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厚壁不锈钢管焊接接头再热裂纹的产生

发布时间:2022-05-20 点击次数:659

如今在工业领域上,厚壁不锈钢管已经使用非常普遍了,但在生产过程中,会发现焊缝在热处理后出现了裂纹的情况,这对使用性能造成了很大的影响,为何会出现厚壁不锈钢管焊接接头再热裂纹的产生的情况发生?

厚壁不锈钢管焊接接头再热裂纹的产生.png 

再热裂纹的形成,简单来说就是晶内由于强化强度很大而晶界强度较弱,在焊后热处理时,应力松弛时的形变集中加在了晶界上,一旦晶界应变超出了晶界的强度极限时,会导致沿晶界开裂产生裂纹。这种裂纹多发生在奥氏体不锈钢的焊接接头中,特别是热影响区的粗晶区。

 

再热裂纹形成的内因

焊接时,熔合线附近的热影响区被加热到1200℃左右,尤其是厚壁不锈钢管多次被加热后,晶粒粗大,而在冷却时强碳化物析出较慢,同样在埋弧焊时,由于线能量较大,焊缝中间的晶粒也较粗大,在随后的SR处理(480~680℃)过程中,碳化物在晶内弥散沉淀,从而强化了晶内(晶内热强性好),使热处理时,应力松弛时的应变集中加载在晶界上;晶粒粗大,使承载应变的晶界数锐减,同样应变单位晶界应变量大大增加;另外,在焊后SR处理时,低熔点杂质及微量元素偏析于晶界,减弱了晶界的塑性,应变超过晶界的塑性极限就形成开裂。

厚壁不锈钢管焊接接头再热裂纹的产生.png 

再热裂纹形成的外因

外因的产生从焊接残余应力和膨胀应力两个部分来考虑。

 

焊后消应力热处理时,焊接残余应力通过松弛蠕变变形得以降低,当材料的变形难以满足这种变形要求时,就会产生裂纹。在焊接区,低熔点化合物、偏析及粗晶脆化区的存在,由于晶界强度、韧性不足,不能抵抗蠕变膨胀变形而产生裂纹失效。

 

蠕变变形,实际上是一个受热膨胀的过程,在这个过程中是产生膨胀拉应力,来抵消一部分焊接过程中产生的压应力,当冷却收缩时产生收缩力来抵消部分焊接过程中产生的拉应力,从而使应力峰值降低。因此,在焊接区内微缺陷气孔、夹渣等应力集中区,当膨胀力与该区应力叠加后产生高峰值的拉应力,峰值大于材料的强度值时,原来维持不失效的平衡将被打破而产生裂纹。这些应力集中的区域应力分布的状态很复杂,受厚度位置的不同而存在差异,受周围是否有接管等拘束的不同而不同。比如,该种缺陷处于V型坡口焊接时的下部,这些缺陷受的是拉应力,处于上方时,受的是压应力。这也是很多再热裂纹多存在于焊接区的根部的原因。

厚壁不锈钢管焊接接头再热裂纹的产生.png

从再热裂纹形成的内因和外因来分析,厚壁不锈钢管焊接接头再热裂纹的产生,为了防范裂纹的产生,要合理的选材,制定合理的焊接规范,控制残余应力和进行焊后热处理。


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