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大口径厚壁钢管的焊接部位:热影响、残余应力、焊缝的形状缺陷

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-28  浏览次数:9 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网媒体报道:在固体厚壁不锈钢管中,产生的b新相(或核心)和a母相点阵之间由于比容或者(以及)晶体结构的不同而产生

中华不锈钢网媒体报道:在固体厚壁不锈钢管中,产生的b新相(或核心)和a母相点阵之间由于比容或者(以及)晶体结构的不同而产生的应变能及界面能的影响,可以出现下面几种关系。
  
  (a)非共格    新相点阵和母相完全不同,或者新相是液体或气体,这样两相之间就有一界面,它的性质和大角度晶界相似。在理想情况下,新相(固态)的取向有一统计的分布,这种厚壁不锈钢管相变和经典的成核理论最接近。Al-Cu合金中沉淀出来的平衡相,从铝中析出的液态铅都属于这种类型.
  
  (b)完全共格     新相和母相的点阵结构和取向都相同。例如从Ni—Cr-AI合金中沉淀出来的Ni3Al就属于这种类型.在此情况下,由于界面能趋近于零,所以厚壁不锈钢管没有相变经典理论所要求那样的成核过程.一个新相的晶胞便是一个核心,这核心通过负的相变自由能△F的推动而进行扩散式的成长,核心的成长率受扩散激活自由能的控制。过饱和固溶体(母相)的自由能随新相中原子数目的增加而成比例关系下降,
  
  上面所述是一种理想的或者特殊的情况,一般说来,常常由于厚壁不锈钢管溶质和溶剂的原子尺寸不同,所形成的新相核心或脱溶区和母相之间虽然完全共格,但是也同时产生弹性畸变.后面(第十二章)将要讨论的Al-Cu不锈钢管的G.P.区(Gufnier-Preston zone)便是一个例子,并且,当新相质点长大之后,可以由于畸变过大而使共格破坏,变成半共格或者非共格.
  
  (c)切变共格   通过厚壁不锈钢管母相的切变而产生的新相就常常有这样的界面.例如AI-Ag合金中的r过渡相(§12.3),从b黄铜中形成的a黄铜都属于这种类型,在这种界面上有切应力存在.新相和母相之间的位向关系不是任意的,它由厚壁不锈钢管可以发生切变的切变面和切变方向来决定,
  
  如果厚壁不锈钢管的相变自由能F相同,则在上面所述的(a),(b),(c)三种情况中,非共格的成核功最大,每个核心中的原子数目也最多;切变共格的成核功其次;完全共格的最小.
  
  (d)半共格    在界面上,两个相的原子排列不完全恰当地匹配,但是,错配由于得到不连续区域(例如位错)的周期性的校正,所以也不致在长距离范围内积累。马氏体厚壁不锈钢管界面便是一个例子(§11.7),这类界面叫半共格界面。实质上,此种界面是由两种结构组成的,一种是局部的,通过弹性畸变而保持共格的区域;另一种是把共格区域分隔开的错配区域(即不连续区域).界面沿垂直于它自身的方向迁移,扫过母相,因而新相就得以成长。厚壁不锈钢管要是被扫过的母相区域的所有原子都能保持在新相中,新相中也不增添新的原子,那么我们称这种界面的迁移为保守的运动;相反,如果在同一区域中,当厚壁钢管转变为新相之后,原子的数目比原来母相的多一些或者少一些,那么这种迁移就称为非保守的运动,有些半共格界面是通过热激活过程而运动的,另一些则是由于受到适当的推动力而运动的。后一种界面称为“可滑移”界面,可滑移界面的运动必定是保守的运动.图9.7(a)所表示的位错墙是“可滑移”界面的简单例子,它由一组平行的刃型位错构成,有着公共的柏格斯矢量,这矢量不躺在墙上(若是螺型位错则矢量平行于位错墙).因此,厚壁不锈钢管位错可以在两相一一对应的晶面上滑移,作保守的运动,在图9.7(b)中,柏格斯矢量在位错排所构成的界面上,并且不平行于位错线,当这种界面移动时,位错必须攀移.因此,这种界面的移动是通过热激活的,并且是非保守的运动,它要求原子不断地流到(或离开)界面区域.
  
  中华不锈钢网媒体报道:大口径厚壁不锈钢管的焊接部位,无论就腐蚀来讲还是就强度来讲都容易成为薄弱的地点。
  
  (1)热影响   对于奥氏体系不锈钢而言,晶界碳化物的析出,不仅成为晶间腐蚀的原因,也使得容易发生点腐蚀甚至于应力腐蚀破裂。对于铁素体系不锈钢而言,组织变化的情形与奥氏体系不锈钢有很大不同,但其结果通常都是不仅耐蚀性降低,同时还带来韧性的降低。
  
  (2)残余应力  大口径厚壁不锈钢管的焊接残余应力往往成为应力腐蚀破裂的原动力。
  
  (3)焊缝的形状缺陷  未焊透、咬边、焊接裂纹等形状上的缺陷,不仅使得强度降低,同时还成为容易发生应力腐蚀破裂和缝隙腐蚀等的薄弱地点。必须注意要适合使用条件。
  
  (4)酸洗   在耐热上使用的情况姑且不论,仅就为了确保耐蚀性,原则上大口径厚壁不锈钢管都有必要进行酸洗,以除去在焊接时所形成的氧化皮。
  
  (5)砂轮磨削  经过砂轮磨削修整之后,所残留下来的磨削纹路,容易引起大口径厚壁钢管应力腐蚀和点腐蚀。另外,还容易附着异物。中华不锈钢网媒体报道

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