焊接接头再热裂纹 系列3-低合金钢的再热裂纹

                                                                                                   



前言

上一期老愚带大家学习了不锈钢的再热裂纹。本期老愚为大家详细分析低合金钢再热裂纹产生的原因及预防措施。


1低合金钢再热裂纹概述 对于一些低合金钢设备，有产生再热裂纹的倾向。
此再热裂纹的敏感温度500~700℃，是在焊后消除应力过程产生的。
这些再热裂纹绝大多数都是出现在热影响区的，而很少或几乎没有出现在焊缝内部。

图1 热影响区的粗晶粒和再热裂纹
2哪些低合金钢有再热裂纹倾向 含有一定沉淀强化元素的金属材料具有敏感性，包括低合金高强钢、珠光体耐热钢等。（PS：碳素钢和固溶强化的金属材料一般都不产生再热裂纹。）比如：2.25CrMo-V、15MnVR、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。

图2 再热裂纹 沿晶开裂
3产生原因及预防措施
3.1 选择合适的钢材，或控制钢材的杂质元素有些钢材本身就容易产生裂纹。
不同的钢材，怎么预测再热裂纹的敏感性。目前国际上并没有一个统一的预测方法，以下三种是比较主流的方法：G1 = 10C + Cr + 3.3Mo + 8.1V – 2（控制值G1＜2）PSR = Cr +Cu + 2Mo + 10V +7Nb + 5Ti – 2（控制值PSR＜0）Rs = 0.12Cu+0.19S+0.10As+P+1.18Sn+1.49Sb（控制值Rs＜0.03）
3.2 冶金因素晶粒度越大，越容易产生再热裂纹。所以需要在冶炼工艺上提出更高要求。
3.3 焊接工艺因素3.3.1焊接方法的影响

较大的焊接线能量会使过热区的晶粒粗大。对于一些晶粒长大敏感的钢种，埋弧焊时再热裂纹的敏感性比手工电弧焊时大。但对一些淬硬倾向较大的钢种，手弧焊反而比埋弧焊时的再热裂纹倾向大。3.3.2预热及后热的影响

防止再热裂纹，必须采用更高的预热温度或配合后热才能有效。
焊前预热可减小焊接残余应力，同时能改善粗晶区的组织，提高变形能力。一般预热温度为200~450℃。如果采取预热的同时采取及时后热，则可降低预热温度。
3.4 选用低匹配的焊接材料，使焊接接头的强度不要太高。
3.5 降低残余应力和避免应力集中从设计上改进接头型式、减小接头的刚性和焊后打磨平焊缝等都可以减小残余应力和应力集中，此外，利用钨极氩弧对焊缝表层进行一次重熔，也能减小焊接残余应力。
3.6 合理选择消除应力回火的温度原则是避开再热裂纹敏感温度。例如，07MnCrMoVR的敏感温度为650℃，为避免再热裂纹，热处理温度选580℃。

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