
裂紋是焊接結構中最危險的一種缺陷,不但會使產品報廢,甚至可能引起嚴重的事故。不銹鋼焊管裂紋按其產生的溫度和時間的不同可分為冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋;按其產生的部位不同可分為縱裂紋、橫裂紋、焊根裂紋、弧坑裂紋、熔合線裂紋及熱影響區裂紋等。
一、熱裂紋
焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區間所產生的焊接裂紋稱為熱裂紋。它是一種不允許存在的危險焊接缺陷。根據焊管熱裂紋產生的機理、溫度區間和形態,熱裂紋又可分成結晶裂紋、高溫液化裂紋和高溫低塑性裂紋。
產生原因:主要是熔池金屬中的低熔點共晶物和雜質在結晶過程中,形成嚴重的晶內和晶間偏析,同時在焊接應力作用下.沿著晶界被拉開,形成熱裂紋。熱裂紋一般多發生在奧氏體不銹鋼、鎳合金和鋁合金中。低碳鋼焊接時一般不易產生熱裂紋,但隨著鋼的含碳量增高,熱裂傾向也增大。
防止措施:嚴格地控制不銹鋼焊接管及焊接材料的硫、磷等有害雜質的含量,降低熱裂紋的敏感性;調節焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織,細化晶粒,提高塑性,減少或分散偏析程度;采用堿性焊接材料,降低焊縫中雜質的含量,改善偏析程度;選擇合適的焊接工藝參數,適當地提高焊縫成形系數,采用多層多道排焊法;斷弧時采用與母材相同的引出板,或逐漸滅弧,并填滿弧坑,避免在弧坑處產生熱裂紋。
二、冷裂紋
焊接接頭冷卻到較低溫度下(對于鋼來說在M。溫度以下)產生的裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋可在焊后立即出現,也有可能經過一段時間(幾小時、幾天甚至更長時間)才出現,這種裂紋又稱延遲裂紋,它是冷裂紋中比較普遍的一種形態,具有更大的危險性。
產生原因:馬氏體轉變而形成的淬硬組織、拘束度大而形成的焊接殘余應力和殘留在焊縫中的氫是產生冷裂紋的三大要素。
防止措施:選用低氫型焊接材料,使用前嚴格按照說明書的規定進行烘焙;焊前清除焊件上的油污、水分,減少焊縫中氫的含量;選擇合理的焊接工藝參數和熱輸入,減少焊縫的淬硬傾向;焊后立即進行消氫處理,使氫從焊接接頭中逸出;對于淬硬傾向高的不銹鋼焊接管,焊前預熱、焊后及時進行熱處理,改善接頭的組織和性能;采用降低焊接應力的各種工藝措施。
三、再熱裂紋
焊后,不銹鋼焊接管在一定溫度范圍內再次加熱(消除應力熱處理或其他加熱過程)而產生的裂紋叫做再熱裂紋。
產生原因:再熱裂紋一般發生在含釩、鉻、鉬、硼等合金元素的低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼及不銹鋼中,經受一次焊接熱循環后,再加熱到敏感區域(550~ 650℃)而產生的。裂紋大多起源于焊接熱影響區的粗晶區。再熱裂紋大多數產生于不銹鋼焊接管和應力集中處,多層焊時有時也會產生再熱裂紋。
防止措施:在滿足設計要求的前提下,選擇低強度的焊接材料,使焊縫強度低于母材,應力在焊縫中松弛,避免熱影響區產生裂紋;盡量減少焊接殘余應力和應力集中;控制焊管焊接熱輸入,合理地選擇預熱和熱處理溫度,盡可能地避開敏感區。
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