310s为什么容易产生焊接热裂纹?

10S（25Cr-20Ni，S31008）是金相组织为纯（单相）奥氏体不锈钢，具有耐热（抗氧化）和耐蚀双重属性。310S可高温应用到800℃，S30408可应用到700℃。

焊接310S时经常出现热裂纹，尤其在钨极氩弧焊的打底焊道中常见焊缝中心结晶裂纹。310S热裂纹的产生主要与焊材的化学成分有关。

一

产生结晶裂纹原因

1.若奥氏体不锈钢中硫、磷杂质含量高，焊缝金属中形成低熔点共晶增多。例如，S与Ni形成的Ni3S2熔点为645℃，Ni-Ni3S2共晶体的熔点625℃，Ni-Ni3P/880℃，Fe-FeS/988℃。在焊缝凝固过程中，当焊缝边缘结晶凝固时，焊缝中心晶粒间低熔点共晶仍处于“液态薄膜”状态，在焊缝收缩产生的应力作用下产生裂纹。

2.焊缝金属是单相（纯）奥氏体组织时，结晶的柱状晶粗大，方向性强，杂质偏析更严重，低熔点共晶更容易聚集，更容易产生结晶裂纹。

3.纯奥氏体的不锈钢导热性较差，导热系数可为S30408的58%；线膨胀系数大，在焊接热循环过程中，焊接应力大，热裂倾向大。

4.当焊接热输入大，焊缝金属高温停留时间长，促进偏析和形成低熔点共晶。

5.当焊件刚性大，装配和焊接时产生较大的焊接应力，会促使形成热裂纹。

6.当焊缝深度比宽度大时，会使凝固晶粒增长垂直于焊接中心，容易产生热裂纹。

二

防止结晶裂纹措施

1.采用双相组织的焊缝，使焊缝金属呈奥氏体和铁素体双相组织，焊缝中铁素体的含量控制在3%～12%之间（高温应用也可适当的含铁素体），可打乱奥氏体柱状晶的方向性，阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒，在晶界上使液态薄膜更为分散不连续，减弱低熔点共晶的有害作用。铁素体可以比奥氏体溶解更多的杂质元素，从而可减少低熔点共晶在奥氏体晶界的偏析。在焊材选用上，可用ER310LMo（含铁素体）代替ER310焊接310S。

2.控制焊接材料的化学成分，严格限制焊缝中S、P等杂质含量，以减少低熔点共晶。做好母材的焊前清洁处理，杜绝有害元素的来源。

3.应尽量采用小的焊接热输入，而且不应预热，并降低层间温度。降低焊接电流减小熔深，热裂倾向小。降低电压形成凸形焊缝，补偿焊缝金属收缩，热裂倾向小。

4.从焊接应力方面，加大坡口角度，减小拘束度，可缓解热裂纹。

5.限制稀释率，焊接时必须尽量减少稀释率，如开大坡口、减小熔深、堆焊隔离层等，尤其是310S与碳钢的异种钢焊接时。

6.焊道宽深比（焊缝宽度/焊缝深度=W/D）在1.0~1.4之间有利于提高抗裂性。