Page 67 - 理化检验-物理分册2023年第十期

季艳娇, 等: 316L不锈钢焊管横向裂纹产生原因

后热处理加工, 随后对其进行水压测试。在焊接之
后未发现明显裂纹, 而在完成水压测试后, 发现焊管
母材上出现了大量垂直于焊缝的横向短裂纹。
1.4 扫描电镜和能谱分析
将裂纹断口试样进行机械切割、 超声清洗、 乙醇
清洗、 烘干, 再置于 SEM 下观察, 并对其进行能谱
分析, 结果如图4及表2所示。

图4 开裂处断口SEM 形貌及能谱分析位置
表2 断口表面能谱分析结果 %
图1 焊管裂纹宏观形貌 质量分数
分析位置
Cu Ni Cr Fe
S1 63.6 3.5 6.4 22.8
S2 81.0 1.5 1.8 6.8
2 综合分析

根据以上分析结果, 发现开裂试样具有以下特

征:( 1 )开裂位置在非焊缝区, 且没有向焊缝扩展;
图2 开裂断口宏观形貌

( 2 )开裂呈沿晶特征, 断口呈冰糖状;( 3 )开裂处铜

表1所示。
元素沿晶界富集。
表1 试样母材的化学成分分析结果 %
以上特征符合铜污染裂纹( CCC ) 的特征, CCC
质量分数
项目 是一种液态金属脆化( LME ) 现象, 即具有较好塑性
C Si Mn P S Cr Ni Mo N
的固态金属材料在接触到特定的液态金属后, 原子
实测值 0.021 0.488 1.410 0.032 0.008 16.810.072.110.017
间的结合力下降, 在受到拉伸力后, 金属材料的强度
1.3 金相检验 和塑性显著下降, 这通常发生在两种熔点相差较大
在母材上截取金相试样, 将其置于光学显微镜 的金属之间。对于奥氏体不锈钢来说, 焊接过程中
下观察, 结果如图3所示。由图3可知: 母材组织为 常见的能引起 LME 现象的低熔点金属为 Cu 和
奥氏体, 晶粒度为 9.0 级。焊管规格( 外径 × 壁厚) Zn 。裂纹位置富集了大量的 Cu元素, 纯铜熔点为

为25mm×0.5mm , 在自动生成线上完成焊接、 焊 1083℃ , 随纯度降低熔化温度降低, 比不锈钢的熔

点低得多, 在焊接过程中, 热影响区如果受到铜污
染, 则可能会发生 LME 现象, 而母材受到铜污染后
产生裂纹的原因则为进行了焊后热处理, 不锈钢焊

后热处理温度通常选择大于1000℃ 。该温度下热
处理时表面沾染的铜变成液态, 而奥氏体不锈钢的
热膨胀系数较高, 在毛细作用下, 液态 Cu会沿着奥
氏体晶界向内渗入, 从而形成晶界渗透, 破坏了晶界
的连续性, 导致晶界脆化, 结合力下降, 在拉应力的
图3 316L不锈钢显微组织形貌
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