焊接单相奥氏体不锈钢时如何防止产生热裂纹
低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中的防裂措施
低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中的防裂措施摘要：本文针对低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中容易产生裂纹的问题，对低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中裂纹产生的机理进行简要分析，并进一步探讨了低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中的防裂措施，仅供参考。
关键词：低碳钢；奥氏体不锈钢；防裂措施1低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中裂纹产生的机理分析1.1补焊时，由于时间太紧，开的坡口小，造成焊接接头中熔入过多的Q235钢成分，熔入的母材对焊缝金属有稀释作用，使焊缝中的奥氏体形成元素的含量减少，出现了淬硬的马氏体组织，导致焊缝产生裂纹。
焊缝的稀释程度主要取决于母材金属的熔入量，即“融合比”。
异种金属焊接时应尽量减小融合比。
因为融合比越小，焊缝金属中填充材料占的比例就越大，可有效地防止裂纹产生[1]。
1.2焊接接头的塑性和韧性降低，导致焊接接头产生裂纹。
焊接Q235钢与1Cr18Ni9Ti不锈钢时，在融合区出现脆性层，其原因有：①在焊接时，由于熔池边缘金属的温度较低，流动性较差，使熔化的母材金属和填充材料不能充分混合，其结果是在Q235钢一侧的焊缝金属中，Q235钢的成分所占比例较大，而且越靠近熔合线，母材所占比例越大。
这样，在碳素钢母材一侧的熔合区金属中，容易形成与焊缝金属内部成分不同的脆性层，层的宽度为0.2mm~0.6mm。
②由于Q235钢含碳量1Cr18Ni9Ti不锈钢高，合金元素含量较少，因而使得Q235钢对焊缝金属的稀释作用较强，使熔和区的脆性层中含铬、镍量减少，形成组织为高硬度的马氏体，造成脆性增加，塑性和韧性下降。
③在焊接Q235钢与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，由于不锈钢的线膨胀系数、电阻率都比低碳钢大，而热导率又比低碳钢小，焊接后焊缝内部会产生很大的热应力，当热应力值超过焊缝金属的强度极限时，就会沿熔合线产生裂纹[2]。
2低碳钢与奥氏体不锈钢焊接中防裂措施分析2. 1克服母材对焊缝稀释作用⑴严格控制母材的熔合比。
焊接Q235钢与1Cr18Ni9钢时，将两种钢的熔合比控制在30% 以下，能有效防止母材对焊缝的稀释作用，并可获得奥氏体+ 铁素体的双相组织，焊接抗裂性显著提高。
焊接裂纹产生原因及防治措施
以下为焊接裂纹产生原因及防治措施，一起来看看吧。
1、焊接裂纹的现象在焊缝或近缝区，由于焊接的影响，材料的原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为焊接裂缝，它具有缺口尖锐和长宽比大的特征。
按产生时的温度和时间的不同，裂纹可分为：热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。
在焊接生产中，裂纹产生的部位有很多。
有的裂纹出现在焊缝表面，肉眼就能观察到；有的隐藏在焊缝内部，通过探伤检查才能发现；有的产生在焊缝上；有的则产生在热影响区内。
值得注意的是，裂纹有时在焊接过程中产生，有时在焊件焊后放置或运行一段时间之后才出现，后一种称为延迟裂纹，这种裂纹的危害性更为严重。
2、焊接裂纹的危害焊接裂缝是一种危害大的缺陷，除了降低焊接接头的承载能力，还因裂缝末端的尖锐缺口将引起严重的应力集中，促使裂缝扩展，最终会导致焊接结构的破坏，使产品报废，甚至会引起严重的事故。
通常，在焊接接头中，裂缝是一种不允许存在的缺陷。
一旦发现即应彻底清除，进行返修焊接。
3、焊接裂纹的产生原因及防治措施由于不同裂缝的产生原因和形成机理不同，下面就热裂缝、冷裂缝和再热裂缝三类分别予以讨论。
3.1、热裂纹热裂缝一般是指高温下（从凝固温度范围附近至铁碳平衡图上的A3线以上温度）所产生的裂纹，又称高温裂缝或结晶裂缝。
热裂缝通常在焊缝内产生，有时也可能出现在热影响区。
原因：由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层存在形成偏析，凝固以后强度也较低，当焊接应力足够大时，就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂缝。
此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，则在加热温度超过其熔点的热影响区，这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开而形成热影响区液化裂缝。
总之，热裂缝的产生是冶金因素和力学因素综合作用的结果。
防治措施：防止产生热裂缝的措施，可以从冶金因素和力学因素两个方面入手。
控制母材及焊材有害元素、杂质含量限制母材及焊接材料（包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体）中易偏析元素及有害杂质的含量。
铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的焊接
铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的焊接引言：不锈钢作为一种常见的材料，在工业生产和日常生活中得到了广泛应用。
其中，铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢是两种常见的不锈钢材料。
在实际应用中，这两种材料常常需要进行焊接，以满足各种需求。
本文将对铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的焊接进行详细介绍。
一、铁素体不锈钢的焊接铁素体不锈钢是一种含有铁素体结构的不锈钢，其主要成分是铁、铬和少量的碳、镍等元素。
由于其具有优异的耐腐蚀性和机械性能，被广泛应用于化工、航空航天、能源和食品加工等领域。
在铁素体不锈钢的焊接过程中，需要注意以下几点：1.选择合适的焊接方法：常见的铁素体不锈钢焊接方法包括手工电弧焊、氩弧焊和氩弧钨极焊。
根据具体应用场景和要求，选择合适的焊接方法。
2.选择合适的焊接材料：铁素体不锈钢的焊接材料通常选择铁素体不锈钢焊丝，以保证焊接接头的性能和耐腐蚀性。
3.控制焊接参数：焊接参数的选择对焊接接头的质量和性能至关重要。
包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
4.预热和后热处理：对于厚度大于4mm的铁素体不锈钢，需要进行预热和后热处理，以减少焊接应力和提高焊接接头的性能。
二、奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢是一种含有奥氏体结构的不锈钢，其主要成分是铬、镍和少量的碳、钼等元素。
奥氏体不锈钢具有较高的强度和耐腐蚀性，广泛应用于化工、海洋工程、医疗器械等领域。
在奥氏体不锈钢的焊接过程中，需要注意以下几点：1.选择合适的焊接方法：奥氏体不锈钢的焊接方法包括手工电弧焊、氩弧焊、氩弧钨极焊和激光焊等。
根据具体应用场景和要求，选择合适的焊接方法。
2.选择合适的焊接材料：奥氏体不锈钢的焊接材料选择奥氏体不锈钢焊丝，以保证焊接接头的性能和耐腐蚀性。
3.控制焊接参数：焊接参数的选择对焊接接头的质量和性能至关重要。
包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
4.防止热裂纹的产生：奥氏体不锈钢焊接时容易产生热裂纹，因此需要采取措施，如降低焊接热输入、采用适当的焊接顺序等。
低温焊接奥氏体钢的预热措施
低温焊接奥氏体钢时，预热是一种重要的工艺措施，可以有效地预防淬硬和焊接裂纹的产生。
以下是一些有效的预热措施：
1. 选择合适的预热温度：预热温度应根据具体的钢种和焊接工艺来确定。
一般来说，奥氏体钢的预热温度应高于其相变温度，通常在200℃~300℃之间。
2. 均匀预热：预热时应使整个焊接区域均匀升温，避免出现温差过大的现象。
可以采用分段预热的方法，即先对焊缝两侧进行预热，然后再对焊缝进行预热。
3. 使用预热设备：预热设备可以提供均匀、稳定的加热效果，使预热更加高效。
常用的预热设备包括电阻焊机、感应焊机等。
4. 保持预热温度：预热过程中应保持恒温，避免温度波动过大。
可以采用加热元件或传感器来监控预热温度，确保预热温度稳定。
5. 充分焊接：在预热和焊接过程中，应保持适当的焊接速度和电流密度，避免过度焊接和热影响区过大。
通过以上预热措施，可以有效地预防奥氏体钢在低温焊接过程中出现淬硬和焊接裂纹的问题。
奥氏体不锈钢的焊接质量控制措施
奥氏体不锈钢的焊接质量控制措施（1）热裂纹。
★防止措施：◇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。
◇尽量选用碱性药皮的优质焊条，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450-850℃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：◇采用低碳或超低碳的焊材，如A002等；采用含钛、铌等稳定化元素的焊条，如A137、A132等。
◇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%）。
◇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。
◇焊后稳定化退火处理（对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件而言）：850℃/2-3h，空冷。
（3）应力腐蚀开裂：●应力腐蚀开裂——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。
●应力腐蚀开裂的宏观特征：裂纹从表面开始向内部扩展，点蚀往往是裂纹的根源。
断口上常附有各种腐蚀产物及氧化现象。
●影响应力腐蚀开裂的三要素：化学成分、拉应力、工作介质。
▲化学成分：不同的材料本身对于应力腐蚀敏感性有所不同。
▲工作介质：主要是介质的浓度和温度的影响：①对于碳钢及低合金钢的应力腐蚀开裂：◇H2S介质的存在：H2S的浓度达到饱和状态；H2S水溶液的温度在室温附近开裂倾向最大。
◇NaOH介质的存在：在超过5%NaOH的几乎全部浓度范围内都可产生碱脆，而以30%NaOH附近最为危险。
碱脆的临界温度约为沸点，碱脆的最低温度约为60℃。
②对于奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂：◇氯化物介质的存在：几乎只要有Cl-存在，即可发生应力腐蚀开裂；温度升高，应力腐蚀开裂加速，在Cl-浓度少的稀溶液中，存在一个SCC敏感温度范围，一般在150-300℃。
奥氏体不锈钢热裂纹
影响奥氏体不锈钢焊接热裂纹的因素主要包括二个方面：冶金因素和力学因素。
分析后认为其防止措施是：1、冶金方面1）焊缝有害杂质的控制严格控制硼、硫、磷等有害元素含量。
对于不允许存在铁素体的纯奥氏体焊缝，可以加入适当的锰，少许的碳、氮，同时减少硅的含量。
2）改善焊缝结晶形态焊缝金属或母材中增添一定数量的铁素体组织，形成两相组织，有效防止热裂纹产生。
3）焊条和焊剂参照母材材质，采用低碳或超低碳以及含钛、铌等稳定化元素的焊材。
对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢，一般采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条，以焊缝金属含2-5%铁素体为宜；对Cr/Ni＜1的奥氏体耐热钢，应保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时，增加焊缝金属中的Mo、W、Mn元素含量。
对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质，应采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条；对于含有稀硫酸或盐酸的介质，常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条；对工作介质腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的不锈钢设备，可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。
对于低温条件下工作的奥氏体不锈钢，应采用纯奥氏体焊条，也可选用镍基合金焊条。
2、工艺方面1）选择正确的焊接工艺参数奥氏体不锈钢焊接应选用小电流、快速焊方式；多层焊时，为防晶粒长大，要等前一层焊缝冷却后再焊接次一层焊缝；厚板焊接时，为加快冷却，可从焊缝背面喷水或用压缩空气吹焊缝表面。
2)降低接头刚度和拘束度设计上减小结构的板厚，合理布置焊缝；在施工上合理安排焊件的装配顺序和每道焊缝的先后顺序，避免每条焊缝处在刚性拘束状态焊接，设法让每条焊缝有较大的收缩自由。
3）预热当奥氏体钢的刚性极大时，有时候也要进行预热，以防裂纹产生，而且裂纹的倾向会随着预热温度的升高而降低。
奥氏体不锈钢的焊接总结
奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀性好、耐热性强、可加工性能好等优点的重要金属材料。
在工业生产和生活中有着广泛的应用，其加工和使用也需要注意一些问题。
其中焊接是奥氏体不锈钢加工的重要环节。
本文将对奥氏体不锈钢焊接的一些总结进行介绍。
一、奥氏体不锈钢的焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法主要包括手工电弧焊、气体保护焊、等离子焊、电子束焊等多种方法。
其中较常用的是手工电弧焊和气体保护焊。
手工电弧焊以其简单、易上手的特点被广泛应用。
气体保护焊则可分为TIG焊和MIG焊两种，TIG焊使用惰性气体保护，其焊缝质量高，但生产效率相对较低；MIG焊使用惰性气体和活性气体保护，其生产效率较高，但焊接缝质量相对较低。
针对不同的焊接要求，可以选用不同的焊接方法进行。
二、奥氏体不锈钢焊接过程中需要注意的问题1、预热温度的选择：奥氏体不锈钢的焊接需要进行预热，其目的是通过预热来减少焊接时的热应力和裂纹。
预热温度一般选择在200-300℃之间，具体预热温度需根据奥氏体不锈钢的材质和焊接方法确定。
2、焊接电流和电压的选择：奥氏体不锈钢的焊接电流和电压需根据焊接材料的厚度、管壁厚度等因素进行选择，同时需要根据实际焊接情况进行调整。
3、焊接速度的控制：焊接速度过慢会导致热输入过多，从而影响焊缝的强度和质量；焊接速度过快则会导致焊缝破裂、夹杂物等缺陷，因此需要根据实际情况进行控制。
4、焊接环境的准备：奥氏体不锈钢焊接需在清洁环境中进行，否则会影响焊缝质量。
在焊接前需进行清洗和脱脂等处理。
三、常见的奥氏体不锈钢焊接缺陷及其原因1、热裂纹：奥氏体不锈钢焊接时，存在热应力，当焊接温度过高、预热量不足或冷却速度太快时，会导致热裂纹的产生。
此时需增加预热量、降低焊接温度或采用慢冷却方式来避免热裂纹的产生。
2、焊接夹杂物：由于焊接时未清洁干净或镍等元素含量过高等原因，会导致焊接夹杂物的产生，从而影响焊缝质量，该缺陷可通过选用合适的焊接材料、准备好焊接环境以及加强焊接质量管理等方法进行修复。
奥氏体不锈钢的结晶裂纹
奥氏体不锈钢的结晶裂纹
1.热膨胀系数大：奥氏体不锈钢的线膨胀系数相对较大，因此在焊接快速加热和冷却过程中，焊缝区域会经历显著的体积变化和收缩变形，导致较大的拉伸应力。
2.导热性差：奥氏体不锈钢的导热性能较差，使得热量分布不均匀，造成局部温度梯度高，加剧了焊接应力的形成。
3.液-固相线距离大：奥氏体不锈钢的液相线与固相线之间的温差较大，这延长了结晶时间，并且易于产生枝晶偏析，其中杂质和合金元素可能集中于晶界，降低该区域的韧性，增加开裂倾向。
4.成分影响：如碳、硫、磷等元素含量较高时，在焊缝中可能形成低熔点共晶物，这些相在冷却过程中优先凝固并产生应力集中，从而引发裂纹。
5.冶金因素：焊缝金属中的合金元素分配不均或未能得到适当的控制，例如铬贫化区的形成，可能导致晶间腐蚀和力学性能下降，增加裂纹敏感性。
为了防止奥氏体不锈钢焊接过程中的结晶裂纹，可以采取以下措施：
-选择合适的焊接材料和填充金属，确保其具有良好的抗裂纹性能。
-控制焊接工艺参数，比如电流、电压、焊接速度以及预热和后热处理温度，以减小焊接热输入和优化冷却速率。
-使用含有适量稳定化元素（如铌、钛）的合金来减少有害相的形成和改善焊缝组织性能。
-对关键部位进行焊前清理，避免油污、水分或其他污染物影响焊接质量。
-根据需要设计合理的接头形式和坡口尺寸，以分散焊接应力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊接单相奥氏体不锈钢时如何防止产生热裂纹？
单相奥氏体不锈钢如0Cr25Ni20焊接时的热裂倾向比1Cr18Ni9Ti不锈钢要大得多，特别是在根部打底焊道以及弧坑处最易产生热裂纹。
但是这类钢不能依靠加入少量铁素体来提高抗裂性。
因为要在焊缝中形成铁素体，势必加入大量铁素体形成元素，这就使焊缝的成分和性能与母材相差太大，以致不能满足接头的使用要求。
此外，更多的铁素体还会使接头脆化。
焊接单相奥氏体钢时防止产生热裂纹的主要措施是：
1）适当提高含碳量，使焊缝中形成一定数量的碳化物，与奥氏体组织成双相组织。
通常认为，碳是引起热裂纹的主要元素，特别是在18-8型钢焊缝中，当碳的质量分数从0.06%～0.08%增加到0.12%～0.14%时，热裂倾向显著增加；如果继续增高0.18%～0.20%时，热裂倾向就更大。
因此对于18-8型不锈钢，总是力求降低焊缝中的含碳量，以保证足够的抗裂性能。
但是在单相奥氏体不锈钢中，由于含碳量比较高，已经高到足以引起热裂纹的程度，要限制它的含量已不可能。
这时如果再提高碳的含量，使焊缝中保持适量的碳化物共晶，由于这种共晶物的熔点低、流动性好，在熔池结晶过程中呈弥散分布，可以细化奥氏体晶粒，并在熔池金属发生收缩和晶间薄层被拉断的瞬间及时填充到晶间的空隙中去，使裂纹不致产生。
2）在焊缝中加入适量的Mn、Mo金属元素，可提高抗热裂性，对于25-20型、15-36型等单相奥氏体不锈钢种，可加入质量分数为6%～7%的Mn或2%～5%的Mo。
又例如，0Cr25Ni20Mo2型的焊条A412，就有质量分数为2%～3%Mo。
3）严格控制焊缝金属中S、P等有害杂质的含量。
例如，焊接25-20型铸钢件时，如果用和母材成分相同的焊条或焊丝，只要焊缝中磷的质量分数不超过0.015%，不再采取其它措施，就能有效地防止裂纹。