槽壁上一道裂纹,细得像头发丝,笔直,离焊道边缘一两公分,平行着往下走。旁边的板面干干净净,一点腐蚀痕迹都没有。班组第一反应是焊缝质量不行,准备铲开重焊——这一铲下去,多半会裂得更长。这种裂纹不是焊出来的毛病,是环境应力开裂。
腐蚀和环境应力开裂长得不一样
- 形态:腐蚀是面状的,一片区域变色、粗化、壁厚变薄,边界模糊;ESC 是线状的,一条或几条细缝,周围材料完好如新。
- 壁厚:腐蚀必然减薄,用测厚仪一量就知道;ESC 几乎不减薄,裂纹两侧的厚度和别处一样。
- 走向:腐蚀跟着介质走,哪儿泡得久哪儿重;ESC 跟着应力走,垂直于主拉应力方向,所以看上去笔直、规整。
- 位置:ESC 专挑应力集中的地方——焊缝热影响区、内直角、开孔周边、装夹压痕、划伤和碰伤。
- 过程:腐蚀是渐进的,能看出发展;ESC 常常是“一直好好的,某天巡检突然发现”。
为什么偏偏贴着焊缝走
焊接在这个位置留了两样东西。一是残余应力:焊道冷却收缩,被两侧母材拉住,热影响区里锁着一份拉应力,范围大致在焊道边缘一到两倍板厚之内——跟裂纹出现的位置对得上。二是微观结构变了,这一带经历过熔化和再结晶,结晶度与母材不同,对介质的敏感性也跟着变。两样叠加,就成了 ESC 最爱下手的地方。
顺带说一句:折弯的外弧、开孔周边、以及安装时被撬过顶过的位置,本质上和焊缝一样,都是残余应力的仓库,出现的裂纹形态一模一样。所以查这类裂纹,先在图上把所有“动过火、受过力”的位置标出来,八成的裂纹都落在这些点上。
还有一个反过来的判据:如果整条焊缝上均匀分布着好几道平行的细裂纹,而不是一道,那基本可以排除焊接缺陷了——未熔合、气孔这类缺陷是随机的、局部的,不会排着队均匀出现。整齐,恰恰是应力场均匀的证据。
介质是帮凶,不是主犯
ESC 要求应力和特定介质同时存在。只有应力没有敏感介质,PP 能撑很久;只有介质没有应力,也不裂。常见的敏感介质是表面活性剂——洗涤剂、消泡剂、清洗液,还有某些有机溶剂、油类和含芳烃的东西。剂量很小就够用,擦设备的清洗剂残留、脱模剂、标签胶都出过事,所以查的时候别只盯着工艺介质那一张单子。
处置:先别急着补焊
补焊等于在已经有裂纹的位置再加一份残余应力,多数情况下会让裂纹继续延伸。合理的顺序是:先在裂纹两端各钻一个止裂孔,把尖端的应力集中卸掉;再把这一段整片切除换新,坡口尽量开在应力较低的位置;焊完控制降温速度,条件允许的做一次低温退火;最后回头去找介质里那个敏感成分。前三步做完不做第四步,换个位置还会裂。
金浩丰这边接到过不少这样的板材单子:客户切下一块寄过来,剖面一看变色层几乎没有,壁厚也不缺,就知道跟腐蚀无关。这类活换料只是收尾,真正要改的是清洗流程或者那道折弯的成型工艺。料我们能供,工艺得你们自己捋。
焊条和板材同批原料拉制这一条,在环境应力开裂上是真有用的:熔指和收缩率对得上,焊道冷却时两边收缩同步,锁进去的残余应力小。金浩丰的焊条 Φ3、Φ4、Φ5 都有,单股、双股、三角条和挤出焊盘条按公斤称重。山东省济南市,sales@jhf2017.com,186 1558 6932。