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          厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產生

          發布時間:2022-05-20 點擊次數:343

          如今在工業領域上,厚壁不銹鋼管已經使用非常普遍了,但在生產過程中,會發現焊縫在熱處理后出現了裂紋的情況,這對使用性能造成了很大的影響,為何會出現厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產生的情況發生?

          厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產生.png 

          再熱裂紋的形成,簡單來說就是晶內由于強化強度很大而晶界強度較弱,在焊后熱處理時,應力松弛時的形變集中加在了晶界上,一旦晶界應變超出了晶界的強度極限時,會導致沿晶界開裂產生裂紋。這種裂紋多發生在奧氏體不銹鋼的焊接接頭中,特別是熱影響區的粗晶區。

           

          再熱裂紋形成的內因

          焊接時,熔合線附近的熱影響區被加熱到1200℃左右,尤其是厚壁不銹鋼管多次被加熱后,晶粒粗大,而在冷卻時強碳化物析出較慢,同樣在埋弧焊時,由于線能量較大,焊縫中間的晶粒也較粗大,在隨后的SR處理(480~680℃)過程中,碳化物在晶內彌散沉淀,從而強化了晶內(晶內熱強性好),使熱處理時,應力松弛時的應變集中加載在晶界上;晶粒粗大,使承載應變的晶界數銳減,同樣應變單位晶界應變量大大增加;另外,在焊后SR處理時,低熔點雜質及微量元素偏析于晶界,減弱了晶界的塑性,應變超過晶界的塑性極限就形成開裂。

          厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產生.png 

          再熱裂紋形成的外因

          外因的產生從焊接殘余應力和膨脹應力兩個部分來考慮。

           

          焊后消應力熱處理時,焊接殘余應力通過松弛蠕變變形得以降低,當材料的變形難以滿足這種變形要求時,就會產生裂紋。在焊接區,低熔點化合物、偏析及粗晶脆化區的存在,由于晶界強度、韌性不足,不能抵抗蠕變膨脹變形而產生裂紋失效。

           

          蠕變變形,實際上是一個受熱膨脹的過程,在這個過程中是產生膨脹拉應力,來抵消一部分焊接過程中產生的壓應力,當冷卻收縮時產生收縮力來抵消部分焊接過程中產生的拉應力,從而使應力峰值降低。因此,在焊接區內微缺陷氣孔、夾渣等應力集中區,當膨脹力與該區應力疊加后產生高峰值的拉應力,峰值大于材料的強度值時,原來維持不失效的平衡將被打破而產生裂紋。這些應力集中的區域應力分布的狀態很復雜,受厚度位置的不同而存在差異,受周圍是否有接管等拘束的不同而不同。比如,該種缺陷處于V型坡口焊接時的下部,這些缺陷受的是拉應力,處于上方時,受的是壓應力。這也是很多再熱裂紋多存在于焊接區的根部的原因。

          厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產生.png

          從再熱裂紋形成的內因和外因來分析,厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產生,為了防范裂紋的產生,要合理的選材,制定合理的焊接規范,控制殘余應力和進行焊后熱處理。


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