試從相變應(yīng)力的角度，論述冷裂紋產(chǎn)生的機(jī)理？

近年來(lái)海洋平臺(tái)等一些大型設(shè)備的厚板承載結(jié)構(gòu)在制造過(guò)程中不斷出現(xiàn)焊接橫向裂紋,目前大多數(shù)的分析將其歸類于焊接冷裂紋,但是按照控制焊接冷裂紋的工藝方法進(jìn)行控制,卻并沒(méi)有完全消除焊接橫向裂紋。對(duì)其進(jìn)行深入研究分析,確定主要的影響因素,可以有針對(duì)性的解決焊接橫裂紋缺陷,對(duì)工程實(shí)際有著重大的意義。本文結(jié)合橫向裂紋的實(shí)際案例,深入研究了厚板承載結(jié)構(gòu)中的焊接橫向裂紋產(chǎn)生機(jī)理。對(duì)不同冷卻時(shí)間的單層焊縫、不同層間溫度下、不同表面狀態(tài)的焊縫擴(kuò)散氫數(shù)值進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明焊縫的表面狀態(tài)對(duì)擴(kuò)散氫的逸出影響較大。其次采用圖像分析法對(duì)在多層焊的焊縫橫截面和不同表面狀態(tài)下的焊縫擴(kuò)散氫逸出情況進(jìn)行了定性分析;并對(duì)多層焊的焊縫橫截面進(jìn)行了擴(kuò)散氫分布進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明,圖像法和有限元方法的結(jié)果相吻合,在距離焊道上表面0.4-0.5倍全焊道高度的位置出現(xiàn)了擴(kuò)散氫逸出的峰值。最后采用有限元分析方法對(duì)G-BOP試驗(yàn)和斜Y坡口試驗(yàn)進(jìn)行了比較。對(duì)多層焊縫中的細(xì)觀組織力學(xué)性能不均勻現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究。首先通過(guò)納米壓痕測(cè)試分析柱狀晶界處先共析鐵素體與柱狀晶內(nèi)部的針狀鐵素體的力學(xué)性能差異;其次選取微小試樣進(jìn)行微小力學(xué)慢拉伸試驗(yàn)并按照實(shí)際的拉伸過(guò)程進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明:晶界處的先共析鐵素體與晶內(nèi)致密的針狀鐵素體力學(xué)性能差異十分明顯,在進(jìn)行裂紋分析的過(guò)程中不能忽略。在微小力學(xué)拉伸試驗(yàn)過(guò)程中,裂紋均出現(xiàn)在應(yīng)變較大的先共析鐵素體區(qū)域。由于組織不均與造成的應(yīng)力應(yīng)變集中使氫濃度重新分布,應(yīng)力集中度較大的部位氫濃度達(dá)到了峰值比初始數(shù)值高出21.6%。對(duì)失效分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的夾雜物進(jìn)行了分類研究;并采用有限元方法對(duì)存在圓形夾雜物的金屬基體受到拉伸過(guò)程中時(shí)應(yīng)力、應(yīng)變集中以及氫濃度的重新分布進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:彈性模量較大的基體金屬(硬材質(zhì))中如果包含比較軟的夾雜物的時(shí)候,夾雜物的邊緣的應(yīng)力、應(yīng)變最大。夾雜物引起的應(yīng)力應(yīng)變集中造成了氫濃度的重新分布,最高可以達(dá)到為初始值的3倍。綜上所述,本文針對(duì)厚板承載結(jié)構(gòu)中的焊接橫向裂紋產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了深入分析,得出了導(dǎo)致焊接橫向裂紋的四要素:焊接接頭內(nèi)局部擴(kuò)散氫聚集、夾雜物、焊縫組織不均勻性、應(yīng)變過(guò)度集中。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。