为什么310S不锈钢管焊接时容易出现热裂纹现象

 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。