经过多次试验,有两种情况下容易出现根部裂纹,一种是较厚工件,另一种是存在较大组装间隙,两种情况的工艺条件见表3-1。1 # 试验组装间隙较小,填充材料的高度约为17mm,焊接完成后再采用埋弧焊填充盖面;2 # 试验组装间隙较大,先添加较薄的碎焊丝采用FAB埋弧焊方法进行一道焊接,然后为了提高效率,填充焊接第一道时仍然添加了一层碎焊丝,计划一道填充焊接盖面,但焊接完成后发现有焊偏情况,则补充了一道埋弧焊盖面焊接。
图3-14 根部纵向裂纹(PT检测)
两个试验在进行侧面弯曲测试时均发生了不同程度的根部中心开裂,如图3-15所示。1 # 试验通过宏观金相(见图3-16)可以看到根部有微细的裂纹,裂纹底部距离背面约4mm,顶部与第一道填充埋弧焊相接,高度约4mm,与弯曲试样完全吻合;弯曲试样显示裂纹位置相对于其他部位颜色白亮,整齐度高(见图3-15a)。2 # 试验弯曲后根部开裂断口在颜色上差别较小,宏观金相如图3-17a所示,根部未发现线性缺陷,而是点状缺陷,将点状缺陷部分局部抛光后观察到类似于疏松或者偏析杂质存在,如图3-17b所示,且走向也不是沿厚度方向,而是沿水平方向,长度约0.5mm;进一步腐蚀后的微观组织显示,缝隙的内部存在零散的铁素体组织,应为偏析杂质。值得关注的是这种杂质UT或X射线很难观察到,需要调高灵敏度后才能发现,当受到外力如碳弧气刨清除缺陷时,此类偏析杂质则开口扩展,呈现纵向裂纹形态,如图3-14所示。
两种缺陷都属于高温下的产物,1 # 试验的缺陷属于凝固裂纹,2 # 试验的缺陷属于偏析杂质,纵向连续或断续分布,受外力作用开口后呈现裂纹形态。
表3-1 两种裂纹焊接参数
(续)
图3-15 侧面弯曲试验根部开裂
图3-16 1 # 试验宏观金相
图3-17 2 # 试验宏观及微观金相