不锈钢管焊接内部缺陷成因及预防

在不锈钢管焊接过程中,由于人员、设备、材料、方法、环境等各方面因素影响,在不锈钢管焊缝处产生缺陷。不锈钢管焊接内部缺陷主要有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等。

一、裂纹。

在焊缝或热影响区内开裂形成的缝隙叫裂纹。分为冷钱纹、热裂纹、再热裂纹等。焊接裂纹危害性很大,它除了降低焊缝强度外,还因裂纹末端存在尖锐的缺口,而引起严重的应力集中,造成结构断裂破坏

1、冷裂纹:焊缝冷却过程中,温度在200℃以下产生的裂纹,叫冷裂纹。

1.1产生原因

焊缝在结晶过程中,氢含量过高不能逸出,聚集在离熔合线附近的热影响区中;母材的淬硬倾向大,在冷却速度较快的条件下,热影响区形成脆而硬的马氏体组织:焊接过程中由于工件局部不均匀受热,焊缝在冷却过程中会产生很大的拉应力,这种拉应力随焊缝温度的下降而增大。在氢、淬硬组织、应力三个因素共同作用下,即产生裂纹。

1.2预防措施

1.2.1合理选择焊材。选用低氢型焊条,减少含氢量,焊前严格按规定进行烘干,焊口边缘彻底清理干净,减少氢的来源;选用合适焊材,使焊缝与母材有良好的匹配,增加焊缝金属的塑性,不产生任何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体等

1.2.2选择合理的焊接工艺。如焊前预热、控制层间温度、减缓冷却速度,使用小电流、分散焊等措施减小辉件的温度差,改善焊缝及热影响区的组织状态等

1.2.3焊后及时热处理。使氢能从焊缝中逸出、减少焊接残余应力及改善接头的组织和性能。

1.2.4采用合理的焊接顺序和焊接方向,改善焊接的应力状态,降低焊接残余应力。

1.2.5制定合理的成形加工和组装工艺,尽可能减小冷却变形度,避免强制组装,预防组装过程中造成各种伤痕。

2、热裂纹:热裂纹是在稍低于凝固温度下产生的裂纹。

300℃以上高温产生的裂纹都叫热裂纹。热裂纹大多产生在焊缝中,有时也出现在热影响区内。这类裂纹沿晶界开裂,断面上大多有明显氧化色彩。

2.1产生原因:热裂纹是拉应力和低熔点共晶两者联合作用形成的裂纹。无论增大那一方面的作用,都可以促使焊缝中形成热裂纹。

2.2预防措施

2.2.1控制化学成分,限制易生成低熔点共晶物和有害杂质的含量,应减少焊缝金属中的镍、碳、硫、磷含量,增加铬、钼、硅及锰等元素,可以减少热裂纹的产生。

2.2.2改善焊缝金属组织,细化晶粒,减少或分散偏析,降低低熔点共晶物的有害作用2.2.3选用适当的焊条药皮类型。用低氢型药皮焊条可以使焊缝晶粒细化,减少杂质偏析,提高抗裂性。用酸性药皮焊条氧化性强,便合金元素烧损多,抗裂性下降,而且品粒粗大,使热裂纹极易产生。

2.2.4控制焊缝形状,尽量得到焊缝成形系数较大的焊缝。

2.2.5采用多层多道焊法,控制层问温度,避免偏析物案集在焊缝中心部位。

2.2.6焊前预热,减小冷却速度,降低应力。

2.2.7焊接收弧熔池应填满,减少弧坑裂纹。

2.2.8选择合理的焊接顺序和焊接方向,减小焊接应力。

2.2.9采用小电流、快焊速来减少焊接熔池过热、快速冷却,以减少偏析,使抗裂性提高。

3、再热裂纹:

再热裂纹是焊后焊件在一定温度范围再次加热,如焊后热处理或其他加热过程产生的裂纹。焊后热处理裂纹发生于焊后应力消除热处理的加热过程中。再热裂纹起源于热影响的粗品区和焊根部位,具有晶间断袋的特征。

3.1产生原因

3.1焊缝再次加热后,由第一次热过程所形成的过饱和固熔碳化物再次被析出,即析出沉淀碳化物,造成晶内强化,使滑移应变集中于原奥氏体晶界。当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力过程所产生的应变时,则产生再热裂纹。

3.1.2接头在焊后热处理中,易使刚脆化的元素集结在晶界上,削弱了晶界的结合力,产生再热裂纹。

3.2 防措施

3.2.1减小热影响区的过热倾向,细化奥氏体晶粒尺寸。

3.2.2选用合适的焊接材料,提高金属在消除应力热处理温度时的塑性,以提高承担松地应变的能力。

3.2.3提高预热温度、焊后采取缓冷,并使焊缝外形均匀平,以减小焊接残余应力和应力集中。

3.2.4采用正确的热处理规范和工艺,尽量不在热敏感区停留过长。

二、气孔:

气孔是焊接时熔池中的气体未来得及从焊缝内逸出,而残留在焊缝中的空穴。

1、产生原因

1.1坡口两侧不做清理或清理不干净,熔池冶金过程中,非金属元素形成非金属氧化物,由于气体在金属中的溶解度随温度降低而减少,在结晶过程中部分气体来不及逸出,气泡残留在金属内形成了气孔

1.2焊接电弧过长保护不好、焊条受潮、管内有穿堂风等,增大了气体侵入熔他机会。

1.3焊接电流过小,焊接速度过快,熔敷金属粘度大,影响气体从熔池中逸出。

1.4,塔地温度过高,产生沸腾现象,气体不能全部从熔池中排除

1.5却鏈金属中吸入了过多的如组气、一化碳、氮气等气体。

2、预防措施

2.1在焊接前,应检查管口及其两侧的油、锈等污物是否清理干净。在使用焊丝前,应对焊丝表面的油污、水分、锈斑等污物彻底清除。

2.2不得使用药皮开裂,剥落、变质、偏心或焊芯严重腐蚀的焊条。

烘烤.

2.3焊条和焊剂使用前,应按规定要求进行2.4焊接时应选用合适的焊接电流和焊接速度,采用短弧焊接。对合金钢及厚壁碳素钢应来取焊前预热,这样可减慢熔池的冷却速度,有利于气体的充分逸出,避免产生气孔缺陷.

2.5焊接时应避免风吹雨淋等恶劣天气环境影响。焊工在露天作业时,应设置防风防雨雪的装置。焊接管子时,要注意管内穿堂风的影响。

2.6在进行气体保护焊时,要检查好气体的纯度和含水量是否符合有关标准要求;控制氩气流量。

2.7-焊前预热可减缓熔池冷却速度,及焊后热处理等,有利于气体逸出.

三、夹渣:

夹渣是焊缝金属中存在的非金属夹杂物或

1、产生原因

1.1焊接电流过小或运条速度过快,金属熔池温度较低,液态金属和熔渣不易分开,或熔渣未来得及浮出,熔池已开始凝固,有时也存在清根不彻底问题。

1.2母材中的夹渣混入到焊縫中,焊条药皮中难熔物,及坡口边缘氧化皮、铁锈和焊接过程中的熔渣等末清理干净,滞留在熔化金属中。

1.3焊接过程的冶金产物(如氧化物、硫化物、氮化物等)残留在焊缝中。

2、预防措施

2.1严格清理不锈钢管坡口及其附近表面污物、氧化渣,彻底清理前一道焊道的熔渣,预防外来夹渣混入

2.2,选用适的焊接电流,减缓焊接速度,预防焊缝金属冷却过快,以使熔渣充分浮出。

2.3正确运条,有规律的摆动焊条,搅拌熔池中的液态金属,促进烙渣与铁水良好分离。

2.4选择性能良好的焊材,焊材保持清洁,有利于预防夹产生

四、末焊透:

未焊透是两母材之间、焊道之间、或母材与焊道之间出现熔化金属适度不好的现象。

1、产生原因

1.1,对口间隙太小,钝边太大,焊接电流太小,运条太快。

1.2焊接环境温度低,焊件散热太快,焊接热输入量小

1.3焊条角度不当,或电弧发生偏吹。

1.4运条不当,熔深不够.

2、预防措施

钝边量。

2.1接口对齐,间隙合适,坡口控制合理的

2.2选用合适选规格的焊材。

2.3选择合适的焊接电流。

2.4焊工操作方法得当。

五、未熔合:

未熔合是熔敷金属与母材之间未熔融,也叫粘合。焊缝根部三角未焊透属于未熔合的一种。

1、产生原因

1.1坡口与母材未清理干净。

1.2坡回存在氧化物和污物,使熔敷金属与母材未熔融。

1.3焊接电流太小,运条角度不当。

2、预防措施

2.1重视坡口和母材的清理。

2.2选择合理的焊接规范。

2.3正确的操作工艺。

2.4注意焊件的预热温度。

焊接是不锈钢管安装的一项关键工作,其质量的好坏直接影响到工程的安全运行和使用寿命。由子不锈钢管焊接内部缺陷存在于焊缝内部,不能从外表发现,只有通过无损探伤或破坏性检验才能发现,因此必须采取严格的控制措施,保证不锈钢管的焊接质量,确保优质安装工程的实现。

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