引起Q345B直缝焊管焊缝产生疲惫裂纹的原因？

Q345B直缝焊管焊缝是在非平衡状态下凝固的铸态组织,随匹配焊接材料的比例、与母材混合后的化学成分和冷却条件的差异,组织十分复杂 。在原位拉伸过程中,在出现颈缩时,Q345B直缝焊管焊缝处呈现明显的变形不均匀性。这是由焊接接头微观组织不均匀性和复杂性造成的。说明试样在加载后,Q345B直缝焊管焊缝处微观组织在变形过程中,不同位向的晶粒组织及其内部位错运动导致试样对应部位组织继续变形所要施加的局部应力不尽一致,所以焊接接头呈现Q345B直缝焊管焊缝中心膨大,形成两段式颈缩的现象,符合板试样颈缩遵循的最小应变能路径原理。

　高温合金Q345B直缝焊管焊缝具有良好的强韧性配合,当试样发生颈缩现象后,由于板状薄试样在厚度方向不能造成变形约束,故不能形成平面应变状态,起始裂纹可在试样抛光表面直接观察到。表面一旦形成裂纹,则裂纹前端四周区域的变形亦基本不受约束,可以自由变形,呈完全屈服状态。在外力的作用下,裂纹前端由于塑性变形而沿试样厚度斜向和两侧呈张开状撕裂,与平面应力条件下薄板拉伸试样的宏观断裂行为一致。

 

金相检查发现试件Q345B直缝焊管焊缝主要为树枝晶组织。有研究表明结晶前沿具有细树枝凝固界面的合金,其持久性能最佳,这种组织促使加工硬化,推迟了颈缩时间。母材是细等轴晶组织。熔合区组织比较复杂,与GH150 材交界处以大小不等的等轴晶为主,与GH3030材交界处以柱状晶为主。热影响区有局部晶粒粗化,因高温合金无同素异构转变。在焊接过程中, 除Q345B直缝焊管焊缝凝固组织外,与母材的过渡区因过热而呈不规则长大。这样,焊接接头的整体微观组织存在着3种取向各异的组织。因而接头存在着比较严重的微观组织不均匀性,它们必然影响接头的变形行为 。多晶体各晶粒变形时的相互配合是材料抵抗塑性变形的主要形式,否则极易在局部过早开裂。上述组织不均匀性易使焊接接头在疲惫性能试验过程中导致内部微观应力集中和各晶粒应变率的差异,终极将在较弱部位萌生疲惫裂纹。

 

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