不銹鋼裂紋文獻(xiàn)綜述詳解

1、不銹鋼焊縫裂紋相關(guān)文獻(xiàn)摘要在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫和百度等平臺搜索“不銹鋼”、“焊接”、“裂紋”、“返修”、“補焊”、“帶裂紋運行”、“熱裂紋”、“鐵素體”等關(guān)鍵字，查找相關(guān)文 獻(xiàn)，找到了介紹不銹鋼焊縫裂紋產(chǎn)生原因的文獻(xiàn)，沒有查到TP347HF8銹鋼管+12Cr18Ni9不銹扁鋼的焊縫裂紋返修實例，也沒有查到應(yīng)用于鍋爐受熱面的不銹 鋼管+不銹鋼扁鋼的焊縫裂紋返修實例。一、不銹鋼焊縫裂紋產(chǎn)生原因從裂紋產(chǎn)生的原因及奧氏體不銹鋼焊接特點分析，裂紋是在液態(tài)金屬凝固時 產(chǎn)生的結(jié)晶裂紋。主要原因是焊縫金屬中鐵素體含量低，焊縫熔敷金屬中 P、Si 含量高及不銹鋼厚壁管焊接過程中拘束應(yīng)力大等要素共同作用的結(jié)果。

2、.焊縫熔敷金屬中6鐵素體含量偏低Z2CN1810相當(dāng)于304L）、Z2CN1812（相當(dāng)于316L）兩種材料焊縫組織均為 雙相組織，奧氏體基體上含有少量的6鐵素體，6鐵素體一般在5%12%L問。這些少量的鐵素體在不銹鋼焊縫中發(fā)揮著及其重要的作用，一方面可以打亂單一奧氏體柱狀晶的方向性，細(xì)化晶粒，從而避免貧銘層貫穿于晶界構(gòu)成腐蝕介質(zhì)的 集中通道，防止晶間腐蝕和結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。另一方面焊縫中少量的6鐵素體可 以破壞焊縫結(jié)晶時低熔共晶體液態(tài)薄膜的連續(xù)性，提高焊縫的抗結(jié)晶能力。.奧氏體不銹鋼焊接應(yīng)力大奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下， 接頭在冷卻過程中形成非常大的拉應(yīng)力

3、， 這一點在厚壁焊縫中尤為明顯。單純的 鐵素體含量低、雜質(zhì)含量高并不能形成結(jié)晶裂紋，只有在較大的拉伸應(yīng)力之下才 能形成結(jié)晶裂紋，這也是結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的必要條件。奧氏體不銹鋼管道焊縫裂紋產(chǎn)生原因分析鐵素體對奧氏體不銹鋼焊接的影響主要從以下兩個方面考慮：焊縫熱裂紋， 焊縫的脆化。奧氏體不銹鋼焊接熱裂紋主要是由于焊縫及熔合區(qū)的 P、S夾雜及低熔點相 的偏聚，碳化銘的大量析出造成的。同時奧氏體鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大， 焊縫金屬凝固過程中存在較大拉應(yīng)力也是產(chǎn)生熱裂紋的重要原因。鐵素體含碳量低，具有塑性、韌性好，但強(qiáng)度、硬度低的特點，因此對雜質(zhì) 元素，如P、S等溶解度較大，從而能夠有效防止雜質(zhì)元素的偏

4、析。而對Nb Si等微量元素的溶解，能夠減少低熔點相的形成，從而有效阻止熱裂紋的產(chǎn)生，阻 礙微小裂紋的延伸、擴(kuò)展。奧氏體不銹鋼中的鐵素體在焊接過程中，具有減少焊縫熔敷金屬產(chǎn)生熱裂紋 傾向的作用，由此可見鐵素體的存在能夠在一定程度上改進(jìn)焊接性，并保證了焊接結(jié)構(gòu)的使用安全性。當(dāng)奧氏體不銹鋼中含有一定量的鐵素體時， 呈現(xiàn)出小坑狀均勻分布在奧氏體 晶粒之間，破壞奧氏體相柱狀晶的單一方向性生長，不致形成連續(xù)貧銘區(qū)，減少了碳化物沉淀的可能性，從而提高不銹鋼焊縫抗晶間腐蝕的能力6。目前已有研究證明TP309L和TP347系含少量鐵素體的奧氏體不銹鋼焊材，具有降低裂紋 敏感性，提高晶間腐蝕的能力。鐵素體對奧氏

5、體不銹鋼性能的影響2006年，國內(nèi)某公司的一個加氫裂化裝置氫氣加熱爐爐管的焊接工程概況 如下：(1)鋼管使用條件：操作壓力約 20.0 MPa,操作溫度約500C ,介質(zhì)為氫氣 和硫化氫。(2)鋼管材料為ASTM TP347H進(jìn)口。(3)鋼管規(guī)格為219*18.26mm焊口數(shù)量約為480個。(4)工程附加要求：焊縫金屬鐵素體含量要求為 4%-8 %;焊后進(jìn)行穩(wěn)定化 熱處理。(5)無損檢驗要求：100% RT檢查,中間焊道和蓋面焊進(jìn)行100% PT檢查。焊接前，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了焊接工藝評定。焊接工藝參數(shù)見表1。母材和焊材的化學(xué)成分見表2。焊接工藝評定結(jié)果合格。焊縫金屬鐵素體含量為5. 2%-6

6、%。在初期的焊接過程中，前10道焊口的鐵素體含量偏低，實測的焊縫金屬鐵 素體含量為1. 5%3%,有3道焊口 P11檢測有裂紋顯示，一道焊口 RT檢測 有裂紋顯示。業(yè)主、設(shè)計院、供貨商、焊接施工單位的工程師會診結(jié)論認(rèn)為：焊 縫金屬的鐵素體含量偏低，并導(dǎo)致焊接熱裂紋的出現(xiàn)。由于當(dāng)時時值夏天，環(huán)境 溫度高達(dá)35 C,故最后大家一致認(rèn)為采取局部促冷措施，提高焊縫金屬的鐵素 體含量。除了元素的影響外，奧氏體不銹鋼中的鐵索體殘余含量對焊接熱裂紋的產(chǎn)生 也有不可忽視的影響。就奧氏體不銹鋼的結(jié)晶過程來說，它的相變過程順序如下： 液相（L）-高溫鐵素體相（6）-奧氏體相（丫）。常溫組織為奧氏體相加少量的因 過

7、冷而殘余的鐵素體相。少量的鐵素體在焊縫金屬中呈孤島狀，可妨礙奧氏體相 的枝晶發(fā)展，并能溶解雜質(zhì)以減少偏析，因此，鐵素體的存在對抗熱裂紋是有利 的。試驗證明，鐵素體相為 5%20%時，熱裂紋傾向最小。但鐵素體的存在會 增加奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性，而且鐵素體在高溫下長期停留時還會導(dǎo)致 金屬脆性相的生成。因此，工程上一般限制奧氏體不銹鋼焊縫金屬中的鐵素體含 量為4%8%0 347H奧氏體不銹鋼的焊接熱裂紋和在熱裂紋二、不銹鋼焊縫返修案例案例一：國內(nèi)某電站2姍組在建造過程中，部分奧氏體不銹鋼后壁管焊縫在打磨拋 先后首次進(jìn)行40道焊口 PT檢驗，發(fā)現(xiàn)其中有31道焊口焊縫表面存在微裂紋， 裂紋最多的

8、一道焊口存在5條裂紋。裂紋不僅存在于對接焊縫中，也存在于角焊 縫中。裂紋非常細(xì)微，經(jīng)多次對比試驗確認(rèn)，RT底片上顯示不出裂紋。經(jīng)打磨PT檢驗，發(fā)現(xiàn)有些裂紋已經(jīng)貫通至管道氮弧焊打底層表面。管道母材為Z2CN1810（相當(dāng)于304L）、Z2CN1812（相當(dāng)于316L）,規(guī)格從 89*11mnffi 235*30mmW。焊條 E316L-16, 3.2mm對于支架角焊縫，用角向磨光機(jī)打磨掉熔敷金屬，重新用合格的焊條焊接。該處理方案最終得到業(yè)主和監(jiān)理公司的認(rèn)可。 采用返修處理方案雖然使工期延誤 一個多月且返修成本較高，但對電站的質(zhì)量并無太大影響。經(jīng)返修的焊縫進(jìn)行層 間和最終100%PT僉驗、最終10

9、0%RT僉驗未發(fā)現(xiàn)有列萬能產(chǎn)生，在主回路進(jìn)行水 壓試驗過程中也未發(fā)現(xiàn)有任何問題，返修效果良好。5結(jié)論(1)不銹鋼厚壁管焊縫產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的主要原因是熔敷金屬中鐵素體含量偏 低，熔敷金屬中P、Si含量偏高等因素綜合作用的結(jié)果(2)對于奧氏體不銹鋼，由于其焊接過程中易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，所以當(dāng)奧氏體 不銹鋼焊縫中鐵素體含量偏向下限值(5%左右)，w(P)超過0.03%時應(yīng)引起足夠重 視。(3)y射線檢測有可能漏檢奧氏體不銹鋼厚壁管焊縫的結(jié)晶裂紋，當(dāng)有懷疑 時應(yīng)采用其它檢測手段進(jìn)行復(fù)檢。這方面有待進(jìn)一步研究。奧氏體不銹鋼管道焊縫裂紋產(chǎn)生原因分析案例二：丹麥電力聯(lián)營所屬的1座裝機(jī)容量為250MW勺火力發(fā)電廠，自1969年投入 運行以來，對鍋爐汽包內(nèi)部一直進(jìn)行定期檢查。在投入運行1a后，曾發(fā)現(xiàn)過一些微小的裂紋。當(dāng)時認(rèn)為是在汽包的制造中產(chǎn)生的，并進(jìn)行了打磨處理。在以后的各次停機(jī)檢修過程中，又不斷地檢測到萌生出的裂紋，并按同樣的方法進(jìn)行打 磨處理。1992年前檢測到的最大缺陷深度為14mm 1992年，在對汽包進(jìn)行內(nèi)部 檢測時發(fā)現(xiàn)，所有的下降管和給水管管周圍均環(huán)繞著大深度的裂紋。通過磁粉探傷發(fā)現(xiàn)，所有位于汽包內(nèi)部的下降管管座焊縫和給水管管孔焊縫 的焊趾處均環(huán)繞著一條或數(shù)條裂紋,裂紋的長度從30mnS環(huán)繞下降管、給水管一周不等。應(yīng)用斷