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摘要：随着工业技术的进步，传统耐热钢服役条件更为苛刻，新型耐热钢不断应用。再热裂纹方面也发现了一系列新的问题，传统理论已不能全面解释，传统工艺已不能完全奏效。总结有关再热裂纹的研究成果，审视近几年再热裂纹方面出现的问题，可以发现过去研究中的不足，明确现在的研究方向和内容，并为新问题的解决提供思路。本文分析了低合金耐热钢焊接接头再热裂纹研究进展。
关键词：低合金耐热钢；焊接接头；再热裂纹；
随着服役参数的提高，低合金耐热钢使用壁厚越来越厚。如前所述，随着壁厚的增加。材料的再热裂纹倾向也随之加大，针对于具体结构，研究人员提出了许多降低再热裂纹敏感性的措施，如提高预热温度。
1再热裂纹的形成机理
1．晶界杂质偏析弱化。该理论认为，再热裂纹的形成与晶界本身的弱化有关。在的受热过程中，P，S，Sb，Sn，As等元素向晶界析集，使晶界的塑性变形能力大大降低。除了杂质元素。某些晶界上的析出物也能降低晶界的结合能和蠕变塑性。并为再热裂纹的形核与扩展提供通道。
2.晶内沉淀强化。焊接过程中，钢中的Cr，Mo，V，Nb，Ti等的碳化物、氮化物因受一次焊接热作用（>1100℃）而固溶，在随后的冷却过程中，这些碳化物、氮化物不能充分析出，过饱和地留在固溶体内。二次受热时，固溶的碳化物、氮化物在晶内析出，产生晶内强化，其结果使应力松弛所需要的塑性变形集中于晶界．增加了晶界的塑性变形量εp，若εp增加到大于晶界的塑性变形能力，就会产生再热裂纹。析出物类型也会影响再热裂纹敏感性，对CrMoV钢在不同温度下回火以析出不同类型的碳化物。结果发现，析出M2C相越多，再热裂纹倾向越大。
3.蠕变断裂。在再热过程中，应力的松弛伴随有蠕变发生，所以可以用蠕变断裂理论来解释再热裂纹的形成。适用于再热温度条件下的蠕变断裂可有以下两种开裂模型。据晶界粘滞性流动的观点，认为在蠕变条件下，在发生应力松弛的三晶粒交界处产生应力集中，当该应力超过了晶界的结合强度时就会在此产生裂纹。钢接头中观察到大量位于三叉晶界上的楔型蠕变裂纹，分析认为焊缝的高硬度是产生楔型蠕变裂纹的内因。接头本身较高的应力水平是形成裂纹的力学条件。虽然该文献认为该裂纹并不是严格意义上的再热裂纹，但也认为它们存有共性。
2、低合金耐热钢焊接接头再热裂纹研究进展
1.焊接裂纹的形态和类型。一是焊接裂纹的形态。低合金耐热钢焊接时易产生裂纹，通过检查发现这种裂纹常以纵向的方式存在于焊缝中间及熔合线处，有时也以横向的方式不规则地分布在整条焊缝中，严重时延伸到母材上。二是焊接裂纹所属类型根据延迟裂纹的机理，氢由金属内部向外扩散的过程中，会遇到某些陷阱（如显微杂质和微孔等），从而发生聚集，并由原子状态转变为分子状态，形成较大的内应力，从而促使这些原有微观缺陷的地方不断扩大，直至形成微观裂纹。从焊接过程中发现有较多的针状气孔现象来看，可以表明焊缝中的氢含量已处于饱和状态，而焊后的去氢处理又不充分，从而导致焊缝产生延迟裂纹。而从裂纹的扩展方向来看是由焊缝向两侧母材方向扩展，这与氢的扩展方向呈一致性，由此说明裂纹的性质属于冷裂纹。这条焊缝的焊接持续了两天多，在整个焊接过程中均没有发现裂纹，只是在整条焊缝焊妥后的第二天才发现，随着时间的推移，裂纹有扩展的趋势。这就进一步说明焊接裂纹属冷裂纹。另外，从所发现的焊接气孔来看，焊接表面的气孔呈喇叭口形，且气孔的四周有光滑的内壁。随后的机械加工过程中发现焊缝内部也存在气孔，多呈小圆球状，这与氢气孔的特征完全吻合，这说明了焊缝中存在大量的过饱和氢。由于氢在不同温度和不同组织中的溶解度差异很大，这样的焊接接头冷却时，析出的氢就会向周围的热影响区扩散，待组织转变后就在热影响区聚集相当多的氢。当这里存在显微缺陷如原子空位、空穴等，氢原子就在这些地方结合成分子状态的氢，在局部地区造成很大的压力，加上组织转变时的体积膨胀而产生的巨大组织应力，促使钢发生破坏，从而形成氢延迟裂纹。
2.影响分析。一是母材及焊接材料化学成分的影响。根据碳当量的计算公式算出母材的碳当量为0.941%，焊丝的碳当量为0.92%，均大于0.6%。因此，无论是母材还是焊材，其淬硬倾向严重，焊接性比较差，焊接时需要采取较高的预热温度及严格的工艺措施，否则易产生裂纹。二是大而厚的结构形式对焊接应力的影响。（1）对于大而厚的容器，由于结构本身钢性大，焊接过程易产生相当大的焊接应力。焊接时焊件上温度呈不均匀的分布，即在热源中心部分温度最高，离热源越远则温度越低。焊接时熔池的平均温度在2000℃以上，它被周围相对处于冷态的金属包围而受到约束，不能自由伸长，因而产生相当大的内应力，加上结构钢性大，不能变形，易导致裂纹产生。（2）焊缝金属在冷却过程中体积发生收缩，尤其是大厚度焊缝，焊缝中填充金属多，收缩量大。这种收缩也会产生较大的收缩应力而导致裂纹的产生。（3）焊接时，金属加热到很高温度，加上结构大而厚，散热快，因此，随后的冷却温度特别快，金属内部组织会发生很大的变化。由于各种金属组织比重不同，冷却后体积变化也不同，这种体积变化也受到周围未经组织变化金属的约束，其结果使金属内部产生较大的组织应力，也会导致裂纹的产生。三是焊接工艺的影响。（1）焊接线能量的影响。由于结构本身大而厚，加上实际焊接生产中一般都选用较大的焊接线能量，这样在热影响区由于容易产生过热组织使这部分金属晶粒粗大，降低了焊接接头的抗裂性能而导致裂纹的产生。（2）预热温度的影响。低合金耐热钢预热温度为200-250℃左右，可减缓焊接时的温度应力，防止冷裂纹的产生。因此，严格地选择预热温度及预热方法非常重要。但是施工现场由于条件的限制，预热温度控制得很不准确，预热时不控制加热速度，使得外表面很热而内壁还是冷的，这样造成测量预热温度时的虚假现象，从而容易造成较大的温差应力导致裂纹的产生。
3.焊接热输入量。焊接热输入量对再热裂纹有两个方面的影响。大的热输入量有利于减小拘束应力，降低粗晶区硬度，使焊接过程中晶内沉淀强化析出物更多，减少再次受热时析出相的强化作用，从而有利于减小再热裂纹倾向。但另一方面，大的热输入量粗化热影响区粗晶区晶粒，增大晶界的应变，从而增加再热裂纹倾向。因此，从降低再热裂纹倾向出发。对于晶粒长大敏感的低合金耐热钢，焊接时应选择低热输入焊接方法，并采用小热输入，对于晶粒长大不敏感的低合金耐热钢。可选择较大的焊接热输入。采用热模拟方法研究钢再热裂纹敏感性，当采用小热输入量输入时，组织在高温下塑性很好，再热裂纹敏感性低，大热输入条件下，断面收缩率随温度变化较大，表现出对再热裂纹敏感，最敏感温度约600℃。
虽然关于低合金耐热钢再热裂纹的产生机理、影响因素等已有大量研究，但这些理论对部分再热裂纹的发生仍不能全面解释。该形态裂纹的产生不仅与运行载荷有关，也与建造时的焊接工艺、焊后热处理工艺等相关。但关于横向再热裂纹的原因，与建造工艺、运行载荷等的关系，还未见系统的研究报道。
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