筒體與法蘭盤焊接裂紋原因分析

李永興

西安電力機械廠 陜西 西安 710038

1 概況

在DTM320/580磨煤機筒體與法蘭盤焊接過程中，曾發(fā)現(xiàn)法蘭盤出現(xiàn)裂紋，裂紋沿園周分布，約有100多條，裂紋為橫向裂紋，在此后的另一端焊接中出現(xiàn)了同樣的問題，如果這樣的問題繼續(xù)出現(xiàn)，將會給制造企業(yè)帶來巨大的經濟損失。因此，我們必須要弄清事故的原因所在，避免此類事件的再此發(fā)生。

通過大量的試驗分析，裂紋產生的主要原因是由于法蘭盤中錫含量過高，并且形成了錫的夾雜物，這些夾雜物對鋼的焊接性、可切屑性等起了重大的影響，使鋼在焊接過程中產生錫脆，引起裂紋。

2 試驗

大法蘭盤的材料為ZG25，熱處理采用退火3－藝（880℃X4h），焊接工藝為埋弧自動焊。

2.1 化學成份分析

對法蘭盤取樣，進行常規(guī)檢驗，檢驗結果如下表1：

2.2 硬度試驗

2.2.1 本體硬度試驗

對法蘭盤和筒體做硬度試驗，試驗結果如下表2：

表1 材料化學成分表

表2 本體硬度試驗結果

2.2.2 顯微硬度試驗

對試樣中的珠光體、鐵素體及未知的圓球狀組織進行顯微硬度試驗，試驗結果如下表3：

表3 顯微硬度試驗結果

2.3 金相檢查

1）對法蘭盤本體進行檢查，組織為F+P

2）顯微組織檢查，參見圖1

（1）晶粒大于I級標準，參考YB27-77。

（2）除正常的F+P外，還有一些圓球或趨于圓球狀的組織，有雙晶界。

圖1 500X

2.4 能譜分析

對圓球狀組織區(qū)域及基體組織的化學成份進行了分析，分析結果如下表4：

表4 能譜分析結果（%）

3 試驗結果分析

1）通過常規(guī)的化學成份分析，其元素含量符合有關標準的規(guī)定。

2）本體硬度試驗結果說明，退火后的法蘭盤的硬度較高，不符合ZG25材質要求，根據(jù)標準，ZG25的硬度應在HB l67左右。

從顯微硬度的結果看，其珠光體、鐵素體的硬度都偏高，而且圓球狀組織的硬度更高。

3）從本體組織看，法蘭盤為ZG25的正常組織（F+P），但其晶粒粗大；從顯微組織上看，P清晰完整，沒有發(fā)生變化，但基體上有一些圓球狀組織，晶界中也有白色組織。

4）從能譜分析的結果來看，基體組織上存在著錫，其含量在1.52%左右，而圓球狀的組織中，錫含量更高，達3.19%左右。

綜合以上分析，主要是由于材料中的錫含量過高，（一般在鋼中出現(xiàn)的總量約在0.1%左右，而在此材料中，錫含量達1.52%，甚至達到了3.19%左右，大大超出了規(guī)定值）錫為微量痕跡有害元素，其對鋼的熱塑性、蠕變強度、焊接性和耐腐蝕性產生有害影響，并能導致鋼的不同形式的脆性。錫的加入，改變了材料的顯微組織，促進了析出強化，在晶界析出了低熔點的共晶化合物，使晶界弱化。形成的這些有害的夾雜物在切削中能起到脆化切屑的作用，從而加劇了切削刀具的磨損，降低了刀具的使用壽命。并且，在鋼中產生的這些錫的夾雜物，成為應力集中源，在焊接應力的作用下，容易使工件產生裂紋。因此，在法蘭與筒體的焊接中，由于錫的夾雜物的存在，導致了法蘭盤產生裂紋。

另外，從金相檢查結果看，材料的晶粒粗大，這是由于在鑄造或熱處理時溫度控制不當造成的。晶粒粗大對鋼的機械性能會產生一些不良影響，如朔性、韌性降低，特別是材料低溫時的韌性。所以，在鑄造和熱處理時，也應采取必要的措施，陰止晶粒粗大，也可以加入一些微量元素來細化晶粒，從而達到提高鋼材機械性能的目的。

4 預防措施

由于微量元素是在煉鋼時，無意中由原材料帶入的，而不是有意添加的，所以在鋼的常規(guī)分析中往往不能被檢測出來。因此在煉鋼的過程中應加強管理及爐前化驗，徹底杜絕有害痕跡元素的混入或者添加一定的有益元素來抵消這些有害元素的影響，以提高鋼材的品質。另外在焊接過程中應嚴格遵照焊接工藝，采取必要的保護措施，以降低焊接應力，防止裂紋產生。

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