常见问题

压力容器焊接中产生热裂纹的原因

 

       热裂纹都是沿着焊缝金属中树状结晶的交界处发生并发展的。最常见的情况是在焊缝中间沿焊缝长度方向开裂,有时在焊缝内部分布两个树枝状晶粒之间。热裂纹都产生在晶界处,这说明在焊缝结晶过程中晶界是个薄弱地带。 产生热裂纹的原因就是焊缝中有液态间层存在,和结晶过程中焊缝受到拉应力的作用。存在液态间层是发生热裂纹的根本原因,而拉应力是热裂纹的必要条件。并不是整个结晶过程的后期,在固相线附近才是产生热裂纹的危险温度区。近缝区的金属同样加热到很高温度(稍低于熔点),如果近缝区母材的晶界有杂质或低熔点共晶存在,在热的作用下就在熔化,于晶界处形成液态间层,冷却过程中出现的拉应力就会使近缝区产生热裂纹。 

在焊缝热裂纹和近缝区的热裂纹存在着相互依存的关系,近缝区热裂纹可能是焊缝热裂纹的延续,也可能是焊缝热裂纹的起源。

压力容器

       缺口及其端部小面积材料的状态是决定一个构件是否呈脆性状态破坏的重要因素,常见的许多脆性破坏均始于缺口或裂纹的端部。 其原因在于,当受拉伸的构件存在缺口(裂口)时,由于其不连续性,则拉伸应力不可能传到裂纹的横>截面,加到裂纹区域的载荷,则被传到裂纹端部的一个小区域内,这样在该处就产生一个高的局部集中应力和应变。

       当然裂纹愈长,则局部应力和应变越大。 裂纹端部的局部应力随着施加应力增加而增大,很快达到材料的屈服强度,这就会使横截面积缩小。

而邻近裂纹面的材料,在拉伸方向是没有应力的,这部分材料将阻止裂纹端部小体积金属的变形,这种约束将产生另外两个方向的二次应力,这就在裂纹端部小体积材料内产生三向拉伸应力,此三向应力状态不允许材料厚度方向产生收缩或变形,即所谓平面应变状态。

      按照第三强度理论,当三个主应力中最大与最小主应力亦为拉伸应力,因而最大主应力可以超过材料单向拉伸时的屈服应力,亦即由于缺口的存在,于缺口端部小体积材料产生一个三向拉伸应力系统。它提高了屈服应力,同时却降低了延性,故在一定条件下产生脆性破坏。

 


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