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    壓力容器常用不銹鋼焊接特點

    2018-12-10   來源:   點擊數:15次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港本網訊:在化學成分上,16Mn與Q345也不盡相同。Q345鋼的主要組成元素比例與16Mn鋼基本相同,區別是增加了V、Ti、Nb微量合金元素,少量的V、Ti、Nb合金元素能細化晶粒,提高鋼的韌性,鋼的綜合機械性能得到較大提高。
      
      也正因為如此,Q345鋼板的可生產厚度可以做得更厚一些,適用于更多的設計中。
      
      性能
      
      兩種鋼材按屈服強度的不同而進行的厚度分組尺寸存在較大差異,而這必將引起某些厚度的材料的許用應力的變化。
      
      簡單地將16Mn鋼的許用應力套用在Q345鋼上是不合適的,而應根據實際的使用厚度,確定力學性能范圍是否滿足原有設計要求。
      
      結論
      
      Q345鋼的綜合機械性能應當優于16Mn鋼,特別是它的低溫性能更是16Mn鋼所不具備的(如Q345D、Q345E)。Q345鋼的許用應力略高于16Mn鋼.
      
      1.奧氏體不銹鋼的焊接特點
      
      奧氏體不銹鋼的焊接性能較好,但對于不同類型的奧氏體不銹鋼,在焊接過程中,當奧氏體從高溫冷卻到室溫時,由于C、Cr、Ni、Mo等合金元素含量的不同,金相組織轉變的差異及穩定化元素Ti、Nb+Ta的變化或焊接材料、焊接工藝的不同,其焊接接頭可能出現以下一種或多種問題和缺陷。
      
      (1)晶間腐蝕傾向:奧氏體不銹鋼在450~850攝氏度的溫度范圍內停留,或在焊接熱循環下,加熱到450~850攝氏度的溫度區間時,熱影響區內奧氏體不銹鋼的碳和鉻形成碳化鉻,使晶粒邊界處奧氏體局部貧鉻,發生腐蝕而喪失耐蝕能力。
      
      中國鋼管信息港本網訊:對于焊縫金屬,根據貧鉻理論,在晶界上析出碳化鉻,因此造成貧鉻的晶界是晶界腐蝕的主要原因。過熱區的“刀蝕”僅在由Nb或Ti穩定化的奧氏體不銹鋼熱影響區的過熱區中產生,其原因是焊接時,過熱區被加熱到1200攝氏度高溫,使Nb、Ti的碳化物大量溶解,冷卻時,Nb或Ti原子來不及擴散,使活潑的碳原子在奧氏體晶界處于過飽和狀態,在經過敏化溫度區加熱后,使碳化鉻優先在晶界沉淀,造成貧鉻的晶界,形成晶間腐蝕。熱影響區敏化溫度區的晶間腐蝕產生于600~1000攝氏度范圍的區域,產生原因也是奧氏體晶界析出碳化鉻,形成晶間貧鉻所致。
      
      (2)應力腐蝕開裂傾向:焊接接頭的應力腐蝕開裂特征是:局部性;裂紋從表面開始,整體呈樹枝狀。消除殘余應力的方法有:錘擊焊縫法、振動法、或者采用噴丸處理使表面具有壓應力狀態;也可以對含Nb或Ti的穩定性奧氏體不銹鋼進行850~900攝氏度穩定化處理。此外,調整焊縫金屬的合金成分,使其具有奧氏體-鐵素體雙相組織,或者采用奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼,也可以有效地防止應力腐蝕開裂的產生。
      
      (3)熱裂紋傾向:與其他不銹鋼相比,奧氏體不銹鋼具有較高的熱烈敏感性,在焊縫及近縫區都有產生熱裂紋的可能。熱裂紋通常分為凝固裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋三大類。凝固裂紋主要發生在焊縫區。液化裂紋主要出現在靠近融合線的近縫區或多層多道焊的層道間。高溫失塑裂紋通常發生在焊縫金屬凝固結晶結束的高溫區。
      
      (4)焊接接頭的脆化傾向:奧氏體不銹鋼焊接接頭在低溫使用時,為滿足低溫韌性的要求,焊縫組織通常應用單一的奧氏體組織,避免δ鐵素體存在,否則將使低溫韌性、塑性大大降低。奧氏體不銹鋼在焊接過程中,焊縫中的γ相和δ相均有可能發生σ相轉變,σ相是一種淬硬的金屬間化合物,主要析集于奧氏體柱狀晶的晶界,其成分不定,具有復雜的晶格。由于這種脆性的σ相的析出,使焊接接頭的塑性和韌性嚴重降低,而且抗晶間腐蝕性能也有所下降。
      
      2.奧氏體型不銹鋼的焊接工藝要點
      
      奧氏體不銹鋼可采用焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊以及埋弧焊等。奧氏體不銹鋼焊接時正確選用焊接材料,盡量選用含碳量較低和含穩定化元素(Nb)的焊接材料,以避免碳與鉻形成化合物引起晶界處貧鉻,從而提高焊縫抗晶間腐蝕的能力;選用含有適量鐵素體促進元素(Cr、Mo、Si等)的奧氏體不銹鋼焊接材料,可獲得奧氏體加少量鐵素體雙相組織的焊縫,以提高奧氏體不銹鋼焊縫的耐晶間腐蝕能力和抗熱裂紋的能力;采用窄焊道焊接技術,盡量采用不擺動或少量擺動焊接,并在保證熔合良好的條件下,盡量采用較小的焊接電流、較低的電弧電壓和較快的焊接速度;焊接過程中必須將焊件保持較低的層間溫度,必要時可采用強制冷卻(如水冷、吹壓縮空氣等)措施以控制層間溫度和焊后溫度,盡量減少焊縫在450~850攝氏度范圍內停留時間。
      
      馬氏體不銹鋼的焊接
      
      1.馬氏體不銹鋼的焊接特點
      
      高碳馬氏體不銹鋼在空冷條件下淬硬傾向很大。此類焊縫及焊接熱影響區的組織通常為硬而脆的高碳馬氏體,含碳量越高,這種淬硬傾向越大。當焊接接頭的拘束度較大或氫含量較高時,很容易導致冷裂紋的產生。為了避免裂紋,改善焊接接頭力學性能,應采取預熱、后熱、焊后立即高溫回火等措施。
      
      低碳馬氏體不銹鋼具有良好的焊接性。
      
      2.馬氏體不銹鋼的焊接工藝要點
      
      此類不銹鋼當采用同材質焊條進行焊接時,應選用低氫或超低氫型焊條,須經高溫烘干處理。
      
      (1)預熱和后熱:預熱溫度一般為100~350攝氏度,當w(C)小于0.05%時,預熱溫度為100~150攝氏度,當w(C)為0.05~0.15%時,預熱溫度為200~250攝氏度;當w(C)大于0.15%時,預熱溫度為300~350攝氏度。為進一步防止氫致裂紋,對于含碳量較高或拘束度大的焊接接頭,在后熱處理前還應采取必要的后熱措施。
      
      (2)焊后熱處理:Cr13型馬氏體不銹鋼焊接接頭通常需要進行焊后熱處理,其目的在于降低焊縫熱影響區的硬度,改善接頭的塑性和韌性,消除或降低焊接殘余應力,焊后處理有回火和完全退火。
      
      鐵素體不銹鋼的焊接
      
      1.鐵素體不銹鋼的焊接特點
      
      鐵素體不銹鋼通常分為普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼;鐵素體不銹鋼焊接時應注意的主要問題是焊接接頭的脆性問題,即焊接熱影響區的脆化,包括熔合區附近熱影響區的晶粒長大而引起的韌性下降,475攝氏度脆化,σ相析出脆化。主要包括以下幾點:過熱區脆化、475攝氏度脆化、σ相脆化以及焊接裂紋。
      
      2.鐵素體不銹鋼的焊接工藝要點
      
      普通鐵素體不銹鋼焊接時應該注意以下幾點:
      
      (1)焊前將焊件預熱到150攝氏度以上,層間溫度保持不低于預熱溫度,注意控制層間溫度不可過高,以防止高溫脆化和475攝氏度脆化。
      
      (2)采用小的熱輸入、窄焊道焊接技術,防止在450攝氏度以上停留時間長。
      
      (3)焊后進行750~800攝氏度退火處理,使碳化物球化,鉻分布均勻,可恢復耐蝕性和改善接頭的塑性。退火后快冷,防止σ相析出和475攝氏度脆化。
      
      (4)采用奧氏體不銹鋼焊條焊接,焊前不必預熱,焊后不可作熱處理。
      
      鐵素體不銹鋼的焊接材料,原則上應選用合金含量與母材相近的焊條或焊絲,以保證焊接接頭的均質性,只有在焊前無法預熱,焊后難于熱處理的情況下,才選用合金成分較高的奧氏體不銹鋼焊接材料。采用奧氏體不銹鋼焊接材料有利于提高焊接接頭的塑性、韌性,但對于不含穩定化元素的鐵素體不銹鋼,熱影響區的敏化難以消除。Cr25~Cr30鐵素體不銹鋼,常用的奧氏體不銹鋼焊接材料是Cr25~Ni13型。Cr16~Cr18鐵素體不銹鋼,常用的奧氏體不銹鋼焊接材料是Cr19~Ni10型、Cr18~Ni12Mo型。
      
      中國鋼管信息港本網訊:鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的焊接
      
      1.鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的焊接特點
      
      這類不銹鋼的焊接性良好,在一般的拘束條件下,焊縫金屬的熱裂紋敏感性小,但當拘束度較大和焊縫金屬中含氫量較高時,會導致焊接氫致裂紋傾向,因此在選擇焊接材料和焊接過程中應控制氫的來源,防止產生氫致裂紋。
      
      1.鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的焊接工藝要點
      
      (1)Cr18型雙相不銹鋼:這類鋼焊接性好,焊接熱裂紋和冷裂紋的敏感性小,接頭脆化傾向小,因此,焊前無需預熱,焊后也無需熱處理。
      
      此類鋼焊接時,若接頭的局速度較大,需嚴格控制氫的含量,防止產生氫致裂紋。對于薄板、薄壁管的封底焊接,宜采用鎢極氬弧焊,并控制焊接熱輸入;對于中厚板封底焊以外的焊接,可采用焊條電弧焊、氣體保護焊和埋弧焊。
      
      (2)Cr23無Mo型不銹鋼:其與Cr18型雙相鋼一樣焊接性良好,焊接熱裂紋和冷裂紋的敏感性小,接頭脆化傾向小,因此,焊前無需預熱,焊后也無需熱處理。焊接時為獲得良好的相比例及防治各種脆化相析出,應控制焊接熱輸入在10~25kJ/cm的范圍內,層間溫度不超過150攝氏度。
      
      (3)Cr22型不銹鋼:焊接性良好,焊接熱裂紋和冷裂紋的敏感性小,接頭脆化傾向小,因此,焊前無需預熱,焊后也無需熱處理。當焊接材料選擇合適、焊接熱輸入控制在10~25kJ/cm、層間溫度不超過150攝氏度時,焊接接頭具有良好的綜合性能。對于這類鋼的焊接,應嚴格控制焊材及焊接過程中的氫來源,防止氫致裂紋。
      
      (4)Cr25型不銹鋼:具有良好的焊接性。但要控制熱輸入,一般控制在10~25kJ/cm、層間溫度不超過150攝氏度以防止焊接接頭塑性、韌性及耐腐蝕性能大幅度降低。此類鋼優先選用Cr25-Ni9-Mo4型超低碳雙相不銹鋼焊接材料。當焊接接頭耐蝕性有更高要求時,可選用不含Nb的高Mo型鎳基合金焊接材料。另外要控氫,以防止氫致裂紋。中國鋼管信息港本網訊
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