籃式過濾器使用一段時間焊縫出現裂紋原因分析

我公司前不久接到某天然氣長輸管道項目壓氣站打來的電話，其籃式過濾器使用一段時間檢測發現，籃式過濾器筒體一條縱縫存在多處表面裂紋。現委托我公司對原因進行調查。

我公司技術人員通過對調查過程取得的信息分析，判定該籃式過濾器焊縫裂紋為延遲裂紋、液化裂紋或再熱裂紋中的一種。其中延遲裂紋屬于冷裂紋，而液化裂紋和再熱裂紋屬于熱裂紋。冷裂紋的微觀形貌為穿晶或沿晶斷裂，宏觀斷口為具有發亮金屬光澤的脆性斷裂特征，熱裂紋的微觀形貌為沿晶開裂，裂口均有較明顯的氧化色彩，表面無光澤。通常采用微觀電鏡掃描可以準確判斷裂紋是冷裂紋還是熱裂紋，但因該缺陷焊縫具備補焊修復的條件，不能做破壞性斷面微觀檢測，只能從生產工藝記錄推斷形成焊縫開裂的可能原因。

延遲裂紋是冷裂紋的一種常見缺陷，它不在焊后立即產生，而在焊后延遲幾小時、幾天或更長時間才出現。延遲裂紋主要發生在低合金高強鋼中，與焊縫含擴散氫、接頭所承受的拉應力以及由材料淬硬傾向決定的金屬塑性儲備有關，對于確定成分的母材和焊縫金屬，塑性儲備一定，產生延遲裂紋的孕育期長短取決于焊縫金屬中的擴散氫及接頭所處的應力狀態。 審核該裂紋縱縫的焊接記錄，施焊環境良好，焊劑烘干和焊前除銹、預熱溫度均符合工藝要求(基于施焊記錄真實的情況下判斷)，因擴散氫發生延遲裂紋的可能性比較小。焊接接頭的拉應力大小取決于筒體成形加工圓度及組對時施加的外力，經過焊后熱處理可以消除。參照相關技術統計，低合金高強鋼75%的延遲裂紋是在焊后24h內產生的，制造廠如果確實是按照焊后24h后進行無損檢測的要求執行，籃式過濾器發生延遲裂紋的可能性較小。

液化裂紋是在焊接熱循環峰值溫度作用下，在近縫區或多層焊的層間部位低熔共晶被重新熔化，在拉伸應力作用下開裂；主要發生在鉻鎳高強鋼、奧氏體鋼中，在母材和焊絲中S、P、Si、C偏高時液化裂紋傾向嚴重。母材和焊縫金屬的取樣分析顯示，熱影響區及焊縫金屬中S、P、Si、C的含量均較低，且檢測到的裂紋均位于焊縫的表面，沒有在層間部位發現內部缺陷，因此基本可以排除籃式過濾器液化裂紋的可能。

再熱裂紋是焊件在焊后一定溫度范圍內再次加熱(消除應力熱處理或其它加熱過程)，其機理是由于高溫及殘余應力的共同作用導致晶界優先滑動，使粗晶區應力集中部位的變形量超過了該部位的塑性變形能力，結果造成裂紋的發生和擴展。裂紋通常發生在熔合線附近的粗晶區中，從焊趾部位開始，延向細晶區停止。其影響因素包括冶金因素和焊接工藝因素。冶金因素有C、Cr、Mo、V、Nb、Ti含量及鋼的雜質、晶粒度等對再熱裂紋的影響；焊接因素包括焊接線能量、預熱及后熱溫度、焊縫強度、殘余應力及應力集中等。再熱裂紋的特征之一是存在易產生再熱裂紋的敏感溫度區，因此在熱處理時應盡快通過溫度敏感區，低合金鋼一般在500℃~700℃。

通過對籃式過濾器裂紋焊縫鋼板母材及焊材化學成分分析，對焊接、熱處理、無損檢測工序原始記錄審核，該焊縫裂紋為焊后熱處理形成的再熱裂紋，其原因與熱處理過程升降溫速度偏低有一定關系，同時在預熱溫度偏低、焊接應力較大及焊縫存在表面缺陷導致的應力集中等因素的共同作用下，在焊后熱處理過程中產生了焊縫裂紋。