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310s为什么容易产生焊接热裂纹?

100次浏览     发布时间:2024-12-26 09:37:11    

10S(25Cr-20Ni,S31008)是金相组织为纯(单相)奥氏体不锈钢,具有耐热(抗氧化)和耐蚀双重属性。310S可高温应用到800℃,S30408可应用到700℃。

焊接310S时经常出现热裂纹,尤其在钨极氩弧焊的打底焊道中常见焊缝中心结晶裂纹。310S热裂纹的产生主要与焊材的化学成分有关。

产生结晶裂纹原因

1.若奥氏体不锈钢中硫、磷杂质含量高,焊缝金属中形成低熔点共晶增多。例如,S与Ni形成的Ni3S2熔点为645℃,Ni-Ni3S2共晶体的熔点625℃,Ni-Ni3P/880℃,Fe-FeS/988℃。在焊缝凝固过程中,当焊缝边缘结晶凝固时,焊缝中心晶粒间低熔点共晶仍处于“液态薄膜”状态,在焊缝收缩产生的应力作用下产生裂纹。

2.焊缝金属是单相(纯)奥氏体组织时,结晶的柱状晶粗大,方向性强,杂质偏析更严重,低熔点共晶更容易聚集,更容易产生结晶裂纹。

3.纯奥氏体的不锈钢导热性较差,导热系数可为S30408的58%;线膨胀系数大,在焊接热循环过程中,焊接应力大,热裂倾向大。

4.当焊接热输入大,焊缝金属高温停留时间长,促进偏析和形成低熔点共晶。

5.当焊件刚性大,装配和焊接时产生较大的焊接应力,会促使形成热裂纹。

6.当焊缝深度比宽度大时,会使凝固晶粒增长垂直于焊接中心,容易产生热裂纹。

防止结晶裂纹措施

1.采用双相组织的焊缝,使焊缝金属呈奥氏体和铁素体双相组织,焊缝中铁素体的含量控制在3%~12%之间(高温应用也可适当的含铁素体),可打乱奥氏体柱状晶的方向性,阻止奥氏体晶粒的长大,细化晶粒,在晶界上使液态薄膜更为分散不连续,减弱低熔点共晶的有害作用。铁素体可以比奥氏体溶解更多的杂质元素,从而可减少低熔点共晶在奥氏体晶界的偏析。在焊材选用上,可用ER310LMo(含铁素体)代替ER310焊接310S。

2.控制焊接材料的化学成分,严格限制焊缝中S、P等杂质含量,以减少低熔点共晶。做好母材的焊前清洁处理,杜绝有害元素的来源。

3.应尽量采用小的焊接热输入,而且不应预热,并降低层间温度。降低焊接电流减小熔深,热裂倾向小。降低电压形成凸形焊缝,补偿焊缝金属收缩,热裂倾向小。

4.从焊接应力方面,加大坡口角度,减小拘束度,可缓解热裂纹。

5.限制稀释率,焊接时必须尽量减少稀释率,如开大坡口、减小熔深、堆焊隔离层等,尤其是310S与碳钢的异种钢焊接时。

6.焊道宽深比(焊缝宽度/焊缝深度=W/D)在1.0~1.4之间有利于提高抗裂性。

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