xiàn)在熱影響區(qū)。但是當(dāng)焊接高強(qiáng)鋼時(shí)，由于焊縫的合金成分復(fù)雜，氫會(huì)從熱影響區(qū)向焊縫擴(kuò)散，此時(shí)延遲裂紋就會(huì)出現(xiàn)在焊縫上。

焊接應(yīng)力。焊接裂紋的產(chǎn)生也與焊接接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，甚至在某些情況下，應(yīng)力狀態(tài)起決定作用。在不均勻加熱和冷卻過(guò)程中，產(chǎn)生的熱應(yīng)力和金屬相變所產(chǎn)生的組織應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。一般鋼材厚度越大，產(chǎn)生的拘束應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂紋的傾向越大。

3.?海工焊接裂紋的防治措施

3.1??從冶金方面采取防治措施

首先，采取優(yōu)質(zhì)的低氫焊接材料。對(duì)于超高強(qiáng)度鋼的焊接，需要采用含氫量為H10或H5的低氫焊接材料。但是這種材料DNV規(guī)范要求非常嚴(yán)格，而且不易找到。經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究證明采用藥芯焊絲CO2保護(hù)氣體保護(hù)焊，也可獲得低氫環(huán)境，減少裂紋。除此之外，還需要嚴(yán)格控制氫的來(lái)源。在焊接過(guò)程中，需要仔細(xì)烘干焊條、焊劑，保證一定的環(huán)境溫度，低氫焊條溫度保持在350攝氏度左右，超低氫焊條溫度保持在400-450攝氏度。此外，對(duì)于鋼材及其他材料上的油污、鐵銹等仔細(xì)清理，避免其制造含氫環(huán)境。

最后，可以向材料中加入適量的合金元素，提高焊縫金屬的韌性，同時(shí)也要控制磷、硫等有害雜質(zhì)的含量，也可減少裂紋的產(chǎn)生。硒、硼、碲、稀土等合金元素的加入，可以改變焊接接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)，利用焊縫的塑性?xún)?chǔ)備，可以減輕熱影響區(qū)的負(fù)擔(dān)[2]，使焊接接頭降低冷裂紋敏感性。此外，奧氏體焊條塑性好，同時(shí)奧氏體焊縫可以溶解更多的氫，制造低氫環(huán)境，采用這種焊條焊接某些高強(qiáng)鋼，產(chǎn)生冷裂紋的概率也會(huì)大大降低。

3.2?從工藝方面采取防治措施

3.2.1焊前預(yù)熱，焊后熱處理

通過(guò)焊接前的預(yù)熱，可以降低鋼材淬硬后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的冷卻速度，同時(shí)也通過(guò)馬氏體的“自回火”作用降低裂紋的產(chǎn)生。但是需要控制預(yù)熱溫度，防止其冷卻速度低于出現(xiàn)馬氏體的臨界冷卻速度，致使焊接熱影響區(qū)的韌性降低。焊前預(yù)熱溫度的確定需要考慮如下因素：碳當(dāng)量、裂紋敏感系數(shù)以及焊件的厚度之和，在不同的焊接外界條件下，采取相應(yīng)的預(yù)熱溫度，不僅給施焊帶來(lái)方便，冷裂紋也比較好控制。在焊接完成后需要立即后熱，溫度為200攝氏度，保溫2個(gè)小時(shí)，自然冷卻。這樣做有利于氫的逸出，防止冷裂紋。

3.2.2嚴(yán)格控制層間溫度和線(xiàn)能量

層間溫度與預(yù)熱溫度所起作用相似，最低溫度控制在預(yù)熱溫度的下限，最高溫度也不能過(guò)高，范圍控制在75-200攝氏度。為了保證立焊位置與其他位置的沖擊值分別達(dá)到34J與47J之上，需要采用小線(xiàn)能量，即多層小焊道焊縫，最大線(xiàn)能量需控制在21600J/cm。這樣可以保證焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬有較好的韌性，如果控制的較好，也可保證熔合線(xiàn)處粗晶區(qū)處有較好的沖擊韌性，防止裂紋的產(chǎn)生。

4.結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)的闡述了在海洋工程作業(yè)中焊接裂紋產(chǎn)生的原因及防治措施，為以后的施工過(guò)程提供了可靠的科學(xué)依據(jù)，有助于以后的焊接生產(chǎn)工作。同時(shí)，在以后的海工焊接作業(yè)中，要采取措施盡量減少冷裂紋的產(chǎn)生，保證焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量，延長(zhǎng)焊縫壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊萍.實(shí)際施焊過(guò)程中焊接裂紋及防止措施探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2012.10：39-40.

[2]劉慶.焊接熱裂紋的危害及其防治措施[J].科技風(fēng).2012.09：151.

作者簡(jiǎn)介：孔凡玉（1973.7.15-），中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，大本，工程師。

0pt; li? W e g? ?o? background：rgb（255，255，255）; " >5.液壓閥的未來(lái)發(fā)展

新出臺(tái)的關(guān)于一萬(wàn)公里以上的高速鐵路建設(shè)，加大中部地區(qū)的建設(shè)，實(shí)質(zhì)性的實(shí)踐東北老工業(yè)基地的改造及1000億元農(nóng)村公路建設(shè)等，都可以從一定程度上使中國(guó)工程機(jī)械在超高速的發(fā)展基礎(chǔ)上會(huì)再次騰飛。通過(guò)這一次的次超高速發(fā)展，中國(guó)工程機(jī)械在數(shù)量上超過(guò)美國(guó)，成為世界上第一大工程機(jī)械產(chǎn)銷(xiāo)大國(guó)，同時(shí)也將成為世界上工程機(jī)械出口的大國(guó)及制造強(qiáng)國(guó)。因此，在此期間中國(guó)工程機(jī)械準(zhǔn)備對(duì)液壓件不管是從數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)水平上都會(huì)提出更高的要求。中國(guó)超高液壓壓件在此期間將再次迎來(lái)千載難逢的發(fā)展的歷史機(jī)遇，如何抓住這次發(fā)展機(jī)遇，是所有相關(guān)工作人員需要提起足夠重視的問(wèn)題。

6.結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的工程機(jī)械尤其是小型工程機(jī)械的市場(chǎng)前景逐漸變的更加廣闊，小型挖掘機(jī)的市場(chǎng)也十分明確。預(yù)但迄今為止，小型工程機(jī)械所需要的泵、閥、液壓件等配件在基本上全部依靠進(jìn)口。而國(guó)外配套件企業(yè)，第一要滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)企業(yè)的要求，第二滿(mǎn)足在華外資企業(yè)的需要，第三才能考慮到我國(guó)本土企業(yè)的需要。這一局面對(duì)我國(guó)工程機(jī)械的生產(chǎn)企業(yè)的制約作用將越來(lái)越明顯，使我國(guó)機(jī)械液壓閥的發(fā)展始終處于發(fā)達(dá)國(guó)家之后，影響我國(guó)綜合經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，想要改善這一情況，必須要不斷的完善機(jī)械液壓閥的研究工作，創(chuàng)造更符合市場(chǎng)發(fā)展需求的營(yíng)銷(xiāo)模式與研發(fā)模式，通過(guò)該方式來(lái)提升機(jī)械液壓閥的市場(chǎng)份額，促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉小康，李家樂(lè)，葉偉標(biāo)，李勇.機(jī)床與液壓[J]2012（20）：22-24.

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