奧氏體不鏽鋼焊接常見問題-焊接熱裂紋

 

      焊接熱裂紋的出現

 
單相奧氏體不鏽鋼焊接時,具有較高的熱裂紋敏感性,在焊縫及近縫區都有可能出現熱裂紋,最常見的是焊縫凝固裂紋,也可能在熱影響區(HAZ)或多層焊道間金屬出現液化裂紋。
 

       焊接接頭產生熱裂紋的原因

不鏽鋼焊接熱裂紋

(不鏽鋼焊接熱裂紋)
 
奧氏體不鏽鋼具有較大的熱裂紋敏感性,主要取決於其化學成分、組織與性能特點:
 
(1)化學成分。奧氏體不鏽鋼中合金元素較多,尤其是含有一定數量的鎳,它易與硫、磷等雜質形成低熔點共晶,如Ni-S共晶熔點為645℃,Ni-P共晶元素為880℃,比Fe-S、Fe-P共晶的熔點更低,危害性也更大。其他一些元素如矽、硼、铌等元素,也能形成有害的易熔晶間層,這些低熔點共晶會促使熱裂紋的產生。
 
(2)組織。奧氏體不鏽鋼焊縫易形成方向性強的粗大柱狀晶組織,有利於有害雜質元素的偏析,從而促使形成連續的晶間液膜,增加了熱裂紋的敏感性。
 
(3)性能。從奧氏體不鏽鋼的物理性能看,它具有熱導率小、線脹係數大的特點,因而,在焊接局部加熱和冷卻條件下,易產生較大的焊接殘餘拉應力,進一步促進焊接熱裂紋的產生。
 
從上述三個方麵看,熱裂紋是奧氏體不鏽鋼焊接時比較容易產生的一種缺陷,特別是含鉻較高的奧氏體不鏽鋼更容易產生。因此,奧氏體不鏽鋼產生熱裂紋的傾向要比低碳鋼大得多。
 

      防止奧氏體不鏽鋼產生熱裂紋的主要措施

奧氏體-鐵素體雙相組織

(奧氏體-鐵素體雙相組織)

 

1、冶金措施

 
嚴格控製焊縫金屬中有害雜質元素的含量。鋼中鎳含量越高,越應該嚴格控製硫、磷、硼、硒等有害元素的含量。
 
調整焊縫化學成分。加入鐵素體元素,使焊縫金屬出現奧氏體-鐵素體雙相組織,能夠有效地防止焊縫熱裂紋的產生。如18-8鋼焊縫組織中有少量鐵素體(δ)相存在,則抗裂性能大大提高。
 
細化了晶粒,低熔點的雜質被鐵素體分散和隔開,避免了低熔點雜質呈連續網狀分布,從而阻礙熱裂紋擴展和延伸;δ相能溶解較多的硫、磷等微量元素,使其在晶界上的數量大為減少,從而提高焊縫抗熱裂紋的能力。常用鐵素體化的元素有鉻、鉬、釩等。
 
 
控製焊縫金屬中的鉻鎳比,對於18-8型不鏽鋼來說,當焊接材料的鉻鎳比小於1.61時,就易產生熱裂紋;而鉻鎳比達到2.3-3.2時,就可以防止熱裂紋的產生。這一措施的實質也是保證有一定量的鐵素體存在。
 
在焊縫金屬中加入少量的鈰、鋯、鉭等微量元素,可以細化晶粒,也可以減少焊縫對熱裂紋的敏感性。
 
上述冶金因素主要是通過選擇焊接材料來達到調整焊縫化學成分的目的。目前我國生產的18-8型不鏽鋼焊條的熔敷金屬,都能獲得奧氏體-鐵素體雙相組織。
 

2、工藝措施


液化裂紋

焊接時應盡量減少熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。為此焊接時宜采用小熱輸入及小截麵的焊道;多層焊時,道間溫度不宜過高,以避免焊縫過熱;焊接過程中焊條不允許擺動,采用窄焊縫的操作技術。
 
此外,液化裂紋主要出現在25-20型奧氏體不鏽鋼的焊接接頭中。為防止液化裂紋的產生,除了嚴格限製母材中的雜質含量、控製母材的晶粒度以外,在工藝上應盡量采用高能量密度的焊接方法、小熱輸入和提高接頭的冷卻速度等措施,以減少母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。
 


參考文獻:https://wenku.baidu.com/view/5f677631f111f18583d05ae1.html
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