310S不銹鋼

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310S不銹鋼焊接常見缺陷

來源:至德鋼業 日期:2020-05-16 22:50:03 人氣:84

1.焊接接頭的熱裂紋

單相奧氏體組織的奧氏體310S不銹鋼焊接接頭易發生焊接熱裂紋,這種裂紋是在高溫狀態下形成的。常見的裂紋形式有弧坑裂紋、熱影響區裂紋、焊縫橫向和縱向裂紋。就裂紋的物理本質上講,有凝固裂紋、液化裂紋和高溫低塑性裂紋等多種。奧氏體310S不銹鋼易產生焊接接頭熱裂紋的主要原因有:

1)焊縫金屬凝固期間存在較大的拉應力,這是產生凝固裂紋的必要條件。由于奧氏體310S不銹鋼的熱導率小,線膨脹系數大,在焊接區降溫期焊接接頭必然要承受較大的拉應力,這也促成各種類熱裂紋的產生。

2)方向性強的焊縫柱狀晶組織,有利于有害雜質的偏析及晶間液態夾層的形成。

3)含鎳量高的合金對硫和磷形成易熔共晶更敏感,在某些鋼種硅和鈮等元素,也能形成易熔晶間層。

2. 焊接接頭的晶間腐蝕

奧氏體310S不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕發生的部位是在熱循環峰值溫度6001000℃的熱影響區,即離焊縫邊沿1.5~3mm之外的母材金屬上;也可發生在焊縫金屬上;另一種晶間腐蝕發生在焊縫的熔合線輪廓外側很狹窄的范圍內,像刃狀深入發展,故稱之為刀狀腐蝕,它是晶間腐蝕的一種特殊形式。

奧氏體310S不銹鋼長期加熱而導致晶間腐蝕的敏化溫度區為450850℃。由于奧氏體310S不銹鋼焊接接頭處在焊接快速連續加熱過程中,鉻碳化合物的形成過程必然會出現較大的過熱區,所以焊接接頭的敏化區位于熱循環峰值溫度8001000℃的部位。敏化的實質是,當處于該區段的金屬晶粒內部過飽和固溶的碳原子會逐步向晶粒邊緣擴散,與晶粒邊緣層的鉻原子結合而成碳化物(Cr,Fe)23 C 6,并沿晶界沉淀析出。由于鉻原子的擴散速率要比碳的擴散慢的多,來不及補足形成碳化物所消耗的鉻,于是晶粒邊緣層的鉻含量低于耐蝕所需鉻的極限含量(Cr<12%),于是導致晶粒邊緣貧鉻而喪失了耐腐蝕性能,在腐蝕介質中工作一段時問后就會出現晶間腐蝕。焊縫上的晶間腐蝕通常都只是在多道多層焊的情況下出現。前一道焊縫金屬受到后面焊道的熱影響而處于敏化溫度的區帶,可能出現晶間貧鉻而不耐腐蝕。為了減少或避免晶間腐蝕的傾向,應在鋼中盡量減少碳的含量,以不形成鉻的碳化物為準。

3. 焊接變形

在焊接過程中,焊件隨著時間(溫度)的改變而產生的變形和應力,我們稱之為焊接瞬時變形和瞬時應力。焊后,當焊件溫度降到室溫時,在焊件中殘留的變形與應力稱為焊接殘余變形和殘余應力。在焊接過程中,不均勻的加熱使得焊縫及其附近的溫度很高,而遠處大部分金屬不受熱,其溫度還是常溫。這樣,不受熱的冷金屬部分便阻礙了焊縫及近縫區金屬的膨脹和收縮。冷卻后,焊縫就產生了不同程度的收縮和內應力(縱向和橫向),再加上金屬內部晶粒組織的轉變所引起的體積變化,就造成了焊接結構的各種變形。這是產生焊接應力與變形的內在原因。另外,在現場施焊過程中,焊接件的空間結構存在相互拘束力,工裝夾具拆卸后產生的反向拘束力以及可能產生的氫致應力等是焊件產生變形的外在原因。

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