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          耐熱不銹鋼

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          至德鋼業耐熱不銹鋼管管道焊接裂紋控制技術方法

          來源:至德鋼業 日期:2021-04-04 11:29:58 人氣:643

           浙江至德鋼業有限公司技術人員主要闡述了耐熱不銹鋼管道焊接裂紋產生的主要原因,從焊接材料和焊接規范的選擇兩方面對焊接裂紋的控制機理進行了分析,并結合工程實例,對耐熱不銹鋼管道焊接方法進行描述,總結出有效防治耐熱不銹鋼管道焊接裂紋的措施。耐熱合金鋼是石油化工裝置中常見的、應用比較廣泛的鋼種之一,其中尤其以鉻鉬類珠光體耐熱鋼所占比例最大。這種類型的合金鋼以較好的抗氧化性和熱強性被各類壓力管道、加熱爐管所采用,工作溫度一般可達330-350℃,甚至600℃。其中以Cr5Mo,15Cr5Mo等最常見。但在實際工作中,我們發現這類鋼種在施焊過程中,如控制不當,極易產生焊接裂紋,影響焊接接頭的使用性能。后來經過反復實踐和學習,我們對其焊接性能特點進行了深入了解,分析了產生裂紋的主要原因,找到了一些解決問題的方法。


          一、珠光體耐熱鋼焊接裂紋產生的主要原因


            珠光體耐熱不銹鋼管焊接裂紋以冷裂紋、熱裂紋最為常見,現在逐一分析其產生原因。


           1. 冷裂紋


            冷裂紋主要產生于焊接接頭的熱影響區。氫的擴散是造成冷裂紋的主要原因。這是由于焊接時,熱影響區母材隨溫度升高轉變成奧氏體。而當焊縫金屬隨溫度降低轉變為珠光體時,熱影響區仍為奧氏體。而焊縫中的氫在奧氏體中溶解度大,于是其便向熱影響區擴散,聚集熔合線附近的奧氏體組織中,在殘余壓力作用下,便在熱影響區產生冷裂紋。


            2. 熱裂紋


            珠光體耐熱不銹鋼管的熱裂紋主要產生在焊縫中,尤其是弧坑處。它是由于焊接中碳、硫、磷等雜質元素的含量過高,以至與鎳等合金元素形成低熔點共晶物,聚集在晶間處,在殘余壓力作用下,產生熱裂紋。


          二、珠光體耐熱鋼焊接裂紋的控制


            選擇正確的焊接工藝是防止珠光體耐熱不銹鋼管焊接裂紋產生的主要途徑?,F從以下幾方面并結合在耐熱鋼管道焊接作業中的實踐加以論證。


           1. 焊接材料的選擇


            焊接選擇的原則是力求焊縫成分與母材相近,以保證焊縫性能與母材匹配。為防止焊縫的熱裂傾向,焊縫的含碳量也可以較母材略低一些。以Cr5Mo鋼管焊接為例,宜采用氬電聯焊,氬弧焊打底選用H1Cr5Mo焊絲,手工電弧焊蓋面選用R507焊條。


            2. 焊接規范的選擇


            焊接線能量對焊縫組織及性能影響很大。過大的線能量會使熱影響區產生脆化,過小則會增加融合區的硬化程度,不利于防止裂紋產生和改善接頭的機械性能。


            另外對預熱和層間溫度的有效控制可以減緩焊縫金屬和熱影響區的冷卻速度,降低接頭的淬硬傾向,有利于氫從焊縫中逸出,防止冷裂紋產生。


            后熱處理,即消氫處理。也能促使氫進一步由焊縫逸出,防止冷裂紋產生。焊后熱處理可以消除應力,降低接頭及熱影響區的硬度,促使氫逸出,使接頭組織穩定,提高其高溫下的使用性能。


          三、焊接實踐


            該工藝在某石化裝置規格為Φ152×8的Cr5Mo爐管的焊接中進行了應用,在遵循以上原則的基礎上還根據實際情況在兩方面作了改進。


           1. 打底焊的焊接電流調整


            由于當時環境溫度較低,層間溫度不宜控制,容易造成冷裂。因此對氬弧焊的電流參數進行了適當的調整,即在可以控制電弧的前提下,將電流由100-110A提高至130A左右,相當于適當提高了線能量。經實踐證明,對保持層間溫度以及焊縫金屬的熔合,防止冷裂效果明顯。


           2. 焊制坡口過渡層


           由于母材及焊材中含有碳、硫、磷等雜質的原因,使開始時焊接常產生裂紋,一度影響了焊接質量。后來經過工程技術人員研究,嘗試了坡口過渡層的焊接方法:即在管口打出坡口后,在坡口上采用氬弧焊焊制一層過渡層,然后經過打磨處理,再進行組對焊接。過渡層的采用,較好地緩解了由于母材成分復雜等原因造成焊縫熱裂傾向。以下是此次焦化爐管焊接的各項工藝參數:


           氬弧焊打底:焊接電流130-140A,焊接電壓16-20V


           手工電弧焊蓋面:焊接電流110-115A,焊接電壓22-24V


           預熱溫度:250-300℃


           層間溫度:≥250℃


           后熱溫度:250-300℃,0.5小時


           焊后熱處理:750-780℃,2小時(升溫速度220℃,降溫速度275℃/h)熱處理后經硬度檢測,硬度值均低于HB245。經射線探傷,完全符合JB/T4730Ⅱ級要求。


          四、結論


           幾年來,該工藝在耐熱不銹鋼管道的焊接實踐應用中效果均比較理想,有效地防止了裂紋的產生,焊接合格率達到98%以上。說明在焊接規范的控制以及焊接方法運用上比較成功。經過不斷完善,一定會取得更理想的效果。


          本文標簽:耐熱不銹鋼管 

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