1)焊接应力产生的原因及消除的方法
异种奥氏体钢焊接时,冷却速度快,焊接变形大,在热影响区就会产生很大的焊接应力,使焊缝金属开裂,甚至剥离。(焊接应力按作用的时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力)焊后要用石棉被或其他材料包裹焊缝,进行缓冷,使焊接应力在后缓冷却过程中消除。
根据奥氏体钢类型和所采用的焊接材料与工艺,焊接接头可能产生三种类型的晶间腐蚀。它们是“焊缝晶间腐蚀”、熔合区的“刀状腐蚀”和热影响区的“敏化区腐蚀”。奥氏体钢晶界处析出碳化铬,造成大量的铬从奥氏体固熔体中析出,使生成碳化铬的晶界上形成贫铬现象(Cr含量<10%~12%)而碳化铬本身不耐腐蚀,并从晶界迅速向纵深发展,破坏了晶粒间的联系和结合,在腐蚀介质强烈的作用下,贫铬区优先腐蚀,致使晶粒脱落,即产生晶间腐蚀。从表面看没有明显变化,一旦受力,就会沿晶间断裂。
2)应力腐蚀开裂原因及防止措施
(A)应力腐蚀开裂特点及原因。应力腐蚀开裂是奥氏体钢焊接区比较严重的失效形式,是一种无塑性变形的脆性破坏,危害非常严重。应力腐蚀裂纹一般均发生在焊缝表面,并深入焊缝金属内部,尖部多分枝,主要穿过奥氏体晶粒,少量穿过晶界处的铁素体晶粒。应力腐蚀开裂的原因主要有如下几种:
A)焊接区存在残余拉伸应力;
B)焊缝结晶组织以及在焊接区碳化物析出;
C)焊接接头区存在局部浓缩和沉积的介质。
(B)防止应力腐蚀开裂的措施有如下几个方法:
A)设计方面。合理地设计焊接接头,避免腐蚀介质在接头部位聚集,降低或消除接头的应力集中。
B)减少或消除焊接残余应力,采用合理的焊接顺序,减小拘束度,焊后进行热处理。
C)材料选择方面。要合理地选择母材和焊接材料,通常采用超合金化的焊接材料,使焊缝金属中的耐蚀合金元素(如Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。
D)焊接工艺方面。采用合理的焊接工艺,如焊接热源集中,线能量要小,快速冷却等,这样可减少碳化物的析出和避免接头组织过热。