奥氏体不锈钢管的焊接特点及焊接工艺

在现阶段的不锈钢管中,奥氏体不锈钢管不论是在耐腐蚀性能上还是在耐热性以及塑性上都比其他的不锈钢管效果更好,并且奥氏体不锈钢管的本身焊接性能十分优异,其本身在常温下的状态为纯奥氏体,但是现实中也有一少部分的奥氏体添加了一些铁元素,铁元素的添加能够更大程度的防止热裂纹的产生。奥氏体由于其自身具备超强的焊接性,所以应用范围十分广泛。

本篇文章主要针对奥氏体本身不锈钢管的焊接特性进行分析,指出其在焊接过程过程中,极容易出现的问题,进而制定出相对合理的工艺,进而保证奥氏体不锈钢管整体的焊接质量。

1概述

不锈钢管就是指含有Cr含量超出12%的钢。Cr在钢中主要的作用就是可以在钢的表层形成一层十分坚固的薄膜,可以隔离刚本体与其他介质的接触,进而避免出现腐蚀的现象。基于此,将一定量的WNb等元素加入钢中,就会形成具备各种特性的不锈钢钢种,例如抗高温、抗腐蚀等特性。在显微镜下,不锈钢管的组织可以分为五大类,即马氏体、奥氏体、奥氏体+铁、铁素体和沉淀硬化体。基于以上五大类,奥氏体由于自身可焊性强的优势,被广泛应用于各大行业之中。

2奥氏体不锈钢管的焊接特点

奥氏体不锈钢管本身具备超强的可焊性,但是在进行焊接的过程中,若出现焊接材料有问题和焊接工艺失误时,就会出现很多缺陷,即:

2.1晶体腐蚀

2.1.1晶体腐蚀产生的原因

晶体腐蚀主要发生的位置就是在晶粒的边界,因此名为晶间腐蚀。此种破坏方式在奥氏体不锈钢管中是一种最为危险的方式,并且由于其本身的特点,腐蚀会顺着晶界面进一步走到金属的深层部位,进而影响金属的机械性能,同时奥氏体不锈钢管的耐腐蚀性能也会大大降低。

通常情况下,奥氏体不锈钢管会在450~850摄氏度的范围内停留一段时间,并且在晶界处会有析出,其中,铬的主要来源方向就是晶粒的表层,而其本身内部的铬又无法达到及时补充的要求,所以在晶界粒的表层就会出现贫铬区,又由于强腐蚀介质本身进一步的作用下,在晶界贫铬区就会受到大面积服饰,进而形成真正的晶间腐蚀。

不锈钢管在受到晶间腐蚀之后,其本身的表面并不会有十分明显的变化,但是在受力过程中或者是之后,就会沿着晶界面进一步断裂,并且其本身的强度几乎全部丧失。

2.1.2防止晶间腐蚀的措施

1)首先在选择不锈钢焊条时就要多加注意,要选择碳元素含量不超过0.03%、添加铌成分与钛成分等稳定元素于一身的焊条。

2)要选取小规范,其主要的目的就是为了使危险温度停留的时间可以进一步缩短,在此同时,在进行焊缝的过程中可以通过强制冷却的方式,使焊接接头的冷却速度进一步加快,基于此,使其本身的热影响区降低。在进行多层焊的过程中,要对层间的温度进行合理的把控,并且保证在上一道焊缝冷却到六十摄氏度以下时,才可以进行下一步。

3)在不锈钢管接触介质的那一面焊缝中,要最后对其进行焊接处理。

4)焊接后进行固溶处理。将整个工件加热到1050~1150℃这一区间,之后进行淬火处理,使晶界面上的整体融入到晶粒的内部,进而形成十分均匀的奥氏体组织。

2.2热裂纹

2.2.1热裂纹产生的主要原因

1)在不锈钢管中,其本身的固液相线距离过大,并且在凝固的过程中,整体的温度范围也十分大,所以导致低熔点的杂质偏析十分严重,并且主要的集中位置就是在晶界处。

2)膨胀系数过大,导致其进行冷却收缩时产生的应力也相应变大。

2.2.2控制热裂纹产生的措施

1)将焊缝金属的组织进行控制,要保证焊缝的金属尽量的呈现双相组织,其整体的铁素体含量要保持在3%~5%这个区间一下。这么做的主要原因就是因为铁素体的本身可以大量的溶解有害杂质。

2)将相应的化学成分控制好,在焊缝金属中,应该降低镍与碳的含量,与此同时硫与磷的含量也要相应的减少,铬、硅以及锰元素要相应的增加,基于此,可以很大程度的降低热裂纹的出现。

3)焊条药皮的类型要进行适当的选择。在选择焊条药皮时,要选择低氢型的药皮作为焊条,其不但可以使焊缝中的晶粒进一步细化,还能使杂质偏析的状况从根本上降低,使不锈钢管本身的抗裂性增强。

4)在进行焊接时,要选用想应该的规范以及冷却速度。仍是采用小规范的方式,进而使偏析的状况降低,提高抗裂性。在进行多层焊时,要将层间温度控制好,保证在上一焊道冷却到六十摄氏度以下时,才可以进行下一步。

2.3应力腐蚀开裂

2.3.1应力腐蚀开裂的主要产生原因

应力腐蚀开裂的形成原因主要是基于特定的腐蚀环境,由于受到拉伸应力进一步的作用,最终出现了延迟开裂的情况。在奥氏体不锈钢管中,其焊接接头处的应力腐蚀开裂主要是由于焊接的接头处出现了十分严重的失效形式,其主要的表现形式就是无塑性的变形,进而出现脆性破坏。

2.3.2应力腐蚀开裂防止措施

1)在形成加工以及组装工艺上要进行科学合理的制定,将冷却变形度尽可能的降低,在进行组装的过程中,不可出现强制的现象,若进行强制组装,在此过程中会产生很多的伤痕。

2)在焊材的选择上要具备一定的合理性。在进行焊接过程中,焊缝与母材要做到相应的匹配,并且不会出现任何的不良组织。

3)选用适当的焊接工艺。首先在焊接时要保证焊缝的成型相对良好,不会出现由于任何应力聚集或者点蚀的缺陷,比如咬边等情况;为使焊接的残余应力进一步降低,在焊接的顺序上还要保证合理性。

4)消除应力处理。在焊接过后进行热处理工作,例如在焊接过后进行完全退火处理;在部分情况下,会出现难以实施热处理的状况,可以采用喷丸等方式进行处理。

3奥氏体不锈钢管的焊接工艺

1)焊前准备。在进行焊接之前,必须要将可能导致焊缝金属处的各种污染因素进行清除处理。在焊接的坡口处位置和焊接区域,在焊接之前要用酒精进行去水除油处理。同时,不可以使用碳钢的钢丝进行清理。在清渣和除锈步骤中,要采用砂轮或者是不锈钢的钢丝刷。

2)焊条务必要置于干净的库房之中。在使用的过程中要将焊条置于焊条筒之中,不可以直接用手碰焊条药皮。

3)对于薄板以及约束度相对较小的焊件,焊条的选取相对重要,要选取氧化钛型的药皮焊条,由于此焊条本身具备电弧稳定的特性,使焊缝的成型具备一定的美观性。

4)选用窄焊道技术。在焊接的过程中不要摆动焊条,并且基于良好融合的状态,尽可能的提高焊接速度。

5)针对立焊以及仰焊的位置,要选取氧化钙型的耀皮焊条。因其本身的熔渣凝固特别快,所以针对熔化后的焊缝金属可以起到一定的支托作用。

6)在进行气体保护焊的过程中,在焊丝的选取上要选择铬锰含量特别高的,主要的目的就是在焊接的过程中补偿合金元素的烧损。

7)在进行焊接时,要将焊件整体均保持在一个相对较低的层间温度,保证其不超过150摄氏度。对不锈钢的厚板进行焊接时,为了使其冷却效果可以加快,可以采取从焊缝的背面进行喷水的方式进行处理,但是在此过程中,要特别注意层间,对其进行彻底清理,以防止出现压缩空气的现象,污染到整个焊接区域。

8)在进行手工电焊时,要根据说明书中具体规定的电流区间进一步选择焊接的电流。

4结束语

总而言之,为了使奥氏体的整体焊接质量得到保证,就要对奥氏体不锈钢管的整体焊接性能达到了如指掌的程度,在焊接的过程中做好预防措施,基于此,才会得到更加优质的不锈钢管。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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