A335 P22鋼溶接亀裂解析

1. TiG溶接プライマー時に発生する亀裂の解析
溶接機の作業性向上と作業環境の向上のため、TiG溶接前に予熱を行わず、常温溶接となります。 このように、溶接中の溶接部の冷却速度は予熱後の冷却速度に比べて数倍速くなります。 A335P22 鋼の場合、薄片状のマルテンサイトが溶接構造に現れ、溶接金属の可塑性保持量が減少し、溶融池が結晶化するときに形成されます。 さらに多くの格子欠陥が特定の臨界値に達すると、亀裂の発生源が形成されます。 応力が継続的に作用すると、亀裂は拡大し続け、マクロ亀裂を形成します。 したがって、常温 TiG 溶接は、予熱後の TiG 溶接よりも割れが多くなります。 低温割れが発生する可能性ははるかに高くなります。
溶接順序も低温割れの発生要因の一つであることが溶接中に判明しました。 TiG 溶接中に溶接工が使用する 2 つの溶接シーケンスがあります。
無理な溶接手順を行うと、溶接時の加熱ムラにより溶接残留応力が増大し、平坦な溶接端に集中します。 溶接時に溶接線にかかる熱応力は圧縮応力、冷却後の溶接残留応力は引張応力として溶接線に作用します。 アークの閉じ方が不適切でアーククレーターが発生すると、溶融池の結晶化収縮応力との相乗効果により、アーククレーターから亀裂が発生しやすくなり、応力作用により亀裂が拡大します。
溶接順序は比較的合理的です。 この対応する溶接シーケンスにより溶接応力の一部が相殺され、それによって溶接の残留応力が軽減されます。
ベース層の厚さとアークの閉まり具合もクラックの発生に影響します。 ベース層の厚さが増加すると、溶接線のエネルギーが増加し、必然的に溶接応力が増加します。 アーク終了の品質が悪く、溶接部でアークが終了する場合、またはアークが終了する場合に発生します。 最後の溶融池が結晶化するときにアーク クレーターと結晶化微小亀裂が発生する可能性があり、それによって亀裂が発生する可能性が高くなります。
また、亀裂の発生は溶接部の拘束にも関係します。 溶接部の変形能力が低く、溶接応力の一部を変形によって除去できない場合、溶接残留応力が増加し、亀裂が発生します。
亀裂の位置から判断すると、ベース層の亀裂はすべて平坦溶接の終了時に発生します。これは、ベース溶接中の亀裂の主な原因が、不適切な溶接順序、ベース層の過度の厚さ、不十分なアーク終了品質、およびアーク終了の品質であることを証明しています。溶接の高い拘束。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 層間溶接時に発生する割れの解析
2.1 SMAWの初回充填時に発生した亀裂の解析
最初の SMAW 溶接は、TiG 溶接が完了した後、予熱なしで行われます。 常温溶接です。 目的は、底部溶接の強度を高め、予熱中の底部溶接の亀裂や破壊を防ぐことです。 ただし、溶接残留応力が増加し、溶接組織にフレークマルテンサイトが発生し、低温割れの防止に悪影響を及ぼします。 最初の SMAW 充填中に発生した 2 つの亀裂を検査しました。 発生場所から見ると、それらはすべて閉じたアークに現れており、明らかなアーククレーターがありました。 亀裂の方向から見ると、亀裂はすべて縦方向に分布しており、長さは約 20-35 mm でした。 溶接割れの主な要因は溶接残留応力とクレータ微小亀裂であることがわかります。
2.2 予熱後の層間溶接時に発生する割れの解析
予熱温度の不足や層間温度の低下などが原因の一つです。 当社が現在使用している予熱方法は、セラミック加熱プレートを溶接部に固定することであり、温度測定用の固定熱電対はありません。 加熱速度と予熱温度に応じて予熱カーブを設定するだけです。 加熱時間が終了したら、加熱プレートを取り外します。 溶接時の熱源はアーク熱以外にありません。 パイプの放熱と空冷により溶接部の温度は急激に低下します。 抜き取り検査測定結果によると、溶接時の層間温度は150度未満で、最低温度はわずか50度程度です。 その結果、溶接部の冷却速度が加速され、溶接金属中の硬化組織と水素含有量が増加し、継手の温度差が増大して溶接残留応力が増加します。
2 番目の理由は、溶接部の両側で予熱温度が不均一であるか、冷却速度が一貫していないため、溶接部の両側で過度の温度差が生じることです。 この例としては、約 20mm まで溶接された 28# メイン蒸気溶接継手の RT 探傷中の遅延低温割れが挙げられます。 。 溶接部の特殊な構造により、片側は直管部、もう一方は鍛造ティーとなります。 肉厚（直管側85mm、ティー側125mm）と放熱速度が大きく異なります。 特殊な形状のため、予熱時にティー面幅約100mmのみが加熱されます。 また、ティー側の冷却速度は直管部に比べて非常に速いため、溶接層数の増加に伴い溶接応力が増加します。 さらに、水素の除去 処理の不均一な加熱により溶接部の内部応力が増大し、その結果、ほぼ直線に近いパイプ部分の片側に沿って縦方向の亀裂が発生し、拡散した水素の作用により溶接部の根元まで深くまで達しました。残留ストレス。
3 番目の理由は、溶接部の残留拡散性水素含有量が多すぎることです。 一般に母材や溶接ワイヤ中の水素含有量は非常に少なく、電極皮膜中の水分や空気中の水分が溶接部の水素化の主な原因となります。 ソース。 乾燥後のアルカリ溶接棒は吸湿性が強くなります。 溶接時には微量の空気の侵入が避けられないため、溶接部には必然的に水素が存在します。 溶融池金属が結晶化すると、水素の一部が逃げる時間がなく溶接金属内に残り、溶融線の近くに水素が豊富な領域が形成されます。 ゾーン、遅延相変態の熱影響ゾーンがオーステナイトからマルテンサイトに変態するとき、水素が過飽和状態でマルテンサイト内に残り、この領域でのさらなる脆化を促進します。 水素濃度が十分であれば可能です。 水素の蓄積により亀裂が発生するまでにある程度の時間がかかるため、水素誘起亀裂は遅延亀裂という性質があり、一般に溶接後数時間から数日で発生します。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4番目の理由は、溶接線のエネルギーが大きすぎる、または小さすぎることです。 溶接線のエネルギーが大きすぎると、熱影響部が過熱し、結晶粒が粗大化し、接合部の耐クラック性が低下します。 溶接線のエネルギーが小さすぎると、冷却速度が速まり、熱が発生します。 溶接箇所の硬化は水素の逃げに寄与せず、亀裂の傾向を増加させます。 実際の溶接プロセスでは、主な症状として、より大きな溶接電流の使用と単層の厚さが過剰になることが挙げられます。
溶接の品質も主な理由の 1 つです。 溶接品質が悪く、溶け込み不完全、激しい介在物、アーククレーターやアンダーカットなどの欠陥がある場合、応力集中が亀裂の根本原因となり、亀裂につながります。
また、溶接部の母材に微小な亀裂があり、溶接時に溶接シームに外力が加わった場合にも亀裂が発生することがあります。