篮式过滤器使用一段时间焊缝出现裂纹原因分析

我公司前不久接到某天然气长输管道项目压气站打来的电话，其篮式过滤器使用一段时间检测发现，篮式过滤器筒体一条纵缝存在多处表面裂纹。现委托我公司对原因进行调查。

我公司技术人员通过对调查过程取得的信息分析，判定该篮式过滤器焊缝裂纹为延迟裂纹、液化裂纹或再热裂纹中的一种。其中延迟裂纹属于冷裂纹，而液化裂纹和再热裂纹属于热裂纹。冷裂纹的微观形貌为穿晶或沿晶断裂，宏观断口为具有发亮金属光泽的脆性断裂特征，热裂纹的微观形貌为沿晶开裂，裂口均有较明显的氧化色彩，表面无光泽。通常采用微观电镜扫描可以准确判断裂纹是冷裂纹还是热裂纹，但因该缺陷焊缝具备补焊修复的条件，不能做破坏性断面微观检测，只能从生产工艺记录推断形成焊缝开裂的可能原因。

延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。延迟裂纹主要发生在低合金高强钢中，与焊缝含扩散氢、接头所承受的拉应力以及由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关，对于确定成分的母材和焊缝金属，塑性储备一定，产生延迟裂纹的孕育期长短取决于焊缝金属中的扩散氢及接头所处的应力状态。 审核该裂纹纵缝的焊接记录，施焊环境良好，焊剂烘干和焊前除锈、预热温度均符合工艺要求(基于施焊记录真实的情况下判断)，因扩散氢发生延迟裂纹的可能性比较小。焊接接头的拉应力大小取决于筒体成形加工圆度及组对时施加的外力，经过焊后热处理可以消除。参照相关技术统计，低合金高强钢75%的延迟裂纹是在焊后24h内产生的，制造厂如果确实是按照焊后24h后进行无损检测的要求执行，篮式过滤器发生延迟裂纹的可能性较小。

液化裂纹是在焊接热循环峰值温度作用下，在近缝区或多层焊的层间部位低熔共晶被重新熔化，在拉伸应力作用下开裂；主要发生在铬镍高强钢、奥氏体钢中，在母材和焊丝中S、P、Si、C偏高时液化裂纹倾向严重。母材和焊缝金属的取样分析显示，热影响区及焊缝金属中S、P、Si、C的含量均较低，且检测到的裂纹均位于焊缝的表面，没有在层间部位发现内部缺陷，因此基本可以排除篮式过滤器液化裂纹的可能。

再热裂纹是焊件在焊后一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或其它加热过程)，其机理是由于高温及残余应力的共同作用导致晶界优先滑动，使粗晶区应力集中部位的变形量超过了该部位的塑性变形能力，结果造成裂纹的发生和扩展。裂纹通常发生在熔合线附近的粗晶区中，从焊趾部位开始，延向细晶区停止。其影响因素包括冶金因素和焊接工艺因素。冶金因素有C、Cr、Mo、V、Nb、Ti含量及钢的杂质、晶粒度等对再热裂纹的影响；焊接因素包括焊接线能量、预热及后热温度、焊缝强度、残余应力及应力集中等。再热裂纹的特征之一是存在易产生再热裂纹的敏感温度区，因此在热处理时应尽快通过温度敏感区，低合金钢一般在500℃~700℃。

通过对篮式过滤器裂纹焊缝钢板母材及焊材化学成分分析，对焊接、热处理、无损检测工序原始记录审核，该焊缝裂纹为焊后热处理形成的再热裂纹，其原因与热处理过程升降温速度偏低有一定关系，同时在预热温度偏低、焊接应力较大及焊缝存在表面缺陷导致的应力集中等因素的共同作用下，在焊后热处理过程中产生了焊缝裂纹。