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厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產(chǎn)生

如今在工業(yè)領(lǐng)域上，厚壁不銹鋼管已經(jīng)使用非常普遍了，但在生產(chǎn)過程中，會發(fā)現(xiàn)焊縫在熱處理后出現(xiàn)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(xiàn)厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產(chǎn)生的情況發(fā)生？

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

再熱裂紋形成的內(nèi)因

焊接時，熔合線附近的熱影響區(qū)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(qiáng)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(nèi)彌散沉淀，從而強(qiáng)化了晶內(nèi)（晶內(nèi)熱強(qiáng)性好），使熱處理時，應(yīng)力松弛時的應(yīng)變集中加載在晶界上；晶粒粗大，使承載應(yīng)變的晶界數(shù)銳減，同樣應(yīng)變單位晶界應(yīng)變量大大增加；另外，在焊后SR處理時，低熔點(diǎn)雜質(zhì)及微量元素偏析于晶界，減弱了晶界的塑性，應(yīng)變超過晶界的塑性極限就形成開裂。

再熱裂紋形成的外因

外因的產(chǎn)生從焊接殘余應(yīng)力和膨脹應(yīng)力兩個部分來考慮。

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

蠕變變形，實(shí)際上是一個受熱膨脹的過程，在這個過程中是產(chǎn)生膨脹拉應(yīng)力，來抵消一部分焊接過程中產(chǎn)生的壓應(yīng)力，當(dāng)冷卻收縮時產(chǎn)生收縮力來抵消部分焊接過程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而使應(yīng)力峰值降低。因此，在焊接區(qū)內(nèi)微缺陷氣孔、夾渣等應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)膨脹力與該區(qū)應(yīng)力疊加后產(chǎn)生高峰值的拉應(yīng)力，峰值大于材料的強(qiáng)度值時，原來維持不失效的平衡將被打破而產(chǎn)生裂紋。這些應(yīng)力集中的區(qū)域應(yīng)力分布的狀態(tài)很復(fù)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(yīng)力，處于上方時，受的是壓應(yīng)力。這也是很多再熱裂紋多存在于焊接區(qū)的根部的原因。

從再熱裂紋形成的內(nèi)因和外因來分析，厚壁不銹鋼管焊接接頭再熱裂紋的產(chǎn)生，為了防范裂紋的產(chǎn)生，要合理的選材，制定合理的焊接規(guī)范，控制殘余應(yīng)力和進(jìn)行焊后熱處理。