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精密不锈钢管焊接热裂纹的种类与成因

发布时间:2022-03-14 点击次数:1235

由于精密不锈钢管其有着强力耐腐蚀、抗氧化与耐高温等优势,被广泛应用在机械构造、电子电器、化工环保等领域。因为不锈钢化学成分中存在非常多的合金元素、复杂的组织结构体系,这些都给焊接加工造成较大困难,尤其是精密不锈钢管焊接热裂纹问题更引人关注。

 精密不锈钢管焊接热裂纹的种类与成因.png

热裂纹一般有三种,在焊缝金属中生成的热裂纹也叫做凝固裂纹;在热影响区或多层焊道的再加热区形成的热裂纹叫做液化裂纹,这两种裂纹均为在液相和固相共存的高温区域,并在热应变的作用下形成的。第三种属于低塑性裂纹,此类裂纹产生的温度较低,其的出现和液相没有关系,一般是处在热影响区的粗晶区。


精密不锈钢管焊接的过程中,焊缝金属的凝固裂纹是一个较为关键的问题,凝固裂纹的敏感性与δ铁素体的含量是依存关系,铁素体含量在5%-20%范围内时,裂纹的敏感性低,单一的γ相或铁素体含量位于40%之上时,裂纹的敏感性也会明显升高。经过优化焊缝金属的化学成分与调整熔合比,可以将不锈钢焊管焊缝金属中的铁素体量控制于几个百分数范围内,如此能够防止形成凝固裂纹。

精密不锈钢管焊接热裂纹的种类与成因.jpg

在各个镍基合金中,由于镍625或718的脆性温度区间比哈斯特洛依X或C-276要大些,所以前者的凝固裂纹敏感性要稍微高点,这是由于它们均有着比较多的合金元素铌,铌元素是生成NbC、γ相(Ni3Nb)和Laves相的元素。使用这一化学成分的合金焊接时,在后的凝固区域内容易生成γ/NbC或γ/Laves相的共晶,此类共晶的熔点较低,所以容易形成凝固裂纹。除了Nb之外,碳与硅也是可以提高不锈钢精密管凝固裂纹敏感性的元素。此外当母材中有着未固溶的NbC时,在γ/NbC界面上会形成液化,伴随着晶界的液化也会产生液化裂纹。

 

总的来说,在精密不锈钢管中各类焊接热裂纹的形成除了和材料自身的合金成分及组织存在关系外,材料中的夹杂物与溶质元素例如磷、硫、Pb、Sn、Zn等也有着比较重要的作用,它们使得低熔点物质的产生,导致残留液相覆盖在晶界周围,在很小的热应变作用下就会产生开裂现象。


对于奥氏体-铁素体不锈钢焊缝来说,铁素体组织含量对凝固裂纹的敏感性有重要影响,而对于奥氏体不锈钢焊缝来讲,磷与硫的含量对其BTR也有着非常的影响,它的含量越低,热裂纹敏感性就越低。此外,在镍基耐热耐蚀合金的焊接中,铌、碳与硅等元素容易生成低熔点共晶,所以也会提高凝固裂纹敏感性,磷、硫等杂质在晶界的偏析也会导致热裂纹的终形成。

精密不锈钢管焊接热裂纹的种类与成因.png 

以上就是精密不锈钢管焊接热裂纹的种类与成因。焊接热裂纹分为凝固裂纹、液化裂纹、低塑性裂纹,而凝固裂纹是较为关键的;而热裂纹的形成与精密不锈钢管自身的合金成分、组织结构、夹杂物以及溶质元素都有关。

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