复合材质封头热处理对焊缝裂纹的影响

　　封头焊前预热的影响

　　焊前预热温度直接影响焊接过程中封头上的温度分布，影响焊缝及近缝区材料的组织性能，并影响焊缝及近缝区的含氢量。封头焊前预热温度偏低，则焊接过程中焊件上的温度梯度增大，焊缝及近缝区冷却速度增大，使焊缝及近缝区的焊接拉应力增大、组织性能硬脆性增大、扩散氢逸出少，同时使含氢量增加，导致冷裂倾向增大。基层材 料 SA387GrllCl2属低合金中温抗氢钢，相当于中国牌号15CrMoR钢‘，〕。为了较准确评估钢材的焊接冷裂倾向及采取相应工艺措施，采用钢材焊接裂纹敏感指数来估算产生冷裂纹倾向的大小。一般低合金钢封头通过焊接工艺的拘束试验得到该指数的计算公式为〔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 焊缝中的含氢量，mL/100g,把基层材料的化学成分数据代人计算式，并取封头焊缝中的含氢量较低值1.OM L/100g(通常范围1.0-5.Om L/l00g)，计算出焊接裂纹敏感指数P,=0.43 60o。当P,(O.35 %时，产生冷裂的倾向小;当P,> 0 .35%时，产生冷裂的倾向增大，随着P‘的增加，产生冷裂的倾向相应增大。计算出焊接裂纹敏感指数P,=0.43 6%a，在板厚度较大，存在较大拘束应力作用下，焊接时产生冷裂的倾向很大，容易产生冷裂纹，焊前必须采取预热措施。焊前预热温度的经验公式〔E伪:To i》 14 40 P。 一 39 2 ( 0C )式中 : To i— 预热温度(℃)。把计算出的封头焊接裂纹敏感指数P,=0.43 6%代人，得To,> 235℃。当 To ,> 125℃时，对大口径封头的预热温度再按下式修正:To = T o; 一 30 'C = 20 5℃

　　即该 复合板封头焊前预热温度应在205℃以上，而本封头焊前预热温度为150^-1800C，故该封头焊前预热温度偏低。

　　封头焊后热处理工艺的影响

　　焊后热处理可消除或降低焊接应力，有利于封头焊缝中扩散氢的逸出，改善焊缝和近缝区的组织性能，对于大口径封头一般情况下都需要进行焊后热处理。本封头在服役中发现冷裂纹，说明裂纹与扩散氢关系密切，同时也与应力和脆性组织有关。焊后热处理各参数之间的关系式‘2，为= 凡 (lo gt + 20 )X 1 0'式 中: 尸— 回火参数，是温度和保温时间的函数，尸越大，焊接应力消除的程度越大，焊缝中含氢量越低。乳— 焊后加热温度(℃)。t— 保温时间(h)。经试 验 得该钢板中的回火参数P=19.7 4^-20.4 6，按原工艺焊后热处理温度为676^6940C，把数值代人关系式得:保温时间t>4h，而原工艺保温时间只有2h，可见其保温时间明显不足。

　　复合封头过渡层焊接复杂性的影响

　　复合封头过渡层涉及两种不同的金属材料和金相组织，封头焊接过程中其化学成分和金相组织变化较为复杂，基层材料合金元素含量较低，复层材料合金元素含量较高，若焊接材料和焊接工艺的选择不合适，焊接过渡层时，封头基层材料对整个焊缝金属的合金成分具有稀释作用，使焊缝的奥氏体形成元素含量不足，结果封头焊缝可能出现硬脆的马氏体组织，容易从过渡层引发焊接裂纹。