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304不銹鋼管焊縫裂紋的成因 

發布時間:2021-08-19


對于一組帶有焊縫裂紋的304不銹鋼管樣品,需要確定焊縫裂紋的原因。

1.宏觀檢查

壁厚2mm的焊管樣品采用直縫焊接。沿焊縫中心線可見分布不規則的小裂紋304不銹鋼管表面組為2B,鋼管一端有一段擴大區;焊縫上有黃褐色銹斑,小裂紋內表面也可見鐵銹。

2.化學成分

304不銹鋼管的基底金屬上切下樣品,用于XRF和碳分析。結果如下表所示。母材符合304鋼的標準要求。

3.金相試驗

切割焊縫和賤金屬樣品進行金相檢驗。結果是焊縫金屬含有3.94%的鐵氧體。危險影響區很窄?;w金屬由奧氏體晶粒組成,碳化物沉積在晶界上。對含有粉末冶金、HAS、大眾的焊接接頭試樣進行切割,然后沿焊縫中心用掃描電鏡對其表面進行觀察。焊縫的裂紋區域呈樹枝狀結構,而焊縫的正常區域為塑性斷裂表面。通過對焊縫,金屬熱裂紋的檢查可以清楚地看到,枝晶間裂紋和枝晶間裂紋汁形成了鄰近區域脆性斷裂鋼的應力集中因子不同區域的EDS分析同時發現了以下物質:

枝晶間結構:O,Al,Si,Cl,Ca,C,S,Cr,An,Ni(能譜1)

焊縫金屬:CI,硫,鉻,錳,鎳(能前2)

母材:鉻。錳、鎳(能譜3)

超聲清洗后枝晶間組織為:O2、Cr、Mn、Ni(能譜4)

4.殘余應力的測量

304不銹鋼管的ASTM G58試驗方法。膨脹區域橫截面圓周方向的殘余應力測量如下:

殘余應力為——82.10兆帕

5.討論

焊絲和母材都沒有任何導致焊縫裂紋的冶金缺陷。焊縫金屬中的鐵素體量(3.9/%)超過了抑制枝晶間裂紋(熱裂紋和微裂紋)的正常鐵素體含量,304不銹鋼管中82.10MPa的殘余應力值不太高(409型鋼管的典型殘余應力約為92MPa)。然而,當焊縫金屬從固相線冷卻到約982時,焊縫金屬在此期間承受的應力應最小化,因為焊縫金屬在此溫度范圍內對微裂紋最敏感,并且在一些枝晶結構表面發現氧化物。說明裂紋最有可能在高溫下形成,裂紋中元素檢查發現的鋁、鈣、硅、鎂很可能是304不銹鋼管開裂后污染造成的。

因此,不銹鋼管廠應研究304不銹鋼管在焊縫,凝固冷卻過程中是否承受高于正常應力值的應力,重新確定熱輸入(金屬過度膨脹)、加工工藝和成形方式等參數。


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