奥氏体不锈钢焊接裂纹原因分析
TP347H奥氏体不锈钢锅炉管开裂原因分析
TP347H 奥氏体不锈钢锅炉管开裂原因分析郑坊平，张红军，高磊，刘森(西安热工研究院有限公司，陕西西安710032)摘要：通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、硬度试验、断口分析及能谱分析等方法，对某电厂超临界锅炉末级再热器奥氏体不锈钢管的开裂原因进行了分析。
结果表明：TP347H异径管的横向开裂是在材质处于敏化状态、管子晶界受损的条件下，应力集中薄弱部位受轴向工作应力、弯矩和一定的焊接残余应力，发生了由外壁向内壁扩展的沿晶应力腐蚀开裂。
关键词：奥氏体不锈钢；材质敏化；沿晶应力腐蚀；横向开裂中图分类号：TG142.71；TG115.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3814(2014)21-0225-04 Cracking Cause Analysis for TP347H Austenitic Stainless Steel Boiler TubeZHENG Fangping，ZHANG Hongjun，GAO Lei，L IU Shen(Thermal Power Research Institute, Xi'an 710032, China)Ab st r act：B y visual testing,chem ical com position analysis,m etallographic exam ination,hardness testing,fracture analysis and energy spectrum analysis,the cracking causes for austenitic stainless steel of finishing reheater in supercritical boiler were analyzed.The results show that the transverse crack of TP347H reducer is intergranular stress corrosion cracking, which is from outside wall into inside wall,when the m aterial is in the sensitized state and the tube grain boundary dam ages, and the stress concentration part has the axial working stress,bending m om ent and welding residual stress.Key w ords：austenitic s tainless s teel; m aterial s ensitization; i ntergranular s tress c orrosion; t ransverse c racking某电厂1台锅炉系SG-2141/25.4-M978型、一次中间再热、四角切圆燃烧的660MW超临界压力直流锅炉。
奥氏体不锈钢管道焊缝裂纹产生原因分析[1]
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母材化学成分 & 质量分数 #
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摘要 ) 国内某电站在建造过程中 ! 部分奥氏体不锈钢厚壁管在焊接后进行 D5 检验时发现焊缝存在大量裂纹 $ 经分析研究 ! 认为裂纹的 产生原因与焊缝熔敷金属中 % 铁素体含量偏低 % D ! -< 含量偏高 % 焊接应力大等因素有关 $ 为 此 对 焊 缝 产 生 裂 纹 的 原 因 进 行 了 分 析 ! 为 不锈钢厚壁管的焊接积累了经验 $ 关键词 ) 奥氏体不锈钢 * 厚壁管 * 焊缝裂纹 * 原因分析 中图分类号 ) 57%0I9" 文献标识码 ) N
焊条采用锦州锦泰焊条厂生产的不锈钢焊条! 型号为
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奥氏体不锈钢304焊接性评定实验报告
奥氏体不锈钢304焊接性评定试验报告奥氏体不锈钢304具有非常好的塑性和韧性,这决定了它具有良好的弯折、卷曲和冲压成型性，因而便于制成各种形状的构件、容器或管道；奥氏体型不锈钢304的耐腐蚀性能特别优良，是它获得最为广泛应用的根本原因。
也正是这样，在评价焊接质量时必然特别强调焊接接头的开裂倾向、焊接缺陷敏感性和耐晶间腐蚀等的能力。
本报告结合奥氏体不锈钢304的焊接特点，进行了手工钨极氩弧焊评定性试验，现就试验结果作一介绍一、奥氏体不锈钢的焊接特点：奥氏体不锈钢韧性、塑性好，焊接时不会发生淬火硬化，尽管其线膨胀系数比碳钢大得多，焊接过程中的弹塑性应力应变量很大，却极少出现冷裂纹；尽管有很强的加工硬化能力，由于焊接接头不存在淬火硬化区，所以，即使受焊接热影响而软化的区域，其抗拉强度仍然不低。
304钢的热胀冷缩特别大所带来的焊接性的问题，主要有两个：一是焊接热裂纹，这与奥氏体不锈钢的晶界特性和对某些微量杂质如硫、磷等敏感有关；二是焊接变形大。
1、焊接接头的热裂纹及其对策1.1焊接接头产生热裂纹的原因单相奥氏体组织的奥氏体型不锈钢焊接接头易发生焊接热裂纹，这种裂纹是在高温状态下形成的。
常见的裂纹形式有弧坑裂纹、热影响区裂纹、焊缝横向和纵向裂纹。
就裂纹的物理本质上讲，有凝固裂纹、液化裂纹和高温低塑性裂纹等多种。
奥氏体型不锈钢易产生焊接接头热裂纹的主要原因有以下几点：1）焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的必要条件。
由于奥氏体型不锈钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接区降温（收缩）期焊接接头必然要承受较大的拉应力，这也促成各种类型热裂纹的产生。
2）方向性强的焊缝柱状晶组织的存在，有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成。
3）奥氏体不锈钢的品种多，母材及焊缝的合金组成比较复杂。
含镍量高的合金对硫和磷形成易熔共晶更为敏感，在某些钢中硅和铌等元素，也能形成有害的易熔晶间层。
1.2避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径。
347H奥氏体不锈钢的焊接热裂纹和再热裂纹
第４７卷第３期化工设备与管道Ｖ０１．４７Ｎｏ＿３２０１０年６月ＰＲＯＣＥＳＳＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧＪｕＩＩ．２０１０·材料与防腐·３４７Ｈ奥氏体不锈钢的焊接热裂纹和再热裂纹戴真全（中国石化集团上海工程有限公司，上海２００１２０）摘要：结合一个工程实例，对３４７Ｈ奥氏体不锈钢的焊接热裂纹和再热裂纹的表观现象、产生原因等进行了探讨，进而提出了防止焊接热裂纹和再热裂纹发生的措施。
关键词：３４７Ｈ奥氏体不锈钢；焊接；热裂纹；再热裂纹；防止措施中图分类号：ＴＱ０５０．４＋１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３２８１（２０１０）０３－００５４－０５ＨｅａｔＣｒａｃｋａｎｄＲｅｈｅａｔＣｒａｃｋｉｎＷｅｌｄｉｎＡｕｓｔｅｎｉｔｉｃＳｔｅｅｌ３４７ＨＤＡＩＺｈｅｎ－ｑｕａｎ（ＳＩＮＯＰＥＣＳｈａｎｇｈａｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，ｌ＿ｇｌ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈａｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｈｅａｔｃｒａｃｋａｎｄｒｅｈｅａｔｃｒａｃｋａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎ３４７Ｈａｕｓｔｅｎｉｔｉｅｓｔｅｅｌａｎｄｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｔｈｅｈｅａｔａｎｄｒｅｈｅａｔｃｒａｃｋｓＯｃｃｕｒｒｅｄｉｎｗｅｌｄｉｎｇｗｅｒｅ，ｔｈｅｎ，ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３４７Ｈａｕｓｔｅｎｉｔｉｅｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｉｎｇ；ｈｅａｔｃｒａｃｋ；ｒｅｈｅａｔｃｒａｃｋ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ３００系列奥氏体不锈钢在工程上的应用十分普（１）钢管使用条件：操作压力约２０．０ＭＰａ，操遍，主要用作耐高温、耐低温、耐腐蚀材料等。
一般作温度约５００℃，介质为氢气和硫化氢。
奥氏体不锈钢的结晶裂纹
奥氏体不锈钢的结晶裂纹
1.热膨胀系数大：奥氏体不锈钢的线膨胀系数相对较大，因此在焊接快速加热和冷却过程中，焊缝区域会经历显著的体积变化和收缩变形，导致较大的拉伸应力。
2.导热性差：奥氏体不锈钢的导热性能较差，使得热量分布不均匀，造成局部温度梯度高，加剧了焊接应力的形成。
3.液-固相线距离大：奥氏体不锈钢的液相线与固相线之间的温差较大，这延长了结晶时间，并且易于产生枝晶偏析，其中杂质和合金元素可能集中于晶界，降低该区域的韧性，增加开裂倾向。
4.成分影响：如碳、硫、磷等元素含量较高时，在焊缝中可能形成低熔点共晶物，这些相在冷却过程中优先凝固并产生应力集中，从而引发裂纹。
5.冶金因素：焊缝金属中的合金元素分配不均或未能得到适当的控制，例如铬贫化区的形成，可能导致晶间腐蚀和力学性能下降，增加裂纹敏感性。
为了防止奥氏体不锈钢焊接过程中的结晶裂纹，可以采取以下措施：
-选择合适的焊接材料和填充金属，确保其具有良好的抗裂纹性能。
-控制焊接工艺参数，比如电流、电压、焊接速度以及预热和后热处理温度，以减小焊接热输入和优化冷却速率。
-使用含有适量稳定化元素（如铌、钛）的合金来减少有害相的形成和改善焊缝组织性能。
-对关键部位进行焊前清理，避免油污、水分或其他污染物影响焊接质量。
-根据需要设计合理的接头形式和坡口尺寸，以分散焊接应力。
石化装置奥氏体不锈钢焊接裂纹原因分析
２． 防止 同类 裂 纹 的产 生 ，应 为
严 格 控 制 奥 氏体 不锈 钢 中其 组 织 晶
冷 却 凝 固过 程 中极 易产 生 高 温 液 化 裂纹 ；同时 晶粒异 常粗大 ， 会导致 该 区域 塑性 降 低 ，从 而极 易 在 应 力 作
② 裂 纹尖端
粒 大小 。 于锻 件而 言 ， 对 主要 在于两
析 可 以看 出 ，大小 头侧 热 影 响 区 奥 氏体 组 织 晶 粒 的异 常 粗 大 ，是 导 致 焊 接 裂纹 产生 的直 接 原 因 。 对 于奥 氏体不锈钢 锻件 而言 ，
奥 氏体 组 织 晶粒 大 小 主 要 取 决 于始
氏体 不锈 钢 锻 件 进行 全面 普 查 ，对 其焊缝 进行 １０ ０ ％渗透 检测 ，发现 缺
陷 的管 件 及 时 进 行 更换 ；对 于 奥 氏 体 不锈 钢 材 料 部件 的入 厂 验 收 ，应 严 格 按 照 相 关标 准 技 术 要 求 进 行 ，
接 头腐 蚀 和 时效 脆 化 ；而焊 接裂 纹
的产 生 按 其 裂纹 生 成 的 原 因 又可 分
为 ： 晶裂 纹 、 结 高温 液化 裂纹和 高温 脆性 裂 纹 。熔 融 的熔 敷 金属 在 凝 固 结 晶过 程 中 ，当残 留在凝 固 晶粒 问 的液 体 薄 膜被 收 缩 应 力 拉开 而又 不
的环 节 。
隔 天进 行 渗 透 检 测 ，结 果 发 现 在 大 小 头 侧 热 影 响 区再 次发 生 裂 纹 ，因
此可 以排 除 裂 纹是 由于 焊 接 因素 导
致 。根据宏 观检 验 ， 纹平行 于熔 合 裂
线 ，距 离熔 合线 约 ０ ５ ｍ ，位 于大 ．ｒ ａ
结 论和 建议
奥氏体不锈钢开裂原因
奥氏体不锈钢开裂原因奥氏体不锈钢是一种重要的材料，具有优良的耐腐蚀性和机械性能。
然而，有时奥氏体不锈钢在使用过程中会出现开裂现象，这给工程和制造业带来了一定的困扰。
那么，奥氏体不锈钢开裂的原因是什么呢？奥氏体不锈钢开裂的原因可以归结为两类：热裂和冷裂。
热裂是指在高温环境下发生的裂纹，而冷裂是指在低温环境下发生的裂纹。
热裂是奥氏体不锈钢开裂中比较常见的一种情况。
热裂主要是由于奥氏体不锈钢在高温下发生了应力腐蚀开裂。
当奥氏体不锈钢在高温环境中，如焊接过程中，受到了外界应力的作用，同时与环境中的腐蚀介质相互作用，就会导致材料内部产生应力集中，从而引发开裂。
这种裂纹往往呈现出沿晶裂纹的形式，即沿着晶界或晶内裂纹的方向延伸。
而冷裂则是在低温环境下发生的开裂现象。
冷裂主要是由于奥氏体不锈钢在冷却过程中发生了冷脆开裂。
当奥氏体不锈钢在高温状态下，经历了快速冷却的过程，就会导致晶粒细化和残余应力的产生，从而引发冷脆开裂。
这种裂纹一般呈现出沿晶裂纹或穿晶裂纹的形式，即沿晶界或晶内的裂纹延伸。
除了温度的影响，奥氏体不锈钢开裂还与多种因素有关。
其中，合金元素的含量是影响开裂的重要因素之一。
例如，过高的碳含量会导致奥氏体不锈钢在焊接过程中发生热裂。
此外，硫、磷等杂质元素的含量也会对开裂敏感度产生影响。
此外，焊接过程中的应力集中、焊接接头设计不合理等因素也会导致奥氏体不锈钢开裂。
针对奥氏体不锈钢开裂问题，可以采取一些措施进行预防和解决。
首先，在设计阶段就需要充分考虑材料的特性和使用环境，避免出现应力集中的情况。
其次，在焊接过程中，需要采取适当的预热和后热处理措施，以减少残余应力的产生。
此外，选择合适的焊接工艺和填充材料，也能够有效地降低奥氏体不锈钢开裂的风险。
奥氏体不锈钢开裂是由于高温或低温环境下的应力和腐蚀作用引发的。
在工程和制造业中，我们需要充分理解开裂的原因，并采取相应的措施，以确保奥氏体不锈钢的使用安全和可靠性。
奥氏体不锈钢结晶裂纹
奥氏体不锈钢结晶裂纹一、奥氏体不锈钢的特性奥氏体不锈钢是含有至少50%的铁和铬的合金，并通常还含有一定量的镍、锰、硅等元素。
奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能、高强度和耐磨损性能，广泛应用于化工、医疗、建筑等领域。
奥氏体不锈钢的主要特点包括：1. 耐腐蚀性能好，能够抵抗大多数化学物质的侵蚀；2. 抗氧化性能好，不易生锈；3. 加工性能好，易于切削、锻造和焊接。
二、结晶裂纹的形成原因结晶裂纹是指在奥氏体不锈钢的焊接、冷加工等过程中，因晶粒形成异常或应力集中而导致的裂纹。
结晶裂纹的形成原因主要包括以下几点：1. 晶粒粗化：奥氏体不锈钢在焊接或冷加工时，晶粒受到过高温度或过大应力的影响，导致晶粒粗化，容易形成晶粒界裂纹。
2. 应力集中：奥氏体不锈钢在焊接或冷加工过程中，由于焊接速度不均匀、焊接电流过大或应力非均匀等原因，会使应力在局部区域集中，从而产生应力集中裂纹。
3. 化学成分不均匀：奥氏体不锈钢中的铬、镍等合金元素含量不均匀或超过规定量，会使晶界区域发生脆性相形成，容易引起结晶裂纹。
三、预防结晶裂纹的措施为有效预防奥氏体不锈钢的结晶裂纹问题，我们可以采取以下措施：1. 选择合适的焊接工艺：在焊接奥氏体不锈钢时，应选择合适的焊接工艺和焊接参数，控制好焊接速度和焊接电流，避免过高温度和应力集中。
2. 控制晶粒长大：在焊接或冷加工过程中，应尽量控制好温度和应力，防止晶粒过大或不规则生长，减少晶界裂纹的形成。
3. 控制化学成分：在奥氏体不锈钢的生产和加工过程中，应严格控制合金元素的含量和均匀性，避免出现脆性相形成，降低结晶裂纹的风险。
4. 进行热处理：对于已经出现结晶裂纹的奥氏体不锈钢，可以通过热处理的方式进行修复，提高材料的结晶强度和韧性。
总之，奥氏体不锈钢是一种重要的建筑材料，但在使用过程中可能出现结晶裂纹等问题。
为了有效预防结晶裂纹的发生，我们应该选择合适的工艺，控制好温度和应力，严格控制化学成分等方面，保证奥氏体不锈钢的质量和安全性。
奥氏体不锈钢焊接热裂纹的成因及防止对策
奥氏体不锈钢焊接热裂纹的成因及防止对策摘要：奥氏体不锈钢热裂纹的产生主要是由于焊剂熔池中的冶金效应和内外部拉应力共同作用的结果。
母材和焊材的化学成分将影响焊接熔池中的冶金效果，焊接工艺措施是确保减小拉应力产生的有效手段。
为了有效地防止奥氏体不锈钢焊接热裂纹的产生，主要从两个方面入手，首先控制化学成分，采用低C、低S、低P、加入稳定化元素的母材和焊材；其次采用合理的焊接工艺措施，尤其将焊接线能量控制在较低水平，防止产生大的内应力。
本文对0Cr25Ni20不锈钢的焊接热裂纹产生的原因进行分析，目的是保证该种不锈钢的焊接实用性，防止产生焊接裂纹。
从焊接热裂纹的成因角度出发，采取热裂纹防止措施，保证0Cr25Ni20不锈钢的焊接质量。
关键词：奥氏体不锈钢；焊接；热裂纹；防止对策不锈钢的种类按照其化学成分和组织结构的不同，可以分为以铬为主加元素的铁素体不锈钢和马氏体不锈钢，从理论上讲，与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比，铬镍奥氏体不锈钢的焊接性被认为是较好的，但这并不意味着在所有的情况下该钢的焊接质量都能达到较高的使用要求。
在役的奥氏体不锈钢焊接结构中，焊接接头出现热裂纹等问题案例时有发生，不仅影响了结构的正常使用和安全性，还给企业造成经济损失。
一、概述不锈钢药芯焊丝因其具有工艺性能优良、力学性能稳定等特点，国外近年来广泛应用于石化、压力容器、造船、钢结构和工程机械等行业。
我国处于不锈钢应用的高速增长期，不锈钢焊材的用量也随之迅猛增长。
采用不锈钢药芯焊丝来焊接是近二三十年来的事，在研发不锈钢药芯焊丝的过程中也面临着诸多问题。
其中一个不可避免的问题就是奥氏体不锈钢焊接过程中的热裂纹。
焊接热裂纹不仅给生产带来许多困难，还可能带来一些事故，危害甚大。
热裂纹是在焊接时高温产生的，故称热裂纹（hotcracking），热裂纹是由冶金因素和力学因素相互作用形成的。
二、奥氏体不锈钢焊接热裂纹产生因素1、焊接结晶裂纹具有高温沿晶断裂的性质。
焊工职业资格培训-奥氏体不锈钢焊接
4)不锈钢焊后热处理。奥氏体不锈钢制压力容器焊 接时，
焊接残余应力的焊后热处理。
5)采用适当的焊后处理。为增加奥氏体不锈钢 的耐蚀性．
处理。处理的方法有抛光和钝化。一般不进行消除 焊后应进行表面
钝化处理的流程为：表面清理和修补——酸洗— —水洗和中和——钝化——水洗和吹干。
知识点8、奥氏体不锈钢焊条 电弧焊焊接电流选择
2)选用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体和少 量铁素体的双相组织，以细化晶粒，打乱柱状晶方 向，减少偏析严重程度。
3)选用碱性焊条和焊剂，以降低焊缝中的杂质含 量，改善偏析程度。
4)控制焊接电流和电弧电压大小，适当提高焊缝成 形系数；采用多层多道焊，避免中心线偏析，可防 止中心线裂纹。
5)采用小热输入，小电流快速不摆动焊，可减少 焊接应力。
重点内容：奥氏体不锈钢焊接时容易热裂纹，产 生热裂纹的原因之一是：单相奥氏体焊缝易形成 方向性的柱状晶组织知识点5、奥氏体不锈钢焊 接时防止热裂纹的措施
重点内容：奥氏体不锈钢焊接时容易热裂纹，防止 热裂纹的措施为：
1)严格限制焊缝中硫、磷等杂质元素的质量分数， 以减少低熔点共晶杂质。
重点内容：奥氏体不锈钢塑性和韧性很好，具有 良好的焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的焊 接工艺措施。如果焊接材料选用不当或焊接工艺 不合理时，会降低焊接接头抗晶问腐蚀能力和产 生热裂纹等。
1)焊接接头的抗腐蚀性：奥氏体不锈钢焊接容 易造成降低焊接接头抗晶问腐蚀和应力腐蚀能力。
2)热裂纹。
3)焊接接头的脆化。常见的脆化包括475％脆化、 盯相脆化和熔合线脆化。
锈钢焊缝金属双相组织中铁素体的质量分数 控制在3％。8％(5％左右)。
知识点7、奥氏体不锈钢焊 接工艺特点
冬季焊接316L不锈钢如何防止晶间腐蚀和热裂纹
冬季焊接316L不锈钢如何防止晶间腐蚀和热裂纹摘要：针对不锈钢材料特别是316L不锈钢材料在焊接时易出现的问题进行分析，并提出预防措施，以提高316L不锈钢的焊接质量，延长设备使用寿命。
关键词：316L不锈钢；晶间腐蚀；热裂纹σ相脆化区：316L是一种进口不锈钢材料，其成分与国内的00Cr17Ni14Mo2相当，属超低碳含钼不锈钢，W（C）max≤0.03%，耐腐蚀性能优于304不锈钢，尤其具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，银光聚银公司TDI厂400单元装置的部分设备和管线就采用了这种材料，该材料在焊接过程中最容易产生的缺陷就是晶间腐蚀和热裂纹。
一、316L不锈钢产生晶间腐蚀的原因分析（1）晶间腐蚀的概念：在腐蚀介质作用下，起源于金属表面的晶界，沿晶粒边界深入金属内部，产生在晶粒之间的一种腐蚀，称为晶间腐蚀。
晶间腐蚀导致晶粒间的结合力丧失，强度几乎完全消失，受到应力作用时，即会沿晶界断裂，是不锈钢最危险的一种破坏形式。
（2）产生晶间腐蚀的原因是不锈钢316L焊缝晶粒边界的铬的质量分数降至12%以下，在晶间形成了质量分数小于12%的贫铬区，因此晶间在腐蚀介质作用下发生了腐蚀。
产生晶间贫铬的原因是奥氏体不锈钢加热到450-850℃温度范围时，晶粒中过饱和固溶的碳（碳在奥氏体中的溶解度约为0.02%-0.03%）向晶粒边界扩散比铬的扩散速度快，扩散到晶界的碳与晶界的铬化合，形成了Cr23C6，使晶界铬的质量分数大大减小，变成铬的质量分数小于12%的贫铬区。
（3）σ相析出引起的晶间腐蚀奥氏体不锈钢的焊接热影响区可以分为过热区，σ相脆化区，和敏化区三个区域。
铁素体不锈钢的焊接热影响区可分为过热区，σ相脆化区和475℃脆性区三个区域。
σ相脆化区，敏化区和475℃脆性区只是在一定的焊接热循环条件下才会出现。
316L不锈钢在400-500℃之间停留时间过长，晶界会析出σ相，试验证明，在65%的沸腾硝酸中可发现σ相的析出引起的晶间腐蚀。
奥氏体型不锈钢焊接特点
奥氏体型不锈钢焊接特点
·奥氏体型不锈钢具有非常好的塑性和韧性，，因此焊接过程中弹塑性应力·应变量很大，却极少出现冷裂纹。
·该类钢的热膨胀冷缩特别大，所带来的焊接性问题主要有两个： 1·焊接热裂纹的问题，焊接接头产生热裂纹的原因：单相奥氏体组织在高温状态下形成的，焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力（材料本身热导率小，线膨胀系数大所导致）；晶间组织裂纹（几种合金元素形成易熔共结晶组织结构所导致）
常见的裂纹形式有弧坑裂纹；热影响区域裂纹；焊缝横向裂纹；
焊缝纵向裂纹。
2·焊接形变大的问题：
焊接过程中如需多层焊时，要等前一层焊缝冷却后再进行下一层的焊接，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热产生较大的形变和层间裂纹。
·晶间腐蚀的种类：
焊缝自身腐蚀和焊缝热影响区域腐蚀（焊缝边沿1.5—3.0mm以外的母材金属上）焊缝晶间如存在刀状腐蚀，腐蚀深度达到一定程度后会发展成裂纹。
·防止焊接接头晶间腐蚀的措施：
1·采用合适的焊接电流，尽量采用窄焊缝，多层焊时等焊缝冷却后再进行下一层焊接。
2·氩弧焊焊进行打底焊时，可以不加填充材料进行熔焊，在可能的条件下容器内部可通氩气保护。
一是为了焊缝熔池不被氧化，二是又可以加快焊缝冷却，同时有利于背面焊缝成形。
3·为了加快焊缝的冷却速度，也可以采用铜垫散热法。
304不锈钢焊接热裂的原因及解决方法
304不锈钢焊接热裂的原因及解决方法本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March一、304不锈钢是奥氏体不锈钢，相当于1Cr19Ni9.SUS304不锈钢是0Gr18Ni9的材质，产生热裂纹的可能性比较大，奥氏体不锈钢有一个特点：他在900多度以上时是奥氏体，900多度以下至600多度时是马氏体，温度继续下降，就又转变为奥氏体。
焊接时接口开裂就是在马氏体阶段开裂的。
解决的方法：减小一下焊接时的热输入量，加大焊后水冷却的工艺，使其在马氏体阶段的时间缩短，避免焊件在敏感的温度区间停留，接口就不会裂了。
二、不锈钢的焊接1、奥氏体不锈钢的焊接不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称，钢中所加合金元素在10%（质量分数）以上，属于高合金钢。
它包括奥氏体型、马氏体型、铁素体型、奥氏体－马氏体型和沉淀硬化型五类。
焊接奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9、00Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2、00Cr18 Ni12Mo2、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti等）主要问题是热裂纹――焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区所产生的焊接热裂纹、脆化、晶间腐蚀――沿金属晶粒边界发生的腐蚀破坏现象。
和应力腐蚀开裂――金属材料（包括焊接接头）在一定温度下受腐蚀介质和拉应力的共同作用而产生的裂纹。
此外，因导热性差，线膨胀系数大，焊接变形也大。
1)热裂纹与结构钢相比，它的热裂纹倾向较大，在焊缝及热影响区均可能出现热裂纹。
最常见的是焊缝结晶裂纹－－在焊缝凝固过程的后期所形成的焊接裂纹，时在热影响区和多层焊层间还会出现液化裂纹。
含镍量越高，产生热烈倾向越大，而且越不容易控制。
;防止措施：a.严格限制硫、磷等杂质的含量。
b.调整焊缝金属组织，以奥氏体为主的γ＋δ双相组织具有良好抗裂性。
c.调整焊缝金属合金成分，在单相稳定奥氏钢中适当增加锰、碳、氮的含量。
奥氏体不锈钢Super304H(A213-S30432)焊接工艺
奥氏体不锈钢 Super304H(A213-S30432 )焊接工艺关键词：Super304H (A213-S30432) ；焊接；裂纹1 Super304H的化学成分及力学性能1.1 Super304H的化学成分Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。
与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。
在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb(C,N)和NbCrN 等。
1.2 Super304H的力学性能这些弥散分布的析出相的共同作用，使材料的力学性能，特别是高温蠕变性能得到了显著的提高。
大量的性能试验表明该钢的组织和力学性能稳定，而且价格便宜，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。
表1 列出了Super 304H钢母材金属的成分范围，表2为该钢种的常温拉伸性能和最高硬度，表3 是在475℃~725℃温度范围内材料的最大许用应力。
表1 Super304H的化学成分(Wt%)表2 Super304H钢管的室温力学性能2 Super304H钢的焊接性能分析2.1 晶间腐蚀倾向晶间腐蚀是奥氏体耐热钢一种极其危险的破坏形式。
在碳质量分数高于0.02%的奥氏体不锈钢中，碳与铬能生成碳化物（Cr23C6）。
这些碳化物高温淬火时呈固溶态溶于奥氏体中，铬呈均匀分布，使合金各部分铬质量分数均在钝化所需值，即12%Cr以上。
如果加热到敏化温度范围(500～850 ℃)内，晶界上就会形成敏化组织即晶界上析出的连续的、网状的碳化物（Cr23C6），铬便从晶粒边界的固溶体中分离出来。
该情况下碳化铬和晶粒呈阴极，贫铬区呈阳极，迅速被侵蚀。
奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防
收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ３１.作者简介:张国信,男,１９８６年毕业于东北大学金属材料科学工程专业,学士,长期从事石油石化设备㊁压力容器设计和材料选择与研发工作,现任公司技术总监,正高级工程师.E m a i l :z h a n g g x ．l p e c ＠s i n o pe c ．c o m .奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防张国信１,马㊀伟２(１．中石化广州工程有限公司,广东广州５１０６２０;２．中科(广东)炼化有限公司,广东湛江５２４０７６)㊀㊀摘㊀要:奥氏体不锈钢是炼油化工设备和管道使用量较多的材料,多用于耐腐蚀和耐高温的工作场合.炼化加氢装置高温高压场合工艺管道多采用３２１型和３４７型不锈钢,但这两种奥氏体不锈钢在焊接㊁热处理和使用过程中出现了不少损伤案例.基于上述原因,文章从奥氏体不锈钢热裂纹种类,晶间腐蚀产生的原因㊁机理以及预防措施方面进行了阐述,可为该领域的相关工程技术人员提供参考.关键词:奥氏体不锈钢㊀热裂纹㊀机理㊀焊接㊀控制d o i :１０．３９６９/j．i s s n ．１００６－８８０５．２０２０．０４．００７㊀㊀奥氏体不锈钢是具有面心立方(F C C )单相组织㊁以F e ＧC r ＧN i 作为基本元素的一种材料,按照奥氏体的稳定性,可分为稳定型和亚稳定型.０C r １８N i １０T i (３２１型)㊁０C r １８N i １１N b (３４７型)是稳定型奥氏体不锈钢,在石化行业多应用于含氢(H )的高温㊁高压厚壁管道,具有较好的耐晶间腐蚀㊁耐连多硫酸(P T A S C C )腐蚀能力,以及较高热变形抗力和热强性,且焊接性良好.３４７型材料焊后通常采用８５０~９２０ħ稳定化热处理制度,其作用一是消除焊接接头的残余应力,二是稳定化元素铌(N b )在此过程中可形成稳定的碳化物相碳化铌(N b C ),从而降低材料的晶间腐蚀倾向和提高材料的热强性.根据材料特性,原则上３４７型不锈钢焊后应进行稳定化热处理.但在具体制造和使用过程中,根据工程经验和相关技术研究,进行或不进行焊后热处理,均有较多成功制造和使用的经验.而３４７型管道焊接接头不管是否进行焊后热处理,均出现了焊缝的开裂问题,这些问题也发生在小直径㊁薄壁加热炉工艺管道中.本文并不针对某个损伤案例进行分析,而是从奥氏体材料在制造和使用过程中可能会出现的热裂纹和晶间腐蚀问题以及如何控制等方面进行分析和探讨.１㊀奥氏体不锈钢在焊接和使用过程中存在的损伤１．１㊀晶间腐蚀奥氏体不锈钢在焊接和使用过程中与特定介质接触就会产生晶间腐蚀问题.焊接接头的晶间腐蚀包括焊缝的晶间腐蚀和热影响区的晶间腐蚀.焊缝的晶间腐蚀有两种情况:一是焊态下产生晶间腐蚀,二是焊后焊缝经敏化温度区重复加热后产生的晶间腐蚀.焊缝产生晶间腐蚀的冶金因素是焊接过程中焊缝的合金元素发生了变化,其中主要是渗碳(C )和铬(C r )的烧损,以及杂质元素的偏析;其次是过大的焊接线能量引起的粗晶所致;另外,多层多道焊时,后一道焊缝对前一道焊缝的 敏化处理 ,也可能产生晶间腐蚀.热影响区(H A Z )的晶间腐蚀是在焊接热循环作用下,近焊缝区经历了相当于敏化温度热处理区域产生的晶间腐蚀,对１８C r Ｇ８N i 奥氏体不锈钢相当于经历了４５０~８５０ħ的敏化问题.对于３４７型材料,焊接过程可能产生的热影响区的晶间腐蚀敏化区在材料使用过程中会进一步产生沿熔合区母材侧㊁宽度１~３mm 的集中腐蚀问题,这种腐蚀称为 刀状腐蚀 .这种腐蚀的产生是由于在焊接热循环作用下,峰值温度超过１０００ħ的过热区发生了碳化物分解和重溶过程,而在冷却过程中,富C r 的碳化物析出的速度材料与焊接㊀㊀石油化工设备技术,２０２０,４１(４) ３２P e t r o ＧC h e m i c a l E q u i p m e n tT e c h n o l o g y比碳化物N b C快;另外C向晶界扩散聚集,并在随后的敏化温度区间形成很窄的C r碳化物区域,而离熔合区较远处,碳化物N b C并不溶解.因此, 刀状腐蚀 是晶间腐蚀的一种形式.１．２㊀焊接接头热裂纹奥氏体不锈钢焊接接头的热裂纹包括凝固(结晶)裂纹㊁再热裂纹㊁高温失塑裂纹㊁液化裂纹等.对于稳定型３４７型不锈钢材料,在焊接和使用过程中,上述四种裂纹均表现比较敏感.下面就这四种裂纹的开裂机理进行分析.１．２．１㊀凝固(结晶)裂纹凝固裂纹是在焊缝凝固过程结晶后期产生的,它使焊缝在结晶过程中产生较大的收缩变形和拉伸应力.凝固裂纹形成的另一个原因是焊缝金属中某些容易形成低熔点共晶的元素,例如硫(S)㊁磷(P)㊁硼(B)㊁硅(S i)等,在奥氏体基体中的溶解度很低,容易在粗大的方向性很强的柱状晶㊁树枝状晶体之间偏析而形成低熔点共晶液态薄膜.凝固裂纹的形成主要取决于成分,与焊接过程中奥氏体(A)㊁铁素体(F)的结晶形式有关,焊缝金属如果以奥氏体㊁奥氏体Ｇ铁素体(A F)模式凝固以及较高的P和S含量促进了凝固模式为全奥氏体组织的情况,则具有较强的开裂敏感性;如果以铁素体Ｇ奥氏体组织(F A)形式凝固,则具有较低的开裂敏感性.另外,焊接时高的拘束条件㊁较高的焊接线能量㊁凹陷的焊道形状等也会促进凝固裂纹的产生.上世纪８０年代,s u u t a l a联合其他学者开发了基于奥氏体不锈钢成分预测凝固裂纹敏感性的S u u t a l a图ʌ１ɔ(见图１).该图依据奥氏体材料的C r当量(C r e q)㊁镍(N i)当量(N i e q)以及P＋S含量的质量百分数预测奥氏体材料焊缝金属中凝固裂纹产生的敏感性.从图１可以看出:当C r e q/N i e q 增加到某一临界值后,不管P＋S含量有多少,抗裂性能均大幅提高.大幅提高的原因是由于凝固初期析出相由奥氏体转变为铁素体所致.另外,从图１中还可看出:在P＋S含量极低的情况下,材料也具有较好的抗裂性.但这种情况目前在工程上还难以实现,因此,控制凝固裂纹的有效办法是控制凝固模式.㊀㊀根据WR CＧ１９９２组织图(见图２)也可预测奥氏体不锈钢的凝固模式.从图２可以看出:凝固模式从A A F F A变化,铁素体数(F N)也在相应范围内变化.如果采用F N＝１０的焊接材料焊接全奥氏体母材,考虑合金元素稀释率等其他因素,在低焊接线能量下,凝固模式将会是F A,焊缝中的F N大约为６,这种焊缝将具有较好的抗裂性.图１㊀焊缝金属成分预测凝固裂纹敏感性图２㊀W R CＧ１９９２根据相成分预测凝固㊀㊀模式和铁素体数㊀㊀焊缝凝固裂纹的特点是完全的枝状晶断口形貌,沿焊缝金属或热影响区的奥氏体晶界扩展,在使用过程中,由于应力的释放和其他作用可能会扩展开裂.综合研究表明,焊缝和热影响区的凝固裂纹和铁素体含量㊁初始析出相的凝固组织(A F或F A)㊁冷却速度三个因素关系重大.１．２．２㊀再热裂纹(消除应力裂纹)奥氏体不锈钢中的再热裂纹主要发生在H３３㊀第４１卷第４期张国信等．奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防型以及含稳定化元素的材料中,在标准型奥氏体不锈钢中是不常见的.调查显示:常用奥氏体不锈钢再热裂纹的敏感性大小为３４７型＞３２１型＞３０４型ʌ２ɔ,３１６型基本无再热裂纹倾向.奥氏体不锈钢再热裂纹的产生与晶内析出物有关.这种晶内的析出强化了晶粒内部,而把松弛残留的焊接应力和整个系统的应力所需的应变转移到晶界,降低了蠕变延性,导致晶界破坏.再热裂纹可能发生在焊缝的热处理期间,也可能发生在材料的使用阶段,二者的机理基本相同,但开裂温度区间有所不同,如３４７型材料在焊缝热处理期间产生再热裂纹的温度区间为７００~１０５０ħ,而这个温度区间正好是N b C 析出的温度范围(见图３)ʌ３ɔ.图３是根据G l e e b l e 热Ｇ力模拟试验机上得到的数据绘出的,显示再热裂纹形成一个C 曲线形温度与时间的关系.该图为将焊缝金属试样加热到各种焊后热处理温度㊁然后加载到７５％~１００％高温屈服强度(Y S )的应力值并保持试验载荷直至断裂而得到的一个 C 形 的裂纹相应曲线.在这个温度区间进行稳定化热处理正好和强化机理作用的温度相重合,因此就有可能产生再热裂纹.而在使用期间,在长时间应力释放的情况下,再热裂纹发生的温度为５００~７００ħ,同时还伴随碳化物析出.再热裂纹开裂形式大多表现为穿晶开裂,也有沿晶界开裂的情况发生.图３㊀３４７型不锈钢焊缝金属再热裂纹敏感性１．２．３㊀高温失塑裂纹(或称为失延裂纹,简称D D C)奥氏体不锈钢的高温失塑裂纹发生在材料加热时１/２熔点处,为高温塑性突然下降所致(见图４)ʌ３ɔ.其温度范围相当于再结晶温度区,因此,焊缝和热影响区高温低塑性裂纹产生的温度比液化裂纹更低.奥氏体不锈钢在低于固相线温度以下的加热过程和冷却过程,其塑性变化是不同的.在加热过程中,随温度升高,塑性略有增加,在温度达到约１/２熔点时塑性开始降低;在冷却过程中,塑性开始恢复,当温度降至５００~７００ħ时已接近原来加热时的水平.因此,在材料塑性降低时如果存在较大的收缩应变,就会引起高温失塑裂纹.通过研究发现,稳定型３４７型奥氏体不锈钢具有较高的D D C 裂纹倾向.图４㊀奥氏体不锈钢高温凝固时的脆性温度区㊀㊀在３４７型不锈钢的焊缝和热影响区可观察到D D C 的存在.焊缝和H A Z 的晶粒粗大还与高拘束度有关.开裂通常沿微观组织中的迁移晶界延伸,不显示枝状晶裂纹.目前,对D D C 的开裂机理并不完全清楚,但在奥氏体焊缝中存在铁素体可以形成凹凸不平的晶界,使D C C 萌生和裂纹扩展的阻力增大,可有效降低产生D D C 的风险.１．２．４㊀液化裂纹１)焊缝金属的液化裂纹焊缝金属的液化裂纹是多道焊焊缝中沿凝固晶界或迁移晶界发生的,其原因是先焊的焊道中铁素体含量少或无铁素体而存在低熔点共晶薄膜,在随后焊道的热影响下发生开裂,也就是说,全奥氏体焊缝对液化裂纹是敏感的.液化裂纹通常埋藏在焊缝内部且尺寸比较小,因此难以通过无损检测的手段检测,除非发生焊缝表面开裂而通过渗透检测(P T )发现.另外,这种裂纹在焊缝热处理后沿熔合线排列,常常会被误认为是再热裂纹.２)热影响区液化裂纹奥氏体不锈钢H A Z 的液化裂纹是由于在邻近熔合线的部分熔合区内,沿其晶粒边界形成了液态薄膜而产生的.这种液化可以是由于高温时在晶粒边界偏析的杂质(如S ㊁P )形成比基体熔点低的共晶薄膜,或者由于N b C (３４７型不锈钢)㊁碳化钛(T i C ,３２１型不锈钢)成分液化而产生的.对 ４３ 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术２０２０年㊀于液化裂纹,S比P更有害.３)控制焊缝金属和热影响区金属的液化裂纹最有效的办法是调整熔敷金属的化学成分,使其产生合适的铁素体组织.研究表明,３４７型和３２１型奥氏体不锈钢焊后热处理后的铁素体数F Nȡ６.减少焊接热输入量在焊缝周围的热影响区形成很陡的温度梯度㊁每道焊缝尽量形成F A 凝固模式㊁降低杂质元素(如S㊁P)含量,均可降低产生液化裂纹的敏感性.另外,焊缝和热影响区的细晶粒结构以及适当提高锰(M n)含量也有利于增进抗裂性.１．３㊀σ相析出奥氏体不锈钢中的σ相是由铁(F e)和C r组成的金属间化合物,形成温度为５００~９００ħ,其析出主要有三个途径,一是直接产生于δ铁素体相,二是可能为γ奥氏体转变为次生铁素体,三是奥氏体直接产生.存在铁素体的奥氏体不锈钢母材和焊缝金属有利于σ相的形成,因为富C r的铁素体有利于C r的扩散.σ相多半分布在晶界处,这不但降低了材料的塑性和韧性,而且增大了晶间腐蚀的倾向.对于３２１型和３４７型奥氏体不锈钢,加热到７００ħ以上时,σ相可重新分解重溶.２㊀焊接接头热裂纹的预防２．１㊀焊缝化学成分与组织控制奥氏体不锈钢焊接材料选择应遵循等强度,相近的化学成分㊁组织性能和耐蚀性的原则,关键要考虑所采用的焊接方法对合金元素实际过渡系数㊁与母材熔合比对焊缝金属的化学成分的影响.１)焊缝金属化学成分控制及估算对于熔焊来说,焊缝金属是由填充材料和熔化了的母材两部分组成的.母材在焊缝金属中所占的百分比称为熔合比.以焊丝作为填充金属的气体保护焊,其焊缝金属中某一元素的合金含量[主要是指C r㊁N i㊁M o㊁钼(N b)等合金元素]可按式(１)计算.焊缝金属中某一元素的含量可用下式表示:C w＝bˑC b＋(１－b)ˑηˑC f(１)式中:C w 某合金元素在焊缝中的合金含量,(w,％);b 熔合比;C b 某合金元素在母材中的合金含量,(w,％);C f 某合金元素在焊材中的合金含量,(w,％);η 合金元素的过渡系数.如果采用焊条手工电弧焊㊁埋弧焊或药芯焊丝焊接,还要考虑药皮㊁焊剂或药芯渗合金的情况,其合金元素的过渡系数是不一样的.准确预测焊缝金属中的合金元素成分,对于奥氏体不锈钢中焊缝组织和性能与成分关联性更强的材料尤为必要,另外对焊接材料的选择㊁焊缝组织的精准预测也具有较好的作用.２)焊缝金属的组织预测根据焊缝组织的化学成分,可应用WR CＧ１９９８(或WR C５１９ʌ４ɔ)组织图㊁采用计算法或作图法预测焊缝金属的组织结构.对于３４７型不锈钢,其焊态和热处理后应有一定量的铁素体存在.铁素体的作用主要有以下几个方面:a)铁素体组织对P㊁S等杂质元素有较高的溶解性.这些对热裂纹有不利影响的P㊁S杂质可在铁素体晶内被优先沉积,如果配合F A凝固作用,可以很好地改善焊缝金属特别是热影响区的抗裂性.b)含有铁素体的焊缝金属有一个较窄的凝固温度区间,这个温度区间可保证在凝固终了阶段同时出现铁素体和奥氏体,产生凹凸不平的铁素体Ｇ奥氏体晶界,从而改变晶界浸润性质.一旦起裂,裂纹很难在这个凹凸不平的晶界扩展. c)与奥氏体相相比,铁素体相较低的热胀系数降低了焊缝在凝固(结晶)和冷却时的收缩应力.d)具有全奥氏体相的焊缝容易产生合金和杂质元素偏析,形成液态薄膜;而对于同时具有铁素体和奥氏体的双相组织,在焊缝结晶温度区由于二者界面能的差异,可以阻止 液态薄膜 的产生.３)预防热裂纹的产生还可通过细化晶粒㊁打乱奥氏体枝状晶方向的方式,使低熔点物质不至于析集在少数奥氏体晶界处,而是成为不连续的分散状态.焊缝金属的晶粒度应达到５~６级或以上.４)奥氏体不锈钢焊缝金属晶间腐蚀敏感温度范围可参考N A C E S P０１７０ʌ５ɔ,如３２１型㊁３４７型不锈钢的敏感温度区间为４００~８１５ħ,但根据５３㊀第４１卷第４期张国信等．奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防焊缝中的实际C 含量的不同,该温度范围还需要有所调整.相关研究显示,C r ２３C ６型碳化物最高析出温度与C 含量的关系可参见图５ʌ６ɔ,也可参照合金材料的T T C 曲线具体确定该碳化物的析出温度.因此,在制定焊后热处理的温度及冷却方式时要综合考虑.图５㊀不同C 含量的１８Ｇ８钢中C r ２３C ６析出㊀㊀时间Ｇ温度的关系㊀㊀５)P ㊁S 及其他元素的控制尽可能降低焊缝金属中的P ㊁S 含量,当S i /Cɤ５时,控制Pɤ０．０１５％(w ,％)㊁Sɤ０．０１０％(w ,％).另外,适当提高焊缝金属中的C ㊁M n 含量㊁保证N b ʈ１０C 等措施对防止焊缝金属的热裂纹也是有利的.２．２㊀焊后热处理对于存在焊接热裂倾向的奥氏体不锈钢,焊后原则上应进行热处理.热处理的方式有三种,即固溶处理㊁稳定化热处理和消除应力热处理.通常亚稳定型不锈钢需要采用固溶处理(如３０４型㊁３１６型等),稳定型不锈钢采用稳定化热处理.对采用５５０~６５０ħ这一温度范围进行消除应力热处理,业界有不同的看法,因为这个温度范围可能处于某些奥氏体不锈钢的敏化范围.对于厚壁不锈钢管道,消除应力热处理虽然可使峰值应力降低４０％左右,但平均应力只能降低５％~１５％,一旦热处理工艺掌握不好,极易造成焊接接头的敏化.目前,国内在厚壁３４７型管道(或者采用３４７型焊材焊接的３２１管道)焊后热处理问题上有不同的意见,相关标准也未作强制规定,大多壁厚超过４０mm 的３４７型焊接接头要求进行稳定化热处理.笔者个人认为:首先,对于采用和不采用热处理的不同情况,对铁素体含量要作出区别规定,如果不进行焊后热处理,焊缝金属和热影响区的铁素体数可控制在２ɤF Nɤ５;如果进行稳定化热处理,铁素体数应控制在５ɤF Nɤ１０,以保证焊接接头的抗裂性.其次,稳定化热处理的温度不宜超过９００ħ㊁时间不宜超过２h .这主要是考虑到６５０~９００ħ是３４７型不锈钢σ相的析出温度,若超过９００ħ,则存在铁素体向奥氏体转化的可能性;而在９００ħ时的保温时间不宜超过２h ,则是因为应力的消除主要取决于温度而非时间.另外,焊后热处理的冷却方式㊁空冷温度等细节也需注意.３㊀结语对奥氏体不锈钢的常见开裂问题原因以及主要防止措施进行了探讨.由于开裂也许是几种热裂纹共同作用所致,因此,具体的开裂情况需要根据当时的焊接工艺㊁热处理条件等因素综合考虑,才能找出合理的开裂原因.另外,除本文提到的相关控制方法外,还需考虑焊接方法(如手工电弧焊㊁埋弧焊㊁药芯焊丝焊接等)㊁焊接材料选择㊁焊接工艺等因素对开裂的影响,综合制定出有效的㊁有针对性的措施,保证焊接接头的综合性能及抗裂性要求.参考文献:[１]㊀A m e r i c a n W e l d i n g S o c i e t y ．W e l d i n g Ha n db o o k :V o l u m e４:M a t e r i a l sa n d A p pl i c a t i o n s :P a r t １[M ]．９t he 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w a r d s l a r g e s c a l e a n d l i g h t w e i g h t,t h eo p e r a t i n g c o n d i t i o n so f t o w e r s a r eb e c o m i n g m o r ea n d m o r ec o m p l i c a t e d．T h e s t r e s sd i s t r i b u t i o n i sd i f f e r e n ta t t h ec o n n e c t i o n b e t w e e n t h es k i r ta n dt h eb o t t o m o f t h et o w e r u n d e rd i f f e r e n tt y p e so f l o a d s．T h e r e f o r e,h o w t oc h o o s et h ec o n n e c t i o nt y p ec o r r e c t l y i nt h e d e s i g n h a s b e c o m e t h e m a i n c o n c e r n f o r d e s i g n e r s．I n t h i s p a p e r,t h e f i n i t e e l e m e n t m e t h o d i s a d o p t e d t o s t u d y t h e d i f f e r e n t c o n n e c t i o n t y p e s b e t w e e n t h e s k i r t a n d t h e t o w e r,e x p l o r e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s t r e s s d i s t r i b u t i o n a n d d i s p l a c e m e n t u n d e r d i f f e r e n t t y p e s o fl o a d s a n d i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t a l i g n m e n t t o t h e c o n n e c t i o n．T h i s p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r t h ed e s i g no f v e s s e l sw i t h s k i r t s u p p o r t．K e y w o r d s:t o w e r;s k i r t;c o n n e c t i o n t y p e;f i n i t e e l e m e n tm e t h o d/F E M;f a t i g u e a n a l y s i sC O MM O N P R O B L E M SI N M A N U F A C T U R I N G A N DU S I N GP R O C E S SO FA U S T E N I T I CS T A I NＧL E S SS T E E LA N DP R E V E N T I O N[３２]Z h a n g G u o x i n１,M aW e i２(１．S I N O P E CG u a n gＧz h o u E n g i n e e r i n g C o m p a n y L i m i t e d,G u a n gＧz h o u,G u a n g d o n g,５１０６２０;２．Z h o n g k e (G u a n g d o n g)R e f i n e r y&P e t r o c h e m i c a l C o m p a n y L i m i t e d,Z h a n j i a n g,G u a n g d o n g,５２４０７６)A b s t r a c t:A u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l s a r e t h e m o s tw i d e l y u s e d m a t e r i a l si n e q u i p m e n t a n d p i p e l i n e s i no i lr e f i n i n g a n dc h e m i c a l i n d u s t r 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e e r si nt h i s f i e l d．K e y w o r d s:a u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l;h e a t i n g c r a c k;m e c h a n i s m;w e l d i n g;c o n t r o lA B S T R A C T S㊀P E T R OＧC H E M I C A LE Q U I P M E N T T E C H N O L O G YS t a r t e dP u b l i c a t i o n i n１９８０．B i m o n t h l y．J u l．２０２０V o l．４１N o．４ Ⅴ。
不锈钢奥氏体焊接裂纹
不锈钢奥氏体焊接裂纹
不锈钢奥氏体焊接裂纹是一种常见的焊接缺陷，通常是由于焊接过程中热输入和冷却速度不当导致的。
以下是可能引起奥氏体不锈钢焊接裂纹的一些原因：
1. 热裂纹：由于奥氏体不锈钢的导热系数较低，焊接过程中容易在焊缝中产生较大的温度梯度，导致热裂纹的产生。
2. 冷裂纹：在焊接后冷却过程中，如果冷却速度过快，会导致焊缝中的氢不能充分扩散，从而在焊缝中形成裂纹。
3. 应力裂纹：由于焊接过程中产生的热应力和结构本身存在的残余应力叠加，可能导致应力裂纹的产生。
为了防止奥氏体不锈钢焊接裂纹的产生，可以采取以下措施：
1. 适当调整焊接参数，控制焊接过程中的热输入和冷却速度。
2. 选用合适的焊接材料，并确保焊缝金属的韧性、强度等力学性能与母材相匹配。
3. 在焊接前对母材进行预热，以降低焊接过程中的温度梯度。
4. 在焊接后进行消氢处理，以促进焊缝中氢的扩散。
5. 对焊缝进行适当的保温处理，以减少焊接残余应力的影响。
6. 对于存在较大结构拘束度的地方，可以采取加装约束的方法来减小结构拘束度的影响。
综上所述，为了防止奥氏体不锈钢焊接裂纹的产生，需要综合考虑焊接工艺、材料、结构等多种因素，采取合适的措施来降低裂纹产生的风险。
异种钢焊接接头中的热疲劳裂纹
异种钢焊接接头中的热疲劳裂纹
异种钢焊接时由于两种母材金属热物理性能不同，可能会造成较大的残余应力而引发热疲劳裂纹。
例如，珠光体钢和奥氏体不锈钢在20~600℃温度范围内线胀系数分别为（13.5~14.5）×10-6/℃和（16.5~18.5）×10-6/℃，焊后焊接接头必然会出现较大的残余应力，在奥氏体焊缝一侧承受拉应力，而在珠光体钢焊缝一侧承受压应力，即使通过焊后热处理也不能消除，只会使残余应力重新分布。
如果上述异种钢焊接接头在高温下运行还会产生很大的热应力，尤其是在周期性加热和冷却的工作条件下服役，焊接接头就要承受严重的热交变应力，会在珠光体钢的一侧的熔合区中产生热疲劳裂纹，并沿脱碳层扩散，导致焊接接头在短期内破坏。
在炉管在长期服役过程中，会产生不同类型的冶金损伤、变形和破坏，必须对严重损伤和失效部位进行更换或修复，对受冶金损伤后的炉管，其焊接性很差，给焊接带来了很大困难。
为了使焊接接头具有良好的塑性，一般希望焊缝金属为纯奥氏体组织，而此时恰恰最易出现焊缝中心裂纹。
其形成机理与奥氏体不锈钢焊接形成结晶裂纹一样，可以用消除奥氏体不锈钢焊接结晶裂纹一样来选择焊接材料加以防止。
但是，微信公众号：hcsteel总的来说，由于奥氏体不锈钢及奥氏体不锈钢的优良塑性、小的屈强比、溶氢能力强及氢的扩散系数等原因，只要焊缝金属为奥氏体+5%~15%δ铁素体的双相组织，其各种
裂纹倾向性并不大。
奥氏体钢焊接热裂纹的3个原因
奥氏体钢焊接热裂纹的原因
Cr-Ni奥氏体钢焊接时有较大热裂倾向，主要与下列特点有关。
①奥氏体钢的热导率小和线胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，焊缝及热影响区在冷却过程中形成较大的拉应力。
焊缝凝固期间存在较大焊接拉应力是产生热裂纹的必要条件。
②奥氏体不锈钢焊缝易于联生结晶形成方向性强的柱状晶焊缝组织，在凝固结晶过程的温度范围很大，一些低熔点杂质元素偏析严重，并且在晶界聚集（形成低熔点夹层薄膜），有利于有害杂质偏析，而促使形成低熔点晶间液膜，在一定的拉应力作用下起裂、扩展和促使产生晶问裂纹。
③奧氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易熔液膜，一些合金元素因溶解度有限（如Si、Nb），也能形成易熔共晶，如硅化物共晶、铌化物共晶。
这样，焊缝及近缝区都可能产生热裂纹。
在高Ni稳定奥氏体钢焊接时，Si, Nb是产生热裂纹的重要原因之一。
18-8Nb奥氏体钢近缝区液化裂纹就与含Nb有关。