关于几种未熔合危害性的讨论

热度 10已有 1929 次阅读2011-2-26 07:02

      小序:受“在线言欢”区域热烈讨论的感染,决定写这篇短文,意思是说:未熔合的种类不同,危害是不同的。另外,既使危害大的未熔合,称它为“危害性缺陷”,似乎也不准确。本文如有不当,请专家、朋友指正。

1 平面状缺陷的危害大小决定于它和拉应力的方向

     常识告诉我们:小沟上可以并排放两块木板(设每块厚度为T),也可以重叠放两块木板(叠加厚度为2T),作为人们临时通行的桥梁。两块木板间隙可以认为是个“通长通透”的大裂纹,但人们敢在上面走,而且人们觉得,重叠放的两块木板和厚度为2T的整块木板承载力差不多。如果厚度为2T的整块木板,在木板中间位置的下部沿宽度方向锯出条裂口,裂口自身高度为T,恐怕人们就不敢在上面走了。

     这个浅显的比喻,说明了什么呢?人走在木板上,木板弯曲造成木板下部的拉应力方向是沿木板长度方向的,两个木板并排放或重叠放,它们的间隙平面和拉应力是平行的,所以可以认为没什么危害;而沿木板(下部)宽度方向上的裂口,它的平面与拉应力方向垂直,危害可就大了。

2 三类四种未熔合的危害分析

     承压特种设备焊缝承受的应力,也可以认为主要是与焊缝相垂直的拉应力。

2.1 根部未熔合和平行(同一层)焊道与焊道之间的未熔合

     这两种未熔合的平面,可以称为X-Z平面(焊道的纵剖面)或平行于X-Z平面,这类缺陷平面与焊缝将来承受的拉应力方向垂直,危害最大。

2.2 坡口未熔合

     这类缺陷在X-Z平面上的投影面积,较在X-Y平面(工件平面)上大,危害性也较大。

2.3 层间(上、下焊道之间)未熔合

     我认为,真正的平面状的层间未熔合,很少有。如果有,因为缺陷的平面平行于X-Y平面,几乎没有自身高度,和拉应力平行,如同重皮或多层容器的层间一样,没什么危害。因此,笔者认为:对于影像黑度(ΔD)很小,像一片薄云样的,或者说自身高度很小的未熔合,按条状缺陷处理,都显得偏严了。对这类缺陷,甚至包括其它片状、但自身高度很小的缺陷,我个人意见,一律不做返修处理

     最后,我想说明的是:上面所说的危害大小仅是相对而言的。笔者认为:既使危害最大的根部未熔合,它的危害仍没有裂纹那么大,把它和裂纹放在一起,称为“危害性缺陷”,可能是不恰当的。

     以上看法,希望与专家、朋友沟通、讨论。


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发表评论 评论 (18 个评论)

回复 xcb526 2011-2-26 10:02
  
回复 苏宁 2011-2-26 22:54
梁先生,您好!本文参加讨论,不当之处,敬请指正!
     我想,典型未熔合的边缘,熔与未熔的交界处,应该存在着一个开始脱离的尖端,其作用类似于裂纹(或者可看成是裂纹源).从尖端的应力集中角度看,未熔合与裂纹有相近之处,从这一点说它是危险的.而且,熔与未熔交界处的微观组织不均匀,承受应力集中的能力应该说要差一些.
      对绝大多数承受内压的特种设备而言,典型的层间未熔合确实没什么危害.但对:1)承受交变脉动载荷,2)承受切应力的工件,还是有危害的.
      更要命的是,现有的无损检测标准与产品技术条件对未熔合都不细分,碰到1)只认标准条文的人(监检方或验收方),2)涉外产品,3)考试时,对方如果不认可层间未熔合危害性不大一说,那探伤评片人员就慘了.
回复 梁金昆 2011-2-27 06:56
苏宁先生:您好!很久没交流了,谢谢您的提问。我的看法如下:
    任何一个缺陷的存在,都有焊缝金属和缺陷的“熔与未熔问题”,比如条渣和焊缝金属之间,有没有熔与未熔的问题呢?有没有您说的应力集中和杂质呢?只不过未熔合不是同一焊道的内部问题,是焊道与母材或焊道与焊道之间的问题。裂纹在使用中可以扩展,未熔合在使用中不会扩展,所谓“危害”可能会先萌生裂纹。
    我写这篇文章的目的是一种呼吁,是不想让“检测人员惨了”的状况再出现,不让焊工做不值得的返工。当然,我个人的认识,不一定对,企盼讨论。顺祝安好!
回复 李济科 2011-2-27 09:10
我的看法是:任何缺陷都有应力集中问题,在缺陷自身高度相同时,平面状缺陷比体积型缺陷,应力集中系数大,这似是肯定的。可能有的未熔合有尖端,不规则夹渣也有尖端,但它们和裂纹沿晶或穿晶的尖端,是不一样的。如有不当,请赐教!
回复 苏宁 2011-2-27 20:39
梁金昆: 苏宁先生:您好!很久没交流了,谢谢您的提问。我的看法如下:
    任何一个缺陷的存在,都有焊缝金属和缺陷的“熔与未熔问题”,比如条渣和焊缝金属之间,有没 ...
梁先生,李先生:两位先生好!
       我注意到你们的意见,但我还想再说两句.
       未熔合尖端的前方是熔合线,熔合线两侧的组织(晶粒度,晶粒排列位相------,而且,临近未熔合的熔合线界面上很可能有氧化膜)是不一样的,在适当的应力作用下,这个尖端(是否可以看作是裂纹源?)很可能就向前扩展,裂纹萌生功肯定比不尖的圆形缺陷要小得多.这种扩展很可能就沿着熔合线(两种组织区域的界面),这就是一种沿晶裂纹.如果某个解理面应力大,裂纹沿解理面发展,就是穿晶裂纹.
       焊道中的条渣还是与这种情况不相同:条渣周围的组织是均匀一致的,而且,大多数的熔渣在焊道中有自发减小表面积的趋向,因此夹渣的边缘是有圆角的,因此应力不太集中.
      我同意典型的层间未熔合对单纯的内压设备而言危害性不大之说,但单靠探伤评片人员解决现状很困难:初评,复评,监检,验收,抽查------任何一个环节都可以卡住你,而且,有时焊缝已无法返修了.所以,首先要标准中把未熔合细分,区别对待.(至少,在标准宣贯时要表达出这种意思)而且,国外也要有此呼声,国外标准也要动.否则,外商索赔起来是谁也担待不了的.
回复 梁金昆 2011-2-28 07:34
苏宁先生:谢谢您认真参与讨论。在自身高度相同时,平时状缺陷比体积状缺陷危害要大,未熔合比条渣危害大,这应该是没有争议的。我想说的是:未熔合危害不如裂纹那么严重,特别是层间未熔合。您是否也这么认为呢?至于裂纹源,当缺陷面积大,缺陷附近应力超过强度极限时,任何缺陷都会是裂纹源。在国内外标准未修改前,必须执行标准,这也是没有争议的。但不提出问题,不争论、沟通,标准什么时候修改呢?我这些看法,不知对否?
回复 梁金昆 2011-2-28 07:47
我有些不明白,苏先生反复强调“熔合线”,似乎别的缺陷没有,未熔合怎么会有“熔合线”呢?
回复 梁金昆 2011-2-28 08:33
一个没有未熔合缺陷的焊接接头,它的熔合线两侧,可能有苏宁先生所说的一些情况,这正是熔合线裂纹产生的根源。我认为:未熔合不存在熔合线,这和熔合线是薄弱环节,是两个概念。当否?
回复 梁金昆 2011-2-28 18:25
熔化的金属与未熔化金属之间的区域,应该就叫缺陷未熔合,似乎不存在什么“未熔合前面是熔合线”,也没听说过“有尖端”之类,苏先生的理论依据从何而来呢?望告。
回复 苏宁 2011-2-28 21:24
梁金昆: 熔化的金属与未熔化金属之间的区域,应该就叫缺陷未熔合,似乎不存在什么“未熔合前面是熔合线”,也没听说过“有尖端”之类,苏先生的理论依据从何而来呢?望告 ...
梁先生:您好!
      这个平台似乎不大好画图,现在用文字叙述一下:
      典型未熔合的边缘是很薄的,因为它刚从结合状态变为分离状态.现垂直于未熔合截取部分金属制备一个金相试样:设左边是焊道一,右边是焊道二,上半部两焊道熔合在一起,下半部两焊道开始脱离.(脱离开来的空间构成未熔合,它当然没有熔合线。)刚刚分离处的未熔合是很尖的,这就是我所说的尖端.我曾经做过若干年的金相分析,我觉得制备这么一个金相试样没有难度.在这个试样上,尖端前面不是正对着两焊道脱开前的熔合线吗?熔合线是焊缝的薄弱区域,恰恰又处在尖端前面的应力集中处,我认为这是危险的.“未熔合引起应力集中,往往引起裂缝扩展,故不允许存在 。”(引自《金相分析》上海交通大学编,1982)
回复 苏宁 2011-2-28 22:08
梁金昆: 苏宁先生:谢谢您认真参与讨论。在自身高度相同时,平时状缺陷比体积状缺陷危害要大,未熔合比条渣危害大,这应该是没有争议的。我想说的是:未熔合危害不如裂纹 ...
补充两点:
      1)层间未熔合危害性较小,对它区别对待,我支持梁先生的呼吁.但现在持此观点者似是少数派.
      2)裂纹危害性最大,这没有异议.未熔合次之,也不会有人反对.我觉得:两者关系形象地说,不说是半斤八两吧,好像半斤七两半有.这么说估计会有不少人反对.
回复 梁金昆 2011-3-1 07:25
谢谢苏宁先生:我现在好像明白了您的意思,同意您的观点。谢谢!良师难得!
回复 梁金昆 2011-3-1 07:50
我理解苏先生讲的大意是:从焊缝的横截面看,未熔合的剖面的端部是尖锐的,尖端前面是熔合线。出现这种情况的必要前提是:未熔合所产生焊道与紧邻焊道(或母材)应有部分是熔合良好的。如果是整个焊道和邻近部位未熔合,这种现象就不会存在了吧?
回复 苏宁 2011-3-1 15:30
梁金昆: 我理解苏先生讲的大意是:从焊缝的横截面看,未熔合的剖面的端部是尖锐的,尖端前面是熔合线。出现这种情况的必要前提是:未熔合所产生焊道与紧邻焊道(或母材)应 ...
梁先生:您是前辈,公认的权威,您才是良师!
      我想,既是讨论,当坦诚相见.能与您对上话,我深感荣幸.
      近阶段看到您的好些文章,都很有帮助.我会继续关注,谢谢!
      (我前文中所说的确实是部分熔合的情形.)
回复 梁金昆 2011-3-1 15:57
苏宁先生:坦诚相见,才能互相受惠。我们之间只是爱好相同的朋友,没有什么“权威”,各杼已见,不管人数多寡、眉眼高低。我大学学的焊接专业,可是我文章的错误在于未考虑:焊道部分未熔合会有个尖端,其前沿是熔合线,可能会先萌生裂纹。谢谢您的提醒,闻了您的道理,您在这个问题上就是老师、良师。讨论问题,不考虑年龄、资历。希望再有机会沟通!
回复 xcb526 2011-3-1 20:35
  
回复 丁伟臣 2011-3-2 20:31
焊道间层状未熔合在压力设备来说可能危害性不大,所以德国AD2000规范将该类缺陷按条状评定。但该类缺陷对与周期动载弯曲应力较敏感,无损检测人员应按照被检测的对象和其将服役的环境进行综合考虑。
回复 梁金昆 2011-3-4 06:57
同意丁工意见。美国钢结构规范同德国这个规一样。谢谢参与讨论!

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