延迟裂纹是冷裂纹的一种,是由于塑性储备、应力状态以及焊缝金属中氢含量等综合作用而产生的焊接裂纹。延迟裂纹不是在焊接过程中产生的,而是在焊后延续一段时间产生的。
延迟裂纹主要发生在低合金高强钢中,主要与焊缝含扩散氢、接头所承受的拉应力以及由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关,是三个因素中的某一因素与相互作用的结果。
对于确定成分的母材和焊缝金属,塑性储备一定,产生延迟裂纹的孕育期长短,取决于焊缝金属中的扩散氢及接头所处的应力状态。同理相应于某一应力状态,焊缝含氢量高,裂纹孕育期短,裂纹倾向大。当应力状态恶劣,即使含氢量低,在很短孕育期内会产生裂纹。但是决定延迟裂纹产生与否,存在一个临界含氢量与临界应力值。若氢低于临界含氢量,拉应力低于强度极限,则孕育期将无限长,实际上不产生延迟裂纹。
现代的延迟裂纹理论认为,焊缝金属中的含氢量、接头承受的应力水平以及接头金属的塑性储备,三者对延迟裂纹产生的作用是相互联系的。焊缝高含氢量在低应力下就会诱发出裂纹,而低含氢量需要高应力下才达到诱发裂纹状态。含氢量及应力都低时,在长时间才能达到裂纹产生条件。材料的塑性储备起到调节作用,当材料的变形能力高,缺口敏感性低时,只有在更高应力更多含氢量下才能产生延迟裂纹。
在焊接接头中,由于焊缝一般含碳量低,缺口敏感性小,而近缝区由于晶粒粗大,过饱和空位浓度高,应力集中程度高等不利条件,使近缝区易于产生延迟裂纹。
(1)控制焊缝金属的含氢量 采用碱性低氢型焊条和焊剂;严格按规定烘干焊条和焊剂;仔细清除焊接区的污物、锈、油、水。
(2)预热 减慢接头的冷却速度以降低淬硬倾向。
(3)后热(消氢处理) 后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后,将焊件或焊接区立即加热到150~250℃,并保温一段时间。消氢处理是在300~400℃加热温度内进行。两者均能促使氢逸出,但消氢处理效果更好。
(4)采用较大的焊接线能量 减慢接头的冷却速度。但线能量太大时,会促使热影响区形成过热组织,所以应适当控制,不能无限制地增大。
(5)采用奥氏体不锈钢焊条 因奥氏体组织塑性好,可减少焊接应力,并能溶解较多的氢,所以可用来焊接淬硬倾向较强的低合金高强钢,避免产生冷裂纹。