在焊接過程中會沿高鉻焊絲的厚度方向出現(xiàn)較大的拉伸應(yīng)力,如果焊絲中有較多的夾雜,那么沿高鉻焊絲軋制方向出現(xiàn)一種臺階狀的裂紋,一般稱為層狀撕裂(Lamellar Tear)。
層狀撕裂一般在高鉻焊絲的表面上難以發(fā)現(xiàn),即使用超聲探傷檢測合格的高鉻焊絲,仍能經(jīng)焊接后出現(xiàn)層狀撕裂。層狀撕裂的全貌,基本是由平行于軋向的平臺(Terraces)和大體垂直于平臺的剪切壁(Shear Walls)所組成。
層狀撕裂常出現(xiàn)在T形接頭、角接頭和十字接頭中,一般對接接頭很少出現(xiàn),但在焊趾和焊根處由于冷裂紋的誘發(fā)也會出現(xiàn)層狀撕裂。
層狀撕裂與冷裂紋不同,它的產(chǎn)生與焊絲的強(qiáng)度級別無關(guān),主要與高鉻焊絲中的夾雜量及分布形態(tài)有關(guān),因此,在撕裂的平臺部位常發(fā)現(xiàn)不同種類的非金屬夾雜物(如MnS、硅酸鹽和鋁酸鹽等)。層狀撕裂不僅出現(xiàn)在厚高鉻焊絲中,也出現(xiàn)在鋁合金的焊絲中。根據(jù)層狀撕裂產(chǎn)生的位置大體可分三類:
(1)在焊接熱影響區(qū)焊趾或焊根處由冷裂紋而誘發(fā)形成的層狀裂;
(2)在焊接熱影響區(qū)沿夾雜開裂,是工程上最常見的層狀撕裂;
(3)遠(yuǎn)離熱影響區(qū)母材中有沿夾雜開裂,這種情況多出現(xiàn)在有MnS的片狀夾雜的厚焊絲結(jié)構(gòu)中。
層狀撕裂的形態(tài)也并不完全都呈梯形分布,這與夾雜的種類、形狀、分布等情況有關(guān)。當(dāng)沿軋制方向有較多的片狀MnS時,則層狀撕裂多以階梯出現(xiàn);當(dāng)以硅酸鹽夾雜為主時常呈直線狀;如以Al2O3夾雜為主時呈不規(guī)則的階段狀。
層狀撕裂主要發(fā)生在低合金高鉻焊絲的厚焊絲焊結(jié)構(gòu)中,多用于海洋采油平臺、核反應(yīng)堆壓力容器及潛艇外殼等重要結(jié)構(gòu)。由于層狀撕裂在焊絲的外觀上沒有任何跡象,而現(xiàn)有的無損檢測手段又難以發(fā)現(xiàn),即使能判明結(jié)構(gòu)中有層狀撕裂,但也難以修復(fù),造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別嚴(yán)重的是,由層狀撕裂引起的事故往往是災(zāi)難性的,因此,研究層狀撕裂的形成機(jī)理,防止層狀撕裂的發(fā)生已成為焊接工程上一項(xiàng)重要的研究任務(wù)。