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不锈钢管在焊接加工时,有时在焊缝区会产生裂纹,依其形成的时间与温度,主要有冷裂纹、热裂纹与再热裂纹三种形式;依据形成部位可以分成纵裂纹、横裂纹、焊根裂纹、弧坑裂纹、熔合线裂纹及热影响区裂纹等。这种缺陷对于焊接结构来说是最危险的,不但容易使不锈钢管报废,可能还会造成严重的事故。
在焊接过程中,焊缝与热影响区的不锈钢材料冷却到固相线附近的高温区间形成的焊接裂纹叫做热裂纹,其危险性很高。
形成原因主要是熔池金属中的低熔点共晶物和杂质在结晶过程中,产生严重的晶内与晶间偏析,同时在焊接应力作用下,沿着晶界被拉开,生成热裂纹。热裂纹通常发生在奥氏体不锈钢、镍合金与铝合金中。
解决方案是要严格地控制不锈钢管与焊材中的硫、磷等有害杂质的含量,减小热裂纹的敏感性;或者调节焊缝金属的化学成分,优化焊缝组织,细化晶粒,增强塑性,降低偏析程度;还可使用碱性焊接材料,减小焊缝中杂质的含量,优化偏析程度;选择适合的焊接工艺参数,恰当的增强焊缝成形系数,使用多层多道排焊法;断弧时使用和母材相同的引出板,或逐渐灭弧,并填满弧坑,防止在弧坑处形成热裂纹。
冷裂纹指的是不锈钢管的焊接接头冷却到较低温度下时形成裂纹。这种缺陷有可能在焊后立即出现,也有可能过几小时才出现,所以也叫延迟裂纹,其普遍性高,危险性也更大。
形成原因主要有三个,分别是马氏体转变而形成的淬硬组织、拘束度大而形成的焊接残余应力与残存在焊缝中的氢。
解决方案是使用低氢型焊接材料;在焊前清除焊件上的油污、水分,降低焊缝中氢的含量;选择合适的焊接工艺参数与热输入来降低焊缝的淬硬倾向;焊后要马上做消氢处理,使氢从焊接接头中逸出;对于淬硬倾向高的不锈钢焊接管,焊前预热、焊后及时进行热处理,改善接头的组织和性能。
在焊接后,不锈钢管在相应温度范围内再次加热而形成的裂纹就叫做再热裂纹。
其形成原因是再热裂纹通常产生在含钒、铬、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、珠光体耐热钢及不锈钢中,承受一次焊接热循环后,再加热至敏感区域而形成。裂纹多数起源于焊接热影响区的粗晶区。再热裂纹多数形成在不锈钢焊接管与应力集中处,多层焊时有时也会形成再热裂纹。
解决方案是在满足设计要求的前提下,选择较低强度的焊接材料,使得焊缝强度弱于母材,应力在焊缝中松弛,防止热影响区形成裂纹;尽可能降低焊接残余应力与应力集中;控制焊管焊接热输入,合理地选择预热和热处理温度,尽量的避开敏感区。
裂纹的危险程度非常高,尤其会严重影响不锈钢管产品的实际应用与成品率,所以这种缺陷一定要尽可能避免,产生之后也要做相应弥补,如果弥补不了,不可参与实际应用。
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