海安市不锈钢材质检验 焊接裂缝分析

不锈钢是指主加元素Cr高于12%能使钢处于钝化状态、又具有不锈钢特性的钢。不锈钢根据其显微组织分为铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体+铁素体型和沉淀硬化型不锈钢。奥氏体不锈钢通常在常温下的组织为纯奥氏体也有一些为奥氏体+少量铁素体这种少量铁素体有助于防止热裂纹。

一、奥氏体不锈钢的焊接特点:

1、容易出现热裂纹。防止措施:(1)尽量使焊缝金属呈双相组织铁素体的含量控制在3-5%以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。

　　（2）尽量选用碱皮的焊条以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。

2、晶间腐蚀:根据贫铬理论焊缝和热影响区在加热到℃敏化温度区时在晶界上析出碳化铬造成贫铬的晶界不足以抵抗腐蚀的程度。

　　防止措施: 

（1）采用低碳或碳的焊材如A等采用含钛、铌等稳定化元素的焊条如A、A等。

（2）由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织(铁素体一般控制在4-12%)。

（3）减少焊接熔池过热选用较小的焊接电流和较快的焊接速度加快冷却速度。

（4）对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理 

3、应力腐蚀开裂:应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式表现为无塑性变形的脆性破坏。

　　应力腐蚀开裂防止措施:

(1)合理制定成形加工和组装工艺尽可能减小冷作变形度避免强制组装防止组装过程中造成各种伤痕(各种组装伤痕及电弧灼痕都会成为SCC的裂源易造成腐蚀坑)。

(2)合理选择焊材:焊缝与母材应有良好的匹配不产生任何不良组织如晶粒粗化及硬脆马氏体等

(3)采取合适的焊接工艺:保证焊缝成形良好不产生任何应力集中或点蚀的缺陷如咬边等采取合理的焊接顺序降低焊接残余应力水平

(4)消除应力处理:焊后热处理如焊后完全退火或退火在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。

(5)生产管理措施:介质中杂质的控制如液氨介质中的O2、N2、H2O等中的H2S氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+等防蚀处理:如涂层、衬里或阴极保护等添加缓蚀剂。

4、焊缝金属的低温脆化:对于奥氏体不锈钢焊接接头在低温使用时焊缝金属的塑韧性守键问题。此时焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。

　　防止措施:通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝。5、焊接接头的σ相脆化:焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的σ相导致整个接头脆化塑性和韧性显著下降。σ相的析出温度范围℃。在高温加热过程中σ相主要由铁素体转变而成。加热时间越长σ相析出越多。

(1)限制焊缝金属中的铁素体含量(小于15%)采用超合金化焊接材料即高镍焊材。

(2)采用小规范以减小焊缝金属在高温下的停留时间

(3)对已析出的σ相在条件允许时进行固溶处理使σ相溶入奥氏体。

二、奥氏体不锈钢的焊条选用要点:不锈钢主要用于耐腐蚀但也用作耐热钢和低温钢。在焊接不锈钢时焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。

　　超声检测（UT）的原理和特点超声检测主要的应用是检测工件内部宏观缺陷和材料厚度测量。按照不同特征，可将超声检测分为多种不同的方法：

（1）按原理分类：超声波脉冲反射法、衍射时差法（Time ofFlight Diffraction，简称TOFD）等。

（2）按显示方式分类：A型显示、超声成像显示（B、C、D、P扫描成像、双控阵成像等）。

1、适用范围适用于金属、非金属和复合材料等多种制件。a）原材料、零部件检测：钢板、钢锻件、铝及铝合金板材、钛及钛合金板材、复合板、无缝钢管等。b）对接焊接接头检测：钢制对接接头（包括管座角焊缝、T形焊接接头，支撑架和结构件），铝及铝合金对接接头

2、A型显示的超声波脉冲反射法的优点a）穿透能力强，可对较大厚度范围内的工件内部缺陷进行检测。如对于金属材料，可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件。b）缺陷定位较准确。c）对面积型缺陷的检出率较高。d）灵敏度高，可检测工件内部尺寸很小的缺陷。超声检测理论灵敏度约为超声波波长的一半，当检测对象为钢制件，采用2.5MHz频率的超声斜探头，其灵敏度约为0.65mm。e）检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。

3 磁粉检测（MT）的原理和特点胜业无损检测（NondestructiveTesting）的一种成熟的无损检测方法，在航空航天、兵器、船舶、火车、汽车、石油、化工、锅炉压力容器、压力管道等各个领域都得到广泛应用。磁粉检测主要的应用是探测铁磁性工件表面和近表面的宏观几何缺陷，例如表面气孔、裂纹等。

1、适用范围磁粉检测可用于板材、型材、管材、锻造毛坯等原材料和半成品的检查，也可用于锻钢件、焊接件、铸钢件加工制造过程工序间检查和*终加工检查，还可用于重要设备机械、压力容器、石油储罐等工业设施在役检查等。

2、磁粉检测的优点a）能直观显示缺陷的形状、位置、大小和严重程度，并可大致确定缺陷的性质。b）具有高灵敏度，磁粉在缺陷上聚集形成的磁痕有放大作用，可检出缺陷的*小宽度约0.1μm，能发现深度约10μm的微裂纹。c）适应性好，几乎不受试件大小和形状的限制，综合采用多种磁化方法，可检测工件上的各个方向的缺陷。d）检测速度快，工艺简单，操作方便，效率高，成本低。

　　磁粉探伤利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，它利用了钢铁制品表面和近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。磁粉探伤，是通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。将钢铁等磁性材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，依磁粉分布显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷的探伤方法。该探伤方法的特点是简便、显示直观。磁粉探伤与利用霍耳元件、磁敏半导体元件的探伤法，利用磁带的录磁探伤法，利用线圈感应电动势探伤法同属磁力探伤方法。