籃式過(guò)濾器使用一段時(shí)間焊縫出現(xiàn)裂紋原因分析

我公司前不久接到某天然氣長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目壓氣站打來(lái)的電話，其籃式過(guò)濾器使用一段時(shí)間檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，籃式過(guò)濾器筒體一條縱縫存在多處表面裂紋。現(xiàn)委托我公司對(duì)原因進(jìn)行調(diào)查。

我公司技術(shù)人員通過(guò)對(duì)調(diào)查過(guò)程取得的信息分析，判定該籃式過(guò)濾器焊縫裂紋為延遲裂紋、液化裂紋或再熱裂紋中的一種。其中延遲裂紋屬于冷裂紋，而液化裂紋和再熱裂紋屬于熱裂紋。冷裂紋的微觀形貌為穿晶或沿晶斷裂，宏觀斷口為具有發(fā)亮金屬光澤的脆性斷裂特征，熱裂紋的微觀形貌為沿晶開(kāi)裂，裂口均有較明顯的氧化色彩，表面無(wú)光澤。通常采用微觀電鏡掃描可以準(zhǔn)確判斷裂紋是冷裂紋還是熱裂紋，但因該缺陷焊縫具備補(bǔ)焊修復(fù)的條件，不能做破壞性斷面微觀檢測(cè)，只能從生產(chǎn)工藝記錄推斷形成焊縫開(kāi)裂的可能原因。

延遲裂紋是冷裂紋的一種常見(jiàn)缺陷，它不在焊后立即產(chǎn)生，而在焊后延遲幾小時(shí)、幾天或更長(zhǎng)時(shí)間才出現(xiàn)。延遲裂紋主要發(fā)生在低合金高強(qiáng)鋼中，與焊縫含擴(kuò)散氫、接頭所承受的拉應(yīng)力以及由材料淬硬傾向決定的金屬塑性儲(chǔ)備有關(guān)，對(duì)于確定成分的母材和焊縫金屬，塑性儲(chǔ)備一定，產(chǎn)生延遲裂紋的孕育期長(zhǎng)短取決于焊縫金屬中的擴(kuò)散氫及接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)。 審核該裂紋縱縫的焊接記錄，施焊環(huán)境良好，焊劑烘干和焊前除銹、預(yù)熱溫度均符合工藝要求(基于施焊記錄真實(shí)的情況下判斷)，因擴(kuò)散氫發(fā)生延遲裂紋的可能性比較小。焊接接頭的拉應(yīng)力大小取決于筒體成形加工圓度及組對(duì)時(shí)施加的外力，經(jīng)過(guò)焊后熱處理可以消除。參照相關(guān)技術(shù)統(tǒng)計(jì)，低合金高強(qiáng)鋼75%的延遲裂紋是在焊后24h內(nèi)產(chǎn)生的，制造廠如果確實(shí)是按照焊后24h后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的要求執(zhí)行，籃式過(guò)濾器發(fā)生延遲裂紋的可能性較小。

液化裂紋是在焊接熱循環(huán)峰值溫度作用下，在近縫區(qū)或多層焊的層間部位低熔共晶被重新熔化，在拉伸應(yīng)力作用下開(kāi)裂；主要發(fā)生在鉻鎳高強(qiáng)鋼、奧氏體鋼中，在母材和焊絲中S、P、Si、C偏高時(shí)液化裂紋傾向嚴(yán)重。母材和焊縫金屬的取樣分析顯示，熱影響區(qū)及焊縫金屬中S、P、Si、C的含量均較低，且檢測(cè)到的裂紋均位于焊縫的表面，沒(méi)有在層間部位發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，因此基本可以排除籃式過(guò)濾器液化裂紋的可能。

再熱裂紋是焊件在焊后一定溫度范圍內(nèi)再次加熱(消除應(yīng)力熱處理或其它加熱過(guò)程)，其機(jī)理是由于高溫及殘余應(yīng)力的共同作用導(dǎo)致晶界優(yōu)先滑動(dòng)，使粗晶區(qū)應(yīng)力集中部位的變形量超過(guò)了該部位的塑性變形能力，結(jié)果造成裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展。裂紋通常發(fā)生在熔合線附近的粗晶區(qū)中，從焊趾部位開(kāi)始，延向細(xì)晶區(qū)停止。其影響因素包括冶金因素和焊接工藝因素。冶金因素有C、Cr、Mo、V、Nb、Ti含量及鋼的雜質(zhì)、晶粒度等對(duì)再熱裂紋的影響；焊接因素包括焊接線能量、預(yù)熱及后熱溫度、焊縫強(qiáng)度、殘余應(yīng)力及應(yīng)力集中等。再熱裂紋的特征之一是存在易產(chǎn)生再熱裂紋的敏感溫度區(qū)，因此在熱處理時(shí)應(yīng)盡快通過(guò)溫度敏感區(qū)，低合金鋼一般在500℃~700℃。

通過(guò)對(duì)籃式過(guò)濾器裂紋焊縫鋼板母材及焊材化學(xué)成分分析，對(duì)焊接、熱處理、無(wú)損檢測(cè)工序原始記錄審核，該焊縫裂紋為焊后熱處理形成的再熱裂紋，其原因與熱處理過(guò)程升降溫速度偏低有一定關(guān)系，同時(shí)在預(yù)熱溫度偏低、焊接應(yīng)力較大及焊縫存在表面缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力集中等因素的共同作用下，在焊后熱處理過(guò)程中產(chǎn)生了焊縫裂紋。