不鏽鋼壓力容器的焊接工藝分析

在不鏽鋼壓力容器中,大多數採用鉻鎳奧氏體不鏽鋼作為殼體材料,主要鋼種有1Crl8Ni9Ti、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、0Cr19Ni13Mo3及0Cr18Ni2Mo2Ti等。奧氏體不鏽鋼具有良好的焊接性,焊接過程中,焊縫金屬和熱影響區不發生二次相變,無淬硬傾向,通常焊前無需預熱,焊後不必作熱處理。某些全奧氏體不鏽鋼焊縫金屬具有一定的熱裂傾向,除正確選擇焊接材料外,還應注意控制焊接熱輸入。不鏽鋼壓力容器焊接的核心問題是:保證焊接接頭的耐蝕性與母材相當,並以此為出發點編制焊接工藝規程。

不鏽鋼壓力容器的焊接工藝分析

不鏽鋼壓力容器的焊接工藝分析

不鏽鋼壓力容器的焊接工藝分析

鉻鎳奧氏體不鏽鋼可以採用各種傳統的弧焊方法進行焊接,其中包括焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、藥芯焊絲電弧焊、鎢極氬弧焊、等離子弧焊及埋弧焊等。在生產條件許可的情況下,應優先採用焊接熱輸入低、焊接變形量小的焊接工藝方法,如窄間隙弧焊和熔化極氣體保護焊等。

為確保奧氏體不鏽鋼焊接接頭的質量和耐蝕性,必須採取以下焊接工藝措施:

1)焊前準備時,必須將可能使焊縫金屬增碳的各種汙染物清除乾淨。焊接坡口面及兩側20mm範圍內,應用丙酮和酒精脫水去油,不得用碳鋼鋼絲刷清理坡口和焊縫表面。清渣和修整焊縫表面,應用砂輪、砂帶及不鏽鋼絲刷等。

2)焊條、焊絲和焊劑必須在乾淨的庫房內單獨放置。焊條應在使用前,按藥皮型別在規定的溫度範圍內烘乾、領用時應將焊條放在手提式焊條筒內,不要用裸手直接觸控焊條藥皮。焊材保管工和焊工必須載乾淨手套搬運和領取焊條和焊絲。埋弧焊和氣體保護焊用焊絲,使用前應用丙酮擦淨焊絲表面。

3)採用焊條電弧焊焊接不鏽鋼薄板焊件時,可選用氧化鈦型焊條,其電弧燃燒穩定焊縫成形美觀。對於立焊和仰焊位置的焊接,推薦採用氧化鈣型焊條,其熔渣凝固較快,對焊接熔池起一定的支託作用。

4)氣體保護焊和埋弧焊時,應選用鉻和錳含量略高於母材的焊絲,以補償焊接過程中這些合金元素的燒損。在不鏽鋼厚板接頭的焊接中,為使焊縫金屬具有較高的抗裂性,形成含有一定量鐵素體的奧氏體組織,宜採用鉬和矽含量較高的不鏽鋼焊絲。

5)在焊接耐蝕性要求較高的穩定型不鏽鋼時,應採用釩合金化的不鏽鋼焊條和焊絲。同時應注意焊條中的鈮都是透過藥皮過渡到焊縫金屬中的,因此不應使用藥皮脫落或開裂的焊條。

6)在焊接過程中,必須將焊件保持較低的層間溫度,最高不應超過150℃,焊接不鏽鋼厚板接頭時,為加快焊縫的冷卻,可從焊縫背面噴水冷卻,或用壓縮空氣吹焊縫表面,但必須注意層間清理,防止壓縮空氣中的水分汙染焊接區。

7)焊條電弧焊時,應按焊條說明書規定的電流範圍選擇焊接電流。由於不鏽鋼的電阻比較大,靠近夾持端的一段焊條會受電阻熱的作用發紅,焊條的後半段熔化速度加快,並使焊縫的熔深減小,嚴重時會造成未熔合和虛焊等缺陷。由於各種焊條的耐熱特性不一,施焊產品焊縫前,應透過試驗,確定適用的焊接電流,並在焊接工藝規程中作出嚴格的規定。

8)在操作技術上,要求採用窄焊道技術,焊接過程中儘量不擺動焊條或焊槍。在保證層間熔合良好的前提下,儘可能提高焊接速度。

9)不鏽鋼壓力容器焊後,原則上不作消除應力處理。對於接頭耐蝕性要求較高的焊件,焊後應作固溶處理或穩定化處理。

固溶處理是將焊件加熱到1010-1120℃溫度範圍,按1min/mm計算保溫時間,使奧氏體晶間的碳化物在上列溫度區間完全溶解;然後將焊件在900-400℃的溫度範圍內快速冷卻。一般可採用水淬激冷,小型薄壁焊件亦可風冷或空冷。固溶處理的缺點是加熱溫度高焊件容易產生變形,必須作相應的整形處理。

對於大型焊件,穩定化處理較為適用。它既能降低接頭的殘餘應力,又可消除碳化鉻沿晶界的沉澱。穩定化的加熱溫度範圍為780~870℃,保溫時間按4-5min/mm計算,使鉻擴散到晶界附近的貧鉻區。保溫結束後,以緩慢的速度冷卻。穩定化處理後,接頭的殘餘應力約可消除85%。

不鏽鋼壓力容器的焊接工藝分析

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