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造成316不锈钢扁管焊接时易产生高温裂纹的原因

来源:316不锈钢扁管   时间:2019/5/10 10:01:46

奥氏体型316不锈钢扁管以18%Cr—8%Ni钢为代表。原则上不须进行焊前预热和焊后热处理。一般具有良好的焊接性能。但其中镍、钼含量高的高合金316不锈钢扁管进行焊接时易产生高温裂纹。另外还易发生σ相脆化,在铁素体生成元素的作用下生成的铁素体引起低温脆化,以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。经焊接后,焊接接头的力学性能一般良好,但当在热影响区中的晶界上有铬的碳化物时会极易生成贫铬层,而贫铬层的出现将在使用过程中易产生晶间腐蚀。为避免问题的发生,应采用低碳(C≤0.03%)的牌号或添加钛、铌的牌号。为防止焊接金属的高温裂纹,通常认为控制奥氏体中的δ铁素体肯定是有效的。一般提倡在室温下含5%以上的δ铁素体。对于以耐蚀性为主要用途的钢,应选用低碳和稳定的钢种,并进行适当的焊后热处理;而以结构强度为主要用途的钢,不应进行焊接后热处理,以防止变形和由于析出碳化物和发生σ相脆化。 

  双相316不锈钢扁管的焊接裂纹敏感性较低。但在热影响区内铁素体含量的增加会使晶间腐蚀敏感性提高,因此可造成耐蚀性降低及低温韧性恶化等问题。 

  对于沉淀硬化型316不锈钢扁管有焊接热影响区发生软化等问题。 

  综上所述,316不锈钢扁管的焊接性能主要表现在以下几个方面: 

  (1)高温裂纹:在这里所说的高温裂纹是指与焊接有关的裂纹。高温裂纹可大致分为凝固裂纹、显微裂纹、HAZ(热影响区)的裂纹和再加热裂纹等。 

  (2)低温裂纹:在马氏体型316不锈钢扁管和部分具有马氏体组织的铁素体型316不锈钢扁管中有时会发生低温裂纹。由于其产生的主要原因是氢扩散、焊接接头的约束程度以及其中的硬化组织,所以解决方法主要是在焊接过程中减少氢的扩散,适宜地进行预热和焊后热处理以及减轻约束程度。 

  (3)焊接接头的韧性:在奥氏体型316不锈钢扁管中为减轻高温裂纹敏感性,在成分设计上通常使其中残存有5%—10%的铁素体。但这些铁素体的存在导致了低温韧性的下降。在双相316不锈钢扁管进行焊接时,焊接接头区域的奥氏体量减少而对韧性产生影响。另外随着其中铁素体的增加,其韧性值有显著下降的趋势。 

  已证实高纯铁素体型316不锈钢扁管的焊接接头的韧性显著下降的原因是由于混入碳、氮、氧的缘故。其中一些钢的焊接接头中的氧含量增加后生成了氧化物型夹杂,这些夹杂物成为裂纹发生源或裂纹传播的途径使得韧性下降。而有一些钢则是由于在保护气体中混入了空气,其中的氮含量增加在基体解理面{100}面上产生板条状Cr2N,基体变硬而使得韧性下降。

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