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精密不銹鋼管焊接熱裂紋的種類與成因

由于精密不銹鋼管其有著強(qiáng)力耐腐蝕、抗氧化與耐高溫等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在機(jī)械構(gòu)造、電子電器、化工環(huán)保等領(lǐng)域。因為不銹鋼化學(xué)成分中存在非常多的合金元素、復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)體系，這些都給焊接加工造成較大困難，尤其是精密不銹鋼管焊接熱裂紋問題更引人關(guān)注。

熱裂紋一般有三種，在焊縫金屬中生成的熱裂紋也叫做凝固裂紋；在熱影響區(qū)或多層焊道的再加熱區(qū)形成的熱裂紋叫做液化裂紋，這兩種裂紋均為在液相和固相共存的高溫區(qū)域，并在熱應(yīng)變的作用下形成的。第三種屬于低塑性裂紋，此類裂紋產(chǎn)生的溫度較低，其的出現(xiàn)和液相沒有關(guān)系，一般是處在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。

在精密不銹鋼管焊接的過程中，焊縫金屬的凝固裂紋是一個較為關(guān)鍵的問題，凝固裂紋的敏感性與δ鐵素體的含量是依存關(guān)系，鐵素體含量在5%-20%范圍內(nèi)時，裂紋的敏感性低，單一的γ相或鐵素體含量位于40%之上時，裂紋的敏感性也會明顯升高。經(jīng)過優(yōu)化焊縫金屬的化學(xué)成分與調(diào)整熔合比，可以將不銹鋼焊管焊縫金屬中的鐵素體量控制于幾個百分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，如此能夠防止形成凝固裂紋。

在各個鎳基合金中，由于鎳625或718的脆性溫度區(qū)間比哈斯特洛依X或C-276要大些，所以前者的凝固裂紋敏感性要稍微高點，這是由于它們均有著比較多的合金元素鈮，鈮元素是生成NbC、γ相(Ni3Nb)和Laves相的元素。使用這一化學(xué)成分的合金焊接時，在后的凝固區(qū)域內(nèi)容易生成γ/NbC或γ/Laves相的共晶，此類共晶的熔點較低，所以容易形成凝固裂紋。除了Nb之外，碳與硅也是可以提高不銹鋼精密管凝固裂紋敏感性的元素。此外當(dāng)母材中有著未固溶的NbC時，在γ/NbC界面上會形成液化，伴隨著晶界的液化也會產(chǎn)生液化裂紋。

總的來說，在精密不銹鋼管中各類焊接熱裂紋的形成除了和材料自身的合金成分及組織存在關(guān)系外，材料中的夾雜物與溶質(zhì)元素例如磷、硫、Pb、Sn、Zn等也有著比較重要的作用，它們使得低熔點物質(zhì)的產(chǎn)生，導(dǎo)致殘留液相覆蓋在晶界周圍，在很小的熱應(yīng)變作用下就會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

對于奧氏體-鐵素體不銹鋼焊縫來說，鐵素體組織含量對凝固裂紋的敏感性有重要影響，而對于奧氏體不銹鋼焊縫來講，磷與硫的含量對其BTR也有著非常的影響，它的含量越低，熱裂紋敏感性就越低。此外，在鎳基耐熱耐蝕合金的焊接中，鈮、碳與硅等元素容易生成低熔點共晶，所以也會提高凝固裂紋敏感性，磷、硫等雜質(zhì)在晶界的偏析也會導(dǎo)致熱裂紋的終形成。

以上就是精密不銹鋼管焊接熱裂紋的種類與成因。焊接熱裂紋分為凝固裂紋、液化裂紋、低塑性裂紋，而凝固裂紋是較為關(guān)鍵的；而熱裂紋的形成與精密不銹鋼管自身的合金成分、組織結(jié)構(gòu)、夾雜物以及溶質(zhì)元素都有關(guān)。