近年來海洋平臺等一些大型設(shè)備的厚板承載結(jié)構(gòu)在制造過程中不斷出現(xiàn)焊接橫向裂紋,目前大多數(shù)的分析將其歸類于焊接冷裂紋,但是按照控制焊接冷裂紋的工藝方法進行控制,卻并沒有完全消除焊接橫向裂紋。對其進行深入研究分析,確定主要的影響因素,可以有針對性的解決焊接橫裂紋缺陷,對工程實際有著重大的意義。本文結(jié)合橫向裂紋的實際案例,深入研究了厚板承載結(jié)構(gòu)中的焊接橫向裂紋產(chǎn)生機理。對不同冷卻時間的單層焊縫、不同層間溫度下、不同表面狀態(tài)的焊縫擴散氫數(shù)值進行了測定,結(jié)果表明焊縫的表面狀態(tài)對擴散氫的逸出影響較大。其次采用圖像分析法對在多層焊的焊縫橫截面和不同表面狀態(tài)下的焊縫擴散氫逸出情況進行了定性分析;并對多層焊的焊縫橫截面進行了擴散氫分布進行了模擬分析。結(jié)果表明,圖像法和有限元方法的結(jié)果相吻合,在距離焊道上表面0.4-0.5倍全焊道高度的位置出現(xiàn)了擴散氫逸出的峰值。最后采用有限元分析方法對G-BOP試驗和斜Y坡口試驗進行了比較。對多層焊縫中的細觀組織力學(xué)性能不均勻現(xiàn)象進行了分析研究。首先通過納米壓痕測試分析柱狀晶界處先共析鐵素體與柱狀晶內(nèi)部的針狀鐵素體的力學(xué)性能差異;其次選取微小試樣進行微小力學(xué)慢拉伸試驗并按照實際的拉伸過程進行了模擬分析。結(jié)果表明:晶界處的先共析鐵素體與晶內(nèi)致密的針狀鐵素體力學(xué)性能差異十分明顯,在進行裂紋分析的過程中不能忽略。在微小力學(xué)拉伸試驗過程中,裂紋均出現(xiàn)在應(yīng)變較大的先共析鐵素體區(qū)域。由于組織不均與造成的應(yīng)力應(yīng)變集中使氫濃度重新分布,應(yīng)力集中度較大的部位氫濃度達到了峰值比初始數(shù)值高出21.6%。對失效分析過程中發(fā)現(xiàn)的夾雜物進行了分類研究;并采用有限元方法對存在圓形夾雜物的金屬基體受到拉伸過程中時應(yīng)力、應(yīng)變集中以及氫濃度的重新分布進行了分析。結(jié)果表明:彈性模量較大的基體金屬(硬材質(zhì))中如果包含比較軟的夾雜物的時候,夾雜物的邊緣的應(yīng)力、應(yīng)變最大。夾雜物引起的應(yīng)力應(yīng)變集中造成了氫濃度的重新分布,最高可以達到為初始值的3倍。綜上所述,本文針對厚板承載結(jié)構(gòu)中的焊接橫向裂紋產(chǎn)生機理進行了深入分析,得出了導(dǎo)致焊接橫向裂紋的四要素:焊接接頭內(nèi)局部擴散氫聚集、夾雜物、焊縫組織不均勻性、應(yīng)變過度集中。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。