1、 层状撕裂 1PPT课件主要内容概念概念概念预防预防措施措施产生产生原因原因概念概念常见常见形貌形貌特征特征概念概念2PPT课件概念 大型厚壁结构，在焊接过程中会沿钢板的厚度方面出现较大的拉伸应力，如果钢中有较多的夹杂，那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹，一般称为层状撕裂。3PPT课件一、层状撕裂的特征及其危害性一、层状撕裂的特征及其危害性 层状撕裂是一种内部沿轧向的应力开裂，它的特征是呈阶梯状，这是其他裂纹所没有的。 层状撕裂常出现在T形接头、角接头和十字接头中。4PPT课件 根据层状撕裂产生的位置大体可分三类： （1）在焊接热影响区焊趾或焊根处由冷裂纹而诱发现成的层状撕裂； （2）在焊
2、接热影响区沿夹杂开裂，是工程上最常见的层状撕裂； （3）远离热影响区母材中沿夹杂开裂，这种情况多出现在有较多MS的片状夹杂的厚板结构中。 层状撕裂主要发生在低合金高强钢的厚板焊接结构中，多用于海洋采油平台、核反应堆压力容器及潜艇外壳等重要结构。5PPT课件二、层状撕裂的形成机理及其影响因素二、层状撕裂的形成机理及其影响因素（一）层状撕裂的形成机理（一）层状撕裂的形成机理 厚板结构焊接时，特别是T形和角接接头，在强制拘束的条件下，焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变，当应变超过母材金属的塑性变形能力时（沿板厚方向），夹杂物与金属基体之间就会发生分离而产生微裂，在应力的继续作用下，裂
3、纹尖端沿着夹杂所在平面进行扩展，就形成的所谓“平台”。 6PPT课件 （二）影响层状撕裂的因素（二）影响层状撕裂的因素 1非金属夹杂物的种类、数量和分布形态它是产生层状撕裂的基本原因，是造成钢的各向异性、力学性能差异的内在因素。钢中夹杂物一般常见的有硫化物、各种硅酸盐和铝酸盐等。 2Z向拘束应力 厚壁结构在焊接过程中承受不同程度的Z向拘束应力，同时还不焊后的残余应力及负载，它们是造成层状撕裂的力学条件。 3氢的影响 在焊接热影响区附近，由冷裂诱发成为层状撕裂中氢是一个重要的影响因素。7PPT课件常见形貌特征宏观形态宏观形态(A) (D)比较典型, 也常见,(E)是产生在自动焊对接接头的一种撕裂
4、, 又称为热撕裂或液化开裂。8PPT课件显微断口显微断口右上图是一种由平台直壁平台组成的阶梯状断裂面裂缝平台区平坦, 边界清晰, 几乎看不到塑性变形, 是片状夹杂物与基体在拉伸应力作用下形成的一种解理面, 平台之间被山脊状撕裂棱所间隔。因此认为, 层状撕裂是低延性准解理断裂, 见右下图。9PPT课件产生原因 层状撕裂的产生与钢种强度级别无关，主要与钢种夹杂物量和分布形态有关。 在轧制钢板中存在硫化物、氧化物和硅酸盐等低熔点非金属夹杂物，其中尤以硫化物的作用为主，在轧制过程中被延展成片状，分布在与表面平行的各层中，在垂直于厚度方向的焊接应力作用下，夹杂物首先开裂并扩展，以后这种开裂在各层之间相继
5、发生，连成一体，造成层次撕裂的阶梯性。 10PPT课件启裂源分类启裂源分类成因成因第1类 以焊根裂纹。焊趾裂纹为启裂源，沿HAZ发展 焊趾裂纹为启裂源，沿HAZ发展由冷裂而引起的（PCM、HD、RF偏高）伸长的MnS夹杂物 角变形引起有弯曲拘束应力或缺口引起的应变集中第2类 以轧层夹杂物为启裂源。沿HAZ发展 伸长的MnS夹杂物及硅酸盐夹杂物拘束度大，存在Z向拉伸拘束应力氢脆 第3类 完全由收缩应变而致，以轧层夹杂物为启裂源，沿远离HAZ的母材板厚中央发展 轧层中的长条MnS夹杂物及硅酸盐夹杂物 拘束度大，弯曲拘束产生的残余应力应变时效 HAZ：热影响区域11PPT课件预防措施 （一）选用具有
6、抗层状撕裂的钢材，降低钢中夹杂物的含量和控制夹杂物的形态，来提高钢板厚向的塑性是有效的。 （二）设计和工艺上的措施 在设计和施工工艺上主要是避免Z向应力和应力集中，具体措施如下： （1）应尽量避免单侧焊缝，改用双侧焊缝，这样可以缓和焊缝根部的应力状态，并防止应力集中。12PPT课件 （2）在强度允许的情况下，尽量采用焊接量少的对称角焊缝来代替焊接量大的全焊透焊缝，以避免产生过大的应力。 （3）应在承受Z向应力的一侧开坡口。 （4）对于T形接头，可在横板上预先堆焊一层低强的熔敷金属，以防止焊根出现裂纹，同时亦可缓和横板的Z向应力。 （5）为防止由冷裂引起的层状撕裂，应尽量采用一些防止冷裂的措施，如降低氢量、适当提高预热、控制层间温度等。13PPT课件例如 作用于收缩方向上的焊缝厚度aD尽可能低14PPT课件焊缝连接基础应尽可能大15PPT课件16PPT课件
