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奧氏體不銹鋼焊接常見問題-焊接熱裂紋

 

      焊接熱裂紋的出現(xiàn)

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

       焊接接頭產(chǎn)生熱裂紋的原因

不銹鋼焊接熱裂紋

(不銹鋼焊接熱裂紋)
 
奧氏體不銹鋼具有較大的熱裂紋敏感性,主要取決于其化學(xué)成分、組織與性能特點(diǎn):
 
(1)化學(xué)成分。奧氏體不銹鋼中合金元素較多,尤其是含有一定數(shù)量的鎳,它易與硫、磷等雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶,如Ni-S共晶熔點(diǎn)為645℃,Ni-P共晶元素為880℃,比Fe-S、Fe-P共晶的熔點(diǎn)更低,危害性也更大。其他一些元素如硅、硼、鈮等元素,也能形成有害的易熔晶間層,這些低熔點(diǎn)共晶會(huì)促使熱裂紋的產(chǎn)生。
 
(2)組織。奧氏體不銹鋼焊縫易形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶組織,有利于有害雜質(zhì)元素的偏析,從而促使形成連續(xù)的晶間液膜,增加了熱裂紋的敏感性。
 
(3)性能。從奧氏體不銹鋼的物理性能看,它具有熱導(dǎo)率小、線脹系數(shù)大的特點(diǎn),因而,在焊接局部加熱和冷卻條件下,易產(chǎn)生較大的焊接殘余拉應(yīng)力,進(jìn)一步促進(jìn)焊接熱裂紋的產(chǎn)生。
 
從上述三個(gè)方面看,熱裂紋是奧氏體不銹鋼焊接時(shí)比較容易產(chǎn)生的一種缺陷,特別是含鉻較高的奧氏體不銹鋼更容易產(chǎn)生。因此,奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的傾向要比低碳鋼大得多。
 

      防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)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(yán)格控制焊縫金屬中有害雜質(zhì)元素的含量。鋼中鎳含量越高,越應(yīng)該嚴(yán)格控制硫、磷、硼、硒等有害元素的含量。
 
調(diào)整焊縫化學(xué)成分。加入鐵素體元素,使焊縫金屬出現(xiàn)奧氏體-鐵素體雙相組織,能夠有效地防止焊縫熱裂紋的產(chǎn)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(xì)化了晶粒,低熔點(diǎn)的雜質(zhì)被鐵素體分散和隔開,避免了低熔點(diǎn)雜質(zhì)呈連續(xù)網(wǎng)狀分布,從而阻礙熱裂紋擴(kuò)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(shù)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。
 
 
控制焊縫金屬中的鉻鎳比,對(duì)于18-8型不銹鋼來說,當(dāng)焊接材料的鉻鎳比小于1.61時(shí),就易產(chǎn)生熱裂紋;而鉻鎳比達(dá)到2.3-3.2時(shí),就可以防止熱裂紋的產(chǎn)生。這一措施的實(shí)質(zhì)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(xì)化晶粒,也可以減少焊縫對(duì)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(dá)到調(diào)整焊縫化學(xué)成分的目的。目前我國(guó)生產(chǎn)的18-8型不銹鋼焊條的熔敷金屬,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(shí)應(yīng)盡量減少熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。為此焊接時(shí)宜采用小熱輸入及小截面的焊道;多層焊時(shí),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(dòng),采用窄焊縫的操作技術(shù)。
 
此外,液化裂紋主要出現(xiàn)在25-20型奧氏體不銹鋼的焊接接頭中。為防止液化裂紋的產(chǎn)生,除了嚴(yán)格限制母材中的雜質(zhì)含量、控制母材的晶粒度以外,在工藝上應(yīng)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(qū)晶粒的粗化。
 


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