低合金高强钢焊接缺陷原因分析

第３９卷第２期　四川冶金　Ｖ０１．３９　Ｎｎ　２　２０１７年４月　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ａｐｒ．，２０１７　文章编号：１００１—５１０８（２０１７）０２－－００２５－－０３　低合金高强钢焊接缺陷原因分析　倪铁英，陶永康，易　勇　（四川省工业环境监测研究院，四川成都６１００４１）　摘要：采用化学成分分析、力学性能测试、冲击试验、低倍、金相检验、超声波探伤等方法对某工程中焊接低合金　高强度钢板时批量出现焊接缺陷的原因进行了分析。结果表明，缺陷出现的原因为母材中存在较大尺寸低熔点的　非金属夹杂物，在焊接时热影响区母材中的夹杂物受热熔化，导致出现孔洞，在探伤时被检出。　关键词：理化检验；焊接缺陷；低合金高强钢　中图分类号：ＴＧ４４１．７　文献标识码：Ａ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｄｅｆｅｃｔｓ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ａｌｌｏｙ　Ｈｉｇｈ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｓｔｅｅｌ　ＮＩ　Ｔｉｅｙｉｎｇ，ＴＡ０　Ｙｏｎｇｋａｎｇ，ＹＩ　Ｙｏｎｇ　（Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，　Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００４１，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｔｅｓｔ，ｉｍｐａｃｔ　ｔｅｓｔ，ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｅｘａｍｉｎａ—　ｔｉｏｎ，ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｆｌａｗ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｂａｔｃｈ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｗｅｒｅ　ｆｏｕｎｄ　ｗｈｅｎ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｌｏｗ　ａｌｌｏｙ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｓｔｅｅｌ　ｉｎ　ａ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔ　ａｒｅ　ｌａｒｇｅｒ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｎｏｎ－ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ｂａｓｅ　ｍｅｔａｌ，ｔｈｅ　ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｅ　ｍｅｔａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｚｏｎｅ　ａｒｅ　ｍｅｌｔｅｄ　ｂｙ　ｈｅａｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｈｏｌｅｓ　ａｐｐｅａｒａｎｃｅ　ｗｈｉｃｈ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｔｅｓｔｉｇｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｗｅｌｄｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ，ｌｏｗ　ａｌｌｏｙ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｓｔｅｅｌ　１　引言　用ＴＩＭＥ１１３０型超声波探伤仪确定缺陷区域；　用ＳＰＥＣＴＲＯＴＥＳＴ型直读光谱仪测定熔敷金属化　某工程在焊接一批材质为Ｑ３４５Ｄ的低合金高　学成分；用ＷＥＷ－６００Ｃ型微机屏显万能试验机测定　强度钢板时，超声波探伤大批量发现焊接接头区域　试板的焊接拉伸性能；用ＪＢ－３００Ｂ型冲击试验机，测　存在缺陷，缺陷性质不明，位于热影响区附近，但母　定试板在一２０℃时焊缝区和热影响区的冲击吸收　材钢板探伤未发现缺陷。焊接方法为埋弧焊，母材　功；用热酸浸腐蚀检验法检测缺陷区的低倍组织；用　板厚２２　ｍｍ，焊丝牌号Ｈ１０Ｍｎ２，焊丝规格　４．０　Ａｘｉｏｖｅｒｔ　４０　ＭＡＴ型金相显微镜检测缺陷区显微　ｍｍ，焊剂牌号Ｊ　Ｑ．ＳＪ１０１。以前在焊接此种钢板时　组织。　未出现过如此情况，因此采用各种理化检验方法对　出现缺陷的原因进行了分析。　３结果和讨论　２分析方法　３．１化学成分分析及结果　化学成分分析结果（见表１）显示，与未出现缺　采用一件以前焊接的无缺陷的试板，两件此次　陷的试板相比，缺陷试板熔敷金属的化学成分无明　焊接出现问题的试板，采用对比分析的方法。　显差异，即缺陷出现的原因与焊材无关。　作者简介：倪铁英，工程师，主要从事冶金产品质量检验方面的工作。　・２６・　四川冶金　第３９卷　３．２拉伸和冲击试验结果与分析　冲击吸收功均满足焊接工艺评定的相关要求，说明　焊接工艺良好，即缺陷出现不是由于焊接工艺不当　导致的。　焊接接头拉伸和冲击试验结果见表２和表３。　结果显示，缺陷试板和无缺陷试板的检测结果无明　显差异，拉伸试验断裂位置均在母材处，抗拉强度和　表２焊接接头拉伸试验结果　无缺陷试板　缺陷斌板１。　７８．９　１４０．６　１３８．Ｏ　１ｌ２．９　缺陷试板２　１２８．０　１３５．２　３．３低倍检验结果与分析　低倍检验结果见图１～图３，结果显示，缺陷试　板的酸浸低倍检验试面上在热影响区存在孔洞，但　孑Ｌ洞是由于疏松受热酸浸后形成的还是母材本身的　孑Ｌ洞无法判定，因此进行了微观金相检验。　图２缺陷试板１　低倍组织　图１无缺陷试板低倍组织　３．４金相检验结果与分析　金相检验结果见图４～图８，缺陷试板的试样在　抛光态下检验，发现存在孔洞，孔洞深度较浅，能看　到夹杂物痕迹，腐蚀后检验，孑Ｌ洞周围金相组织相　同，无异常组织。同一试板上的母材取样检验，未发　现孔洞，但发现有较大尺寸的非金属夹杂。　图３缺陷试板２　低倍组织　第２期　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　图４缺陷试板ｌ　抛光态　图５缺陷试板２ｊ抛光态　图６缺陷试板１　４　硝酸酒精腐蚀　４综合分析及结论　综上所述，缺陷出现的原因为母材中存在较大　尺寸的非金属夹杂物，从其形态呈长条形、在金相显　图７缺陷试板２　１　硝酸酒精腐蚀　１∞　ｎ　图８母材抛光态　微镜下颜色呈灰黑色可辨别是硫化物夹杂　，其熔　点较低，在焊接时热影响区母材巾的夹杂物受热熔　化，导致出现孑Ｌ洞。通常夹杂物的曲率半径越小．引　起的应力集中越严重，在多变应力作用下，裂纹优先　在垂直于拉应力方向的夹杂物尖角处萌生，裂纹扩　展速率也比球状夹杂物快得多【　。在焊接产生的应　力作用下　］，热影响区母材中的孑Ｌ洞进一步扩大，导　致在探伤时被检出。　参考文献：　Ｅ１］董履仁，刘新华，等．钢中大型非金属夹杂物［Ｍ］．北　京：冶金工业出版社，ｌ９９１．　［２］关凤纯．中板用连铸坯夹杂物行为研究［Ｄ］．北京：北　京科技大学，２００１．　［３］贾贵忱，吴执中，吕纯杰，等．单面埋弧焊双面成形的焊　接缺陷及防止措施ＩＪ］．焊接，１９９５（８）：２１　２２．