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304不锈钢管焊缝裂纹的成因 

发布时间:2021-08-19


对于一组带有焊缝裂纹的304不锈钢管样品,需要确定焊缝裂纹的原因。

1.宏观检查

壁厚2mm的焊管样品采用直缝焊接。沿焊缝中心线可见分布不规则的小裂纹304不锈钢管表面组为2B,钢管一端有一段扩大区;焊缝上有黄褐色锈斑,小裂纹内表面也可见铁锈。

2.化学成分

304不锈钢管的基底金属上切下样品,用于XRF和碳分析。结果如下表所示。母材符合304钢的标准要求。

3.金相试验

切割焊缝和贱金属样品进行金相检验。结果是焊缝金属含有3.94%的铁氧体。危险影响区很窄。基体金属由奥氏体晶粒组成,碳化物沉积在晶界上。对含有粉末冶金、HAS、大众的焊接接头试样进行切割,然后沿焊缝中心用扫描电镜对其表面进行观察。焊缝的裂纹区域呈树枝状结构,而焊缝的正常区域为塑性断裂表面。通过对焊缝,金属热裂纹的检查可以清楚地看到,枝晶间裂纹和枝晶间裂纹汁形成了邻近区域脆性断裂钢的应力集中因子不同区域的EDS分析同时发现了以下物质:

枝晶间结构:O,Al,Si,Cl,Ca,C,S,Cr,An,Ni(能谱1)

焊缝金属:CI,硫,铬,锰,镍(能前2)

母材:铬。锰、镍(能谱3)

超声清洗后枝晶间组织为:O2、Cr、Mn、Ni(能谱4)

4.残余应力的测量

304不锈钢管的ASTM G58试验方法。膨胀区域横截面圆周方向的残余应力测量如下:

残余应力为——82.10兆帕

5.讨论

焊丝和母材都没有任何导致焊缝裂纹的冶金缺陷。焊缝金属中的铁素体量(3.9/%)超过了抑制枝晶间裂纹(热裂纹和微裂纹)的正常铁素体含量,304不锈钢管中82.10MPa的残余应力值不太高(409型钢管的典型残余应力约为92MPa)。然而,当焊缝金属从固相线冷却到约982时,焊缝金属在此期间承受的应力应最小化,因为焊缝金属在此温度范围内对微裂纹最敏感,并且在一些枝晶结构表面发现氧化物。说明裂纹最有可能在高温下形成,裂纹中元素检查发现的铝、钙、硅、镁很可能是304不锈钢管开裂后污染造成的。

因此,不锈钢管厂应研究304不锈钢管在焊缝,凝固冷却过程中是否承受高于正常应力值的应力,重新确定热输入(金属过度膨胀)、加工工艺和成形方式等参数。


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