焊接见证件弯曲试件产生裂纹的原因分析.docx

焊接见证件弯曲试件产生裂纹的原因分析及处理措施蒲昌华 赵利勇 中国核电工程有限公司采购部监造处摘要：M310型蒸汽发生器一次侧接管与安全端焊缝为承压焊缝，且涉及异种钢焊接，因此需要设置焊接见证件。本文以此焊接见证件的弯曲试验为基础，对试样产生的裂纹进行了SEM电镜扫描分析和能谱分析，并对裂纹的成因和重试条件进行了分析。关键词：焊接见证件 弯曲试验 裂纹 1 概述产品焊接见证件的设置是作为相应产品焊缝质量及质量稳定性的证据，以保证产品焊缝实施条件符合焊接工艺评定确定的有效范围。制造焊接见证件所使用的母材、焊材、焊接参数等都与产品焊缝一致，并与产品进行同炉焊后消应力热处理，因此产品焊缝的力学性能可以用焊接见证件的破坏性试验结果代表。在破坏性试验过程中，可以通过弯曲试验测定焊缝的塑性和反映焊接接头各区域的塑性差别，暴露焊接缺陷及接头性能的薄弱区域，考核熔合线的熔合质量，特别是侧弯性能更能反映焊缝与金属母材之间的结合程度，对检验不同金属组成的焊接接头的熔合质量更为有效。M310型蒸汽发生器一次侧接管与安全端焊缝为承压焊缝，且涉及异种钢焊接，因此需要设置焊接见证件，焊接见证件的母材、焊材等相关材料的制造及试验等均遵循RCC-M 标准，破坏性试验遵循RCC-M S7850。2 焊接见证件弯曲试验图 1 接管安全段焊接见证件焊缝示意图一次侧接管安全端焊接见证件所用接管见证件材料18MND5锻件，规格为外1022/内804180，安全端焊接见证件材料为奥氏体控氮不锈钢Z2CND18.12锻件，规格为外1022/内770180，一次侧接管焊接见证件应预堆不锈钢隔离层（预堆边），堆焊材料为不锈钢焊带（309L+308L，600.5mm）,安全端与隔离层焊接填充材料为309L不锈钢焊丝，规格为1.2mm/1.6mm，焊缝示意图如图1，焊接参数如表1，弯曲试验要求见表2。表1 焊接见证件焊接参数电参数WPS参数实际参数电流（A）280-310300电压（V）10-1413送丝速度(mm/min.)3600-44003600焊接速度90-110100气体流量30-3630表2 弯曲试验要求试验项目试样数量试样编号尺寸试验方法考核要求面弯2SA-673035LRCC-M SI200RCC-M MC1263D=4T, =180P=6.2T没有明显的裂纹；单个裂纹、表面气孔和夹杂长度3mm。注：在侧弯试验时，允许沿试板厚度切取相互重叠的多片试样，以取代一个试板的全厚度侧弯试样，每个试样宽度应20mm。背弯2SA-893035L侧弯2SA-101110全厚度L3 试验结果及分析按照RCC-M2000要求的试验方法进行试验后，面弯试样SA-6、SA-7及背弯试样SA-9结果合格，但背弯试样SA-8侧面的309L堆焊层出现裂纹并往308L堆焊层发展，SA-10、SA-11侧弯试样接管侧内壁309L堆焊层存在裂纹，详见图1。图1 弯曲试样裂纹图 背弯试样 侧弯试样根据弯曲试验的验收要求，背弯试验不合格，侧弯试样出现约2.4mm的裂纹，可判为合格，但一次侧接管安全端焊缝为一回路主焊缝，质量要从严考虑，因此将侧弯试样的裂纹判为不合格。根据RCC-M S3152 a)对破坏性试验复试情况的要求：“如果某一不合格的结果是由于试验的实施过程有问题或由于在试样中存在缺陷引起的，则有关结果不予认可，并应重新进行试验。”需要对上述弯曲试验产生裂纹的进行分析，以判定是否满足重新试验的要求。应用SEM扫描电子显微镜对裂纹微观形貌进行了分析，并结合能谱分析，对裂纹层面的物质进行了分析，结果如下：1)背弯试样SA-8的裂纹面分析见图1。裂纹面图2 背完试样裂纹面缺陷分布（X 50）通过图2，我们发现在309L裂纹面放大X50倍后，夹杂缺陷清晰可见（在断口分析仪下采用光学放大50倍亦可见）。夹杂主要分布于309L堆焊层靠近坡口面309L隔离层处，靠近背弯试样侧面的表面。对上述夹杂进行能谱分析：显示夹杂中主要元素为：O、Al、Si、Mn等，故该夹杂应主要为氧化物。2）侧弯SA-10，SA-11的裂纹分析见图3.对图3所示夹杂进行能谱分析，夹杂中主要元素为O、Mg、Al、Si、Ca等，夹杂应主要为氧化物。经过上述分析，我们可以得出以下结论：1）上述两种弯曲试样的缺陷出现位置相互对应，都主要位于或起源于309L堆焊层;2）裂纹起源的位置区域均存在或积聚了焊接夹杂;图3 对侧弯试样裂纹面缺陷形态（X100）4. 试验结论通过以上分析可以判断309L堆焊层局部存在着焊接缺陷，在弯曲过程中导致309L堆焊层出现裂纹，按照RCC-M？要求可重新切去试样进行试验。 经过重新取样试验，一次侧接管安全端焊接见证件的弯曲试验合格。5. 预防措施1）焊前应对所有进场的材料进行严格管理,必要时对所进材料进行复验；2）焊前应仔细检查:焊件、焊材表面的清理情况，焊机的控制线路、电路系统的工作情况，正常后方可进行焊接；3）焊接过程中应严格按照焊接工艺参数