某公司的100X10⁸ m³/a商品氣產(chǎn)能建設(shè)項目 在施工時，其中一件法蘭鍛件和鋼管在對焊過程中， 即在焊縫部位發(fā)生開裂。該法蘭鍛件的規(guī)格為外徑 DN350 mm,壓力為 PN15. 0 MPa，材料為 16Mn[D 鋼，和法蘭鍛件對焊的鋼管材料也為16M_nm鋼。 為分析該法蘭鍛件焊接開裂的原因，在法蘭鍛件的 斷裂部位氣割一塊試料，并在試料上切取分析試樣, 通過理化檢驗方法對其進(jìn)行分析。法蘭鍛件與鋼管 對焊的剖面圖，氣割試料后法蘭鍛件的外貌。



首先清洗分析試樣的斷口，對法蘭鍛件焊接斷 口的宏觀形貌進(jìn)行觀察;然后將斷口部分切取下來， 并切成兩塊，其中一塊試樣置于掃描電鏡下進(jìn)行微 觀斷口形貌分析，另一塊試樣置于光學(xué)顯微鏡下進(jìn) 行金相檢驗;在余料上分別切取3件沖擊試樣(V型 缺口）、維氏硬度試樣和化學(xué)成分分析試樣，分別進(jìn) 行〇 °C沖擊試驗、維氏硬度試驗和化學(xué)成分分析。

斷口經(jīng)清洗后的宏觀形貌如圖4所示。該斷口 面僅為法蘭鍛件焊接斷口的一部分，已經(jīng)銹蝕，斷面 粗糙，凹凸不平，但仍可見較為清晰的粗結(jié)晶狀 形貌。

法蘭鍛件的化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示， 可見碳元素略有超標(biāo)，其余元素均符合NB/T 47008—2010《承壓設(shè)備用碳素鋼和合金鋼鍛件》的 要求。



由化學(xué)成分分析結(jié)果可知，該法蘭鍛件除碳元 素略有超標(biāo)外，其余各元素均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，碳元素 偏差為0.01%，符合GB/T 222 — 2006中的規(guī)定，在允許偏差范圍內(nèi),也就是說碳元素含量也是合格的；由金相檢驗結(jié)果可知，該法蘭鍛件的非金屬夾 雜物含量較少，顯微組織正常；由力學(xué)性能測試結(jié)果 可知，該法蘭鍛件的沖擊性能符合NB／T 47008— 2010的要求。上述檢驗結(jié)果證實，該法蘭鍛件冶金 質(zhì)量良好，法蘭鍛件的焊接開裂與鍛件的材料冶金 質(zhì)量無關(guān)。 據(jù)了解，該法蘭鍛件在焊接時沒有預(yù)熱。按照 國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量公式及原則[1]，碳當(dāng)量 ≤0．4％時，工件可不預(yù)熱；當(dāng)碳當(dāng)量為0．4％～ 0．6％時，工件必須預(yù)熱；當(dāng)碳當(dāng)量>o．6％時，工件可焊性差，不僅要預(yù)熱，還要后熱。根據(jù)上述化學(xué)成 分分析結(jié)果，該法蘭鍛件的碳當(dāng)量CE=wc+硼№／6 +(Tx，c，+砌M0+Wv)／5+(wc。+WNi)／15=0．21％+ 1．514％／6+(0．049％+0．032％+0．008％)／5+ (o．01％+0．013％)／15—0．482％，其中砌為各元 素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。該法蘭鍛件的碳當(dāng)量為0．482％， 即大于0．4％，按國際焊接學(xué)會推薦的原則，即在施 焊時應(yīng)該預(yù)熱。預(yù)熱即可降低焊接冷卻過程中的熱 應(yīng)力，還可降低焊接冷卻速度。然而實際焊接過程 中，該法蘭鍛件并未預(yù)熱，這必將增加焊接過程中的 冷卻速度，即增加焊接過程中的冷卻收縮應(yīng)力[21]， 當(dāng)冷卻收縮應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時，將會導(dǎo)致 焊接開裂。因此，焊接工藝不當(dāng)、焊前未預(yù)熱是導(dǎo)致 該法蘭鍛件焊接時開裂的關(guān)鍵原因。


結(jié)論 該16MnlIl鋼法蘭鍛件焊接開裂的原因是由于 焊接未預(yù)熱、焊接冷卻速度太快所致。對標(biāo)準(zhǔn)的不合理規(guī)定，無損檢測同行應(yīng)勇于提出質(zhì) 疑，以利于標(biāo)準(zhǔn)的日后修訂完善，切忌用過度提高寬 容度的錯誤做法來遷就標(biāo)準(zhǔn)中黑度的不合理規(guī)定。