304椭圆形封头冷旋压裂纹原因分析及对策

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1、304椭圆形封头冷旋压裂纹原因分析及对策［分亨］304椭圆形封头冷旋压裂纹原因分析及对策304椭圆形封头冷旋压裂纹原因分析及对策304椭闘形封头冷旋压裂纹原因分析及对策压力容器封头是压力容器的主要受压元件Z—，它的质量影响着整个容器的质量和安全.随着各封头专业厂的壮大，冷旋压成形工艺由于其模具投资小、适应性好等优点正越來越多地运用。由于冷旋压与模压的加工工艺不同，以及工艺执行不严，产生了不少问题，而不锈钢封头冷旋成形产生裂纹的问题较模压严重得多。我厂委托加工的304冷旋压封头，人部分于成形后产生了裂纹，包括母材和焊缝区域都有产生。因此，有必耍分析冷旋压过程对其的影响

2、，以期提出解决办法。1、304冷旋压裂纹产生机理冷旋压成形是利用两模具的挤压作用，在旋压轮和成形辘之间，毛坯产生局部的赠性变形。该变形以螺旋形方式从中心向边缘“流动”，使毛坯产生连续弯曲变形。毛坏的外侧金属纵向纤维受拉而伸长，靠近成形辗一侧金属纵向纤维受压而缩短。随着向板坏小心的靠近，伸长和缩短的程度逐渐减小。在板坯上価上等间距的同心関和径向线，如图一。在旋制过程中发现，靠近旋压馄一侧的毛坯外侧径向辐射线的网格被拉长了，而内侧网格变化不明显。［这与实际情况是一致的。在加工封头检测屮发现，人最的裂纹出现在封头外表面沿肓边部位。］冷旋压封头过程中，反复的力的作川使发生冷

3、作硬化现彖，使产生位错的堆积和金相组织的变化，。奥氏体不锈钢从熔化状态到常温一般是不发生相变的，但在亚稳定态时加工会发生马氏体相变，并主要由于马氏体相变引起加工硬化。根据文献（1）的介绍，奥氏体的稳定性是由其成分决定的：(1)、Ni、C、Mn等奥氏体形成元素越多，奥氏体就越稳定；(2)、Cr为铁素体生成元素，在固溶体中具冇扩散作用，当C「大量固溶于奥氏体时能阻止奥氏体转变为马氏体，使奥氏体稳定；(3)Mo为铁素体形成元素，也具有增加稳定性作用。判断常温加工时奥氏体稳定性可用Ni最低当量含量与刚才Ni含量分析值做比较：Ni%={[Cr+1.5Mo-20]2/12・Mn

4、/2-35C+15-Cu-27N}/100*100%△二Ni的钢材分析值%-Ni%若A>=0稳定,*0不稳定•以某304钢板化学成分为例:表1：某304钢板化孑成分CrNiMnSi0.05218.28.051.080.530.0030.025计算得Ni%=12.91%A=8.05%-12.91%=-4.86%<0说明该钢板处于奥氏体不稳定状态，即常温下塑性加工即可发生马氏体转变。奥氏体不锈钢向马氏体转变有3个途径：（1）把奥氏体不锈钢温度降到Ms点（马氏体转变开始温度）以下，，其组织将转变为马氏体；（2）在高于Ms点的温度下进行塑性加工也可产纶马氏体，但马氏体发牛转

5、变温度的上限叫Md点。如呆Md比常温高，则在常温下冷加丁•就会使部分奥氏体组织转化为马氏体。如果Md比常温高，则常温下冷加工就会使部分奥氏体组织转化为马氏体。根据文献4介绍，该SUS304钢板的Ms点大约在-17°C,Md点人约在180°C左右。马氏体的出现使旋压封头机械性能迅速恶化,亦多次应变的作用下，强度、硬度增加,悄性降低。这是多次应变使马氏体产生数量增多的缘故。由于马氏体与奥氏体纟R织共存，延伸率不同，极易导致局部形成显微裂纹，随着裂纹的扩展导致最终的开裂。封头拼接焊•缝区又是一个薄弱环节。由于避免悍接裂纹，焊缝区填加了铁素体形成元素（部分固溶不完全的钢板也

6、存在铁索体），在旋压过程中形成了三相共存的局面。在焊接过程中形成的热影响区晶粒长人区域同时存在晶粒破碎和马氏体生成作用而性能下降，熔合线区和焊缝金属区存在的宏观尖锐焊接缺陷也在旋压加工中受到应力作用而可能破裂。实际工作小，焊接接头区是最薄弱的一环，最易产生裂纹。2、影响裂纹的因素:2.1.化学成分的影响。根据上述公式（1）计算可知,316、310的△值分别为+1.00、+4.72,故其非常稳定，不容易产生裂纹。2.2、加工变形量的影响：封头在冷旋压过程中，材料的变形量较大，翻边部位最大可达40%以上，卜-表是根据C「・Ni不锈钢冷加工对导磁率的影响，说明了产生马氏体

7、组织的含量随化学成分和冷加工变形量的变化趋势。表2：Cr-Ni不锈钢冷加工对导磁率的影响AISI牌号（相当于国内牌号钢材）Cr%Ni%△%冷加工变形率％导磁率pH-50h-200304(0Cr18Ni9)10.7-2.6513.832.065.084.51.00371.00481.03711.54002.20001.00401.00601.06202.12004.7500321(0Cr18Ni11Ti)-2.8516.541.553.570.51.00331.01801.40002.44006.76001.00351.02301.61003.34009.4000