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为什么310S不锈钢管焊接时容易出现热裂纹现象

来源:至德钢业 日期:2018-04-06 02:03:51 人气:2425

 热裂纹在普通耐热不锈钢管焊接时是很少见的,但在焊接310S不锈钢管时就成了严重的问题。经过多年的试验研究发现,影响310S不锈钢管出现热裂纹倾向的因素主要有:焊接残余应力大,310S不锈钢管的结晶特点呈树枝状,使低熔点夹杂物和共晶体容易在焊缝中心区的晶粒边界聚集,尤其含硫、磷较高的钢材,产生热裂的倾向更大。实践证明,纯奥氏体单相组织焊缝的热裂倾向比双相组织大得多。铁素体能细化奥氏体组织,并打乱了树枝状结晶的方向性,从而增强了抗热裂的能力。铁素体形成元素铬、钛、钒、钼、钽等,都能细化晶粒,提高抗热裂能力。奥氏体形成元素的作用复杂些,如镍能与硫、硅、铌和硼等生成低熔点化合物,聚集在晶界增加了热裂倾向。镍是主要元素,所以只能限制其他有害元素。锰能与硫生成硫化锰,减少硫的有害作用,提高抗裂性。但钢中含铜时,不宜含锰过多,此时铜易集于晶界,形成低熔相,增加热裂倾向。碳对热裂有双重作用,当含碳小于0.2%时,随含碳量的增加会使热裂倾向增大,因为在晶界上使钛或铌等低熔相碳化物增多。当含碳增加至0.3%-0.5%时,反而能抑制热裂纹的产生,因为此时低熔相增多,填补了晶粒间的空隙,即起到医疗作用,降低了热裂倾向,尽管如此,在耐蚀钢中还是不宜增加含碳量,因为碳能大大降低耐蚀性,在高温下工作的310S不锈钢管可增加含碳量,例如HK-40,铌在双相钢中能防止裂纹,而在单相奥氏体钢中却能造成严重的热裂纹。其次是焊缝的形状,特别是根层焊道,间隙小时容易形成窄而厚的焊缝,且应力较大,容易开裂,加大间隙为焊条直径的1.2-1.5倍时,能焊出截面呈圆形的焊缝,应力较小,不易开裂。


 预防310S不锈钢管焊接出现热裂纹现象的措施有:合理设计接头的形式和焊缝的布置,注意焊接顺序,以减少接头刚度和焊接应力。控制焊缝的化学成分,保证在310S不锈钢中得到双相组织。向焊缝中加入钒、钛、铝等细化晶粒的元素,防止偏析和开裂,加入钼、钨等降低原子扩散能力的元素、减少热裂倾向。将有害成分限制在最低限度。采用低氢工艺,保持洁净。采用小规范焊接,即小电流、快速焊、直线运条,保持小线能量,改善焊缝散热条件,加快焊缝的冷却速度。控制层间温度不大于150℃。一般不预热,可向熔池中加冷焊丝,以加速冷却减少偏析,细化晶粒防止热裂。焊接310S不锈钢管时收弧要慢,填满弧坑。


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