高溫下焊接頭的組織變化

碳鋼和低合金耐熱鋼焊接構(gòu)件在高溫下長期工作時，由于組織不穩(wěn)定，會導(dǎo)致性能改變。碳鋼和碳錳鋼在高溫下長期運行后，最容易發(fā)生珠光體球化和石墨化，在焊接熱影響區(qū)還會產(chǎn)生魏氏組織。

（1)珠光體球化

所謂珠光體球化就是片狀珠光體中的滲碳體（Fe,C)有自行轉(zhuǎn)化為球狀并聚集成大球團的趨勢。面鐵素體中析出的碳化物也同時聚集長大，在晶界處尤為明顯。

鋼中碳化物形態(tài)及分布情況對熱強性有較大的影響，一般說來，片狀碳化物的熱強性較高。

球狀碳化物，特別是聚集成大塊的碳化物，會使鋼的熱強性明顯下降。

碳鋼最易球化，而鉬鋼、鉻鉬鋼則較碳鋼穩(wěn)定，但鉻鉬鋼如運行不當(dāng)（如超溫等），也會發(fā)生珠光體球化。l2CrlMoV鋼180℃時的管子爆破試驗表明，中度球化對持久強度影響不大，但完全球化將使持久強度降低1/3。球化組織可通過正火處理恢復(fù)成原先的片狀組織。

（2）石墨化

石墨化是比球化更為嚴(yán)重和有害的組織變化現(xiàn)象。產(chǎn)生石墨化的原因主要是滲碳體在高溫下的自行分解：Fe,C→3Fe+C(石墨）。石易通常沿晶析出，呈鏈狀分布，由于石墨的強度非常低，在鋼中可視為空洞或裂紋。譬如，某電廠管道在505℃下工作5年半后，在距焊縫金屬約3-4mm處沿整個橫截面突然斷裂，原因即在于石墨化。

為避免石墨化的產(chǎn)生，往往在鋼中加入與碳有較強結(jié)合力的元素，如鉻、釩等。一般說來，0.5%鉬鋼有較大的石墨化傾向，所以這種鋼已由Cr-Mo鋼來代替。

（3）魏氏組織

魏氏組織在焊接頭熱影響區(qū)產(chǎn)生的原因是由于過熱，魏氏組織對室溫強度影響較小，卻能提高高溫強度，但塑性有所降低。魏氏組織的最大不利之處在于沖擊韌度太低，旺旺會引起接頭的脆性斷裂。