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    压力容器常用不锈钢焊接特点

    2018-12-10   来源:   点击数:15次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港本网讯:在化学成分上,16Mn与Q345也不尽相同。Q345钢的主要组成元素比例与16Mn钢基本相同,区别是增加了V、Ti、Nb微量合金元素,少量的V、Ti、Nb合金元素能细化晶粒,提高钢的韧性,钢的综合机械性能得到较大提高。
      
      也正因为如此,Q345钢板的可生产厚度可以做得更厚一些,适用于更多的设计中。
      
      性能
      
      两种钢材按屈服强度的不同而进行的厚度分组尺寸存在较大差异,而这必将引起某些厚度的材料的许用应力的变化。
      
      简单地将16Mn钢的许用应力套用在Q345钢上是不合适的,而应根据实际的使用厚度,确定力学性能范围是否满足原有设计要求。
      
      结论
      
      Q345钢的综合机械性能应当优于16Mn钢,特别是它的低温性能更是16Mn钢所不具备的(如Q345D、Q345E)。Q345钢的许用应力略高于16Mn钢.
      
      1.奥氏体不锈钢的焊接特点
      
      奥氏体不锈钢的焊接性能较好,但对于不同类型的奥氏体不锈钢,在焊接过程中,当奥氏体从高温冷却到室温时,由于C、Cr、Ni、Mo等合金元素含量的不同,金相组织转变的差异及稳定化元素Ti、Nb+Ta的变化或焊接材料、焊接工艺的不同,其焊接接头可能出现以下一种或多种问题和缺陷。
      
      (1)晶间腐蚀倾向:奥氏体不锈钢在450~850摄氏度的温度范围内停留,或在焊接热循环下,加热到450~850摄氏度的温度区间时,热影响区内奥氏体不锈钢的碳和铬形成碳化铬,使晶粒边界处奥氏体局部贫铬,发生腐蚀而丧失耐蚀能力。
      
      中国钢管信息港本网讯:对于焊缝金属,根据贫铬理论,在晶界上析出碳化铬,因此造成贫铬的晶界是晶界腐蚀的主要原因。过热区的“刀蚀”仅在由Nb或Ti稳定化的奥氏体不锈钢热影响区的过热区中产生,其原因是焊接时,过热区被加热到1200摄氏度高温,使Nb、Ti的碳化物大量溶解,冷却时,Nb或Ti原子来不及扩散,使活泼的碳原子在奥氏体晶界处于过饱和状态,在经过敏化温度区加热后,使碳化铬优先在晶界沉淀,造成贫铬的晶界,形成晶间腐蚀。热影响区敏化温度区的晶间腐蚀产生于600~1000摄氏度范围的区域,产生原因也是奥氏体晶界析出碳化铬,形成晶间贫铬所致。
      
      (2)应力腐蚀开裂倾向:焊接接头的应力腐蚀开裂特征是:局部性;裂纹从表面开始,整体呈树枝状。消除残余应力的方法有:锤击焊缝法、振动法、或者采用喷丸处理使表面具有压应力状态;也可以对含Nb或Ti的稳定性奥氏体不锈钢进行850~900摄氏度稳定化处理。此外,调整焊缝金属的合金成分,使其具有奥氏体-铁素体双相组织,或者采用奥氏体-铁素体双相不锈钢,也可以有效地防止应力腐蚀开裂的产生。
      
      (3)热裂纹倾向:与其他不锈钢相比,奥氏体不锈钢具有较高的热烈敏感性,在焊缝及近缝区都有产生热裂纹的可能。热裂纹通常分为凝固裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹三大类。凝固裂纹主要发生在焊缝区。液化裂纹主要出现在靠近融合线的近缝区或多层多道焊的层道间。高温失塑裂纹通常发生在焊缝金属凝固结晶结束的高温区。
      
      (4)焊接接头的脆化倾向:奥氏体不锈钢焊接接头在低温使用时,为满足低温韧性的要求,焊缝组织通常应用单一的奥氏体组织,避免δ铁素体存在,否则将使低温韧性、塑性大大降低。奥氏体不锈钢在焊接过程中,焊缝中的γ相和δ相均有可能发生σ相转变,σ相是一种淬硬的金属间化合物,主要析集于奥氏体柱状晶的晶界,其成分不定,具有复杂的晶格。由于这种脆性的σ相的析出,使焊接接头的塑性和韧性严重降低,而且抗晶间腐蚀性能也有所下降。
      
      2.奥氏体型不锈钢的焊接工艺要点
      
      奥氏体不锈钢可采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊以及埋弧焊等。奥氏体不锈钢焊接时正确选用焊接材料,尽量选用含碳量较低和含稳定化元素(Nb)的焊接材料,以避免碳与铬形成化合物引起晶界处贫铬,从而提高焊缝抗晶间腐蚀的能力;选用含有适量铁素体促进元素(Cr、Mo、Si等)的奥氏体不锈钢焊接材料,可获得奥氏体加少量铁素体双相组织的焊缝,以提高奥氏体不锈钢焊缝的耐晶间腐蚀能力和抗热裂纹的能力;采用窄焊道焊接技术,尽量采用不摆动或少量摆动焊接,并在保证熔合良好的条件下,尽量采用较小的焊接电流、较低的电弧电压和较快的焊接速度;焊接过程中必须将焊件保持较低的层间温度,必要时可采用强制冷却(如水冷、吹压缩空气等)措施以控制层间温度和焊后温度,尽量减少焊缝在450~850摄氏度范围内停留时间。
      
      马氏体不锈钢的焊接
      
      1.马氏体不锈钢的焊接特点
      
      高碳马氏体不锈钢在空冷条件下淬硬倾向很大。此类焊缝及焊接热影响区的组织通常为硬而脆的高碳马氏体,含碳量越高,这种淬硬倾向越大。当焊接接头的拘束度较大或氢含量较高时,很容易导致冷裂纹的产生。为了避免裂纹,改善焊接接头力学性能,应采取预热、后热、焊后立即高温回火等措施。
      
      低碳马氏体不锈钢具有良好的焊接性。
      
      2.马氏体不锈钢的焊接工艺要点
      
      此类不锈钢当采用同材质焊条进行焊接时,应选用低氢或超低氢型焊条,须经高温烘干处理。
      
      (1)预热和后热:预热温度一般为100~350摄氏度,当w(C)小于0.05%时,预热温度为100~150摄氏度,当w(C)为0.05~0.15%时,预热温度为200~250摄氏度;当w(C)大于0.15%时,预热温度为300~350摄氏度。为进一步防止氢致裂纹,对于含碳量较高或拘束度大的焊接接头,在后热处理前还应采取必要的后热措施。
      
      (2)焊后热处理:Cr13型马氏体不锈钢焊接接头通常需要进行焊后热处理,其目的在于降低焊缝热影响区的硬度,改善接头的塑性和韧性,消除或降低焊接残余应力,焊后处理有回火和完全退火。
      
      铁素体不锈钢的焊接
      
      1.铁素体不锈钢的焊接特点
      
      铁素体不锈钢通常分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢;铁素体不锈钢焊接时应注意的主要问题是焊接接头的脆性问题,即焊接热影响区的脆化,包括熔合区附近热影响区的晶粒长大而引起的韧性下降,475摄氏度脆化,σ相析出脆化。主要包括以下几点:过热区脆化、475摄氏度脆化、σ相脆化以及焊接裂纹。
      
      2.铁素体不锈钢的焊接工艺要点
      
      普通铁素体不锈钢焊接时应该注意以下几点:
      
      (1)焊前将焊件预热到150摄氏度以上,层间温度保持不低于预热温度,注意控制层间温度不可过高,以防止高温脆化和475摄氏度脆化。
      
      (2)采用小的热输入、窄焊道焊接技术,防止在450摄氏度以上停留时间长。
      
      (3)焊后进行750~800摄氏度退火处理,使碳化物球化,铬分布均匀,可恢复耐蚀性和改善接头的塑性。退火后快冷,防止σ相析出和475摄氏度脆化。
      
      (4)采用奥氏体不锈钢焊条焊接,焊前不必预热,焊后不可作热处理。
      
      铁素体不锈钢的焊接材料,原则上应选用合金含量与母材相近的焊条或焊丝,以保证焊接接头的均质性,只有在焊前无法预热,焊后难于热处理的情况下,才选用合金成分较高的奥氏体不锈钢焊接材料。采用奥氏体不锈钢焊接材料有利于提高焊接接头的塑性、韧性,但对于不含稳定化元素的铁素体不锈钢,热影响区的敏化难以消除。Cr25~Cr30铁素体不锈钢,常用的奥氏体不锈钢焊接材料是Cr25~Ni13型。Cr16~Cr18铁素体不锈钢,常用的奥氏体不锈钢焊接材料是Cr19~Ni10型、Cr18~Ni12Mo型。
      
      中国钢管信息港本网讯:铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接
      
      1.铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接特点
      
      这类不锈钢的焊接性良好,在一般的拘束条件下,焊缝金属的热裂纹敏感性小,但当拘束度较大和焊缝金属中含氢量较高时,会导致焊接氢致裂纹倾向,因此在选择焊接材料和焊接过程中应控制氢的来源,防止产生氢致裂纹。
      
      1.铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接工艺要点
      
      (1)Cr18型双相不锈钢:这类钢焊接性好,焊接热裂纹和冷裂纹的敏感性小,接头脆化倾向小,因此,焊前无需预热,焊后也无需热处理。
      
      此类钢焊接时,若接头的局速度较大,需严格控制氢的含量,防止产生氢致裂纹。对于薄板、薄壁管的封底焊接,宜采用钨极氩弧焊,并控制焊接热输入;对于中厚板封底焊以外的焊接,可采用焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊。
      
      (2)Cr23无Mo型不锈钢:其与Cr18型双相钢一样焊接性良好,焊接热裂纹和冷裂纹的敏感性小,接头脆化倾向小,因此,焊前无需预热,焊后也无需热处理。焊接时为获得良好的相比例及防治各种脆化相析出,应控制焊接热输入在10~25kJ/cm的范围内,层间温度不超过150摄氏度。
      
      (3)Cr22型不锈钢:焊接性良好,焊接热裂纹和冷裂纹的敏感性小,接头脆化倾向小,因此,焊前无需预热,焊后也无需热处理。当焊接材料选择合适、焊接热输入控制在10~25kJ/cm、层间温度不超过150摄氏度时,焊接接头具有良好的综合性能。对于这类钢的焊接,应严格控制焊材及焊接过程中的氢来源,防止氢致裂纹。
      
      (4)Cr25型不锈钢:具有良好的焊接性。但要控制热输入,一般控制在10~25kJ/cm、层间温度不超过150摄氏度以防止焊接接头塑性、韧性及耐腐蚀性能大幅度降低。此类钢优先选用Cr25-Ni9-Mo4型超低碳双相不锈钢焊接材料。当焊接接头耐蚀性有更高要求时,可选用不含Nb的高Mo型镍基合金焊接材料。另外要控氢,以防止氢致裂纹。中国钢管信息港本网讯
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