0cr18ni9不銹鋼制作低溫儲罐如何控制焊接質(zhì)量文檔

1、用0Cr18Ni9不銹鋼制作低溫儲罐如何控制焊接質(zhì)量不銹鋼制作低溫儲罐如何控制焊接質(zhì)量.本工程為二臺5000m3低溫液體儲罐建造工程，罐體采用0Cr18Ni9不銹鋼手工電弧焊接，為使0Cr18Ni9不銹鋼在低溫狀態(tài)下能安全使用，必須有一個高質(zhì)量的焊縫作保證。分析鉻鎳奧氏體不銹鋼焊接存在的質(zhì)量問題，從根本上控制焊接質(zhì)量。我們從奧氏體不銹鋼接頭的耐蝕性、熱裂敏感性、接頭脆化傾向及氣孔傾向四個方面來探討鉻鎳奧氏體銹鋼焊接質(zhì)量問題，提出奧氏體不

2、銹鋼焊接質(zhì)量問題的控制途徑。一、鉻鎳奧氏體不銹鋼的焊接質(zhì)量問題產(chǎn)生原因及影響因素一、鉻鎳奧氏體不銹鋼的焊接質(zhì)量問題產(chǎn)生原因及影響因素1鉻鎳奧氏體不銹鋼接頭的耐蝕性，晶間腐蝕形成機理及影響因素如下：(1)關(guān)于奧氏體不銹鋼接頭的晶間腐蝕形成機理，稱之為“貧鉻理論”。室溫下C元素在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02％～0.03％，而一般奧氏體鋼中wC，均超過0.02％～0.03％，如本鋼中wC=0.08％，接近0.1％，它是靠淬火狀態(tài)下使C固

3、溶在奧氏體中，以保證該鋼具有較高的化學穩(wěn)定性，這樣奧氏體組織必然為C所過飽和而呈不穩(wěn)定狀態(tài)。當接頭被加熱，溫度一般在450～850℃之間，超過溶解度的C將向晶界擴散，并和Cr結(jié)合形成Cr的C化物Cr23C6或(Cr、Fe)23C6沉淀于晶界。這時由于晶粒內(nèi)部Cr的擴散速度較慢，在形成Cr的C化物時可能發(fā)生“供不應求”現(xiàn)象，致使靠近晶界的晶粒表面一個薄層嚴重缺Cr，以至于Cr含量低于不銹鋼必須的臨界值12％，于是導致晶粒邊緣貧鉻而喪失了耐

4、腐蝕性能。(2)晶間腐蝕的影響因素①焊縫化學成分的影響。焊縫中加入適量鐵素體形成元素，如Ti、Nb、Mo、V、Si等，促使焊縫形成γδ雙相組織，分裂或割斷奧氏體晶粒，使其難以形成連續(xù)網(wǎng)狀Cr的C化物，改善焊縫抗晶間腐蝕能力。焊縫中加入強烈形成C化物的元素，如Ti、Nb、Ta、Zr等，優(yōu)先與C結(jié)合，減少形成Cr的C化物的可能性，也可避免晶間腐蝕。減少焊縫中的含C量，減少或避免C化物的析出，能降低晶間腐蝕傾向。②加熱溫度和時間的影響。450

5、～850℃為危險溫度區(qū)，在這一區(qū)間最易發(fā)生Cr的C化物析出，在此區(qū)間停留時間越長，發(fā)生晶問腐蝕越嚴重。低于450℃和高于850℃，不發(fā)生晶間腐蝕。③焊后熱處理規(guī)范的影響，焊后不進行熱處理，接頭抗晶問腐蝕性能較差；進行穩(wěn)定化處理(880℃2h，空冷)，或固溶處理(1050℃0.5h，水冷)，抗晶問腐蝕性能最好。2應力腐蝕開裂形成機理及影響因素如下：(1)應力腐蝕開裂形成機理有三種①活化通路型機理。②保護膜破壞型機理。③氫致脆化型機理。(2

6、)應力腐蝕開裂的影響因素如下：①應力的影響。對于奧氏體不銹鋼接頭，由于它的導熱性差，線脹系數(shù)大，會產(chǎn)生較大的焊接殘余應力。但是，通常壓應力不會引起應力腐蝕裂紋，只有在拉應力作用下才會導致應力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。一般情況下，產(chǎn)生應力腐蝕的拉應力都很低，若沒有腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用，焊件可在該應力下長期工作而不產(chǎn)生斷裂。可見拉應力的存在只是應力腐蝕產(chǎn)生的必要條件。②腐蝕介質(zhì)的影響。首先，產(chǎn)生應力腐蝕的介質(zhì)是具有選擇性的，不在焊件材料特定選擇的介質(zhì)下

7、工作的接頭不會產(chǎn)生應力腐蝕。也就是說，每種材料只對某些特定介質(zhì)敏感，而這種介質(zhì)對其他材料可能沒有明顯作用。其次，注意到產(chǎn)生應力腐蝕的(1)焊縫中氣孔形成機理關(guān)于氣孔形成機理出現(xiàn)了多種理論，“氣泡浮出速度理論”是該項研究的經(jīng)典理論。該理論認為，焊縫中氣孔的形成是冶金過程，它由氣泡的生核、長大和上浮三個階段組成。當液態(tài)金屬中有過飽和的氣體，熔池中存在大量現(xiàn)成表面時，氣泡的生核就比較容易。當氣泡內(nèi)部的內(nèi)部的壓力大于阻礙氣泡的外界壓力時，氣泡就

8、要長大，并趨向外逸；當氣泡的浮出速度”小于或等于焊縫的凝固速度R時，可能殘留在焊縫中形成氣孔。(2)焊縫中氣孔的影響因素，采用冷卻速度較快的工藝(小熱輸入量、快焊接速度)，焊縫具有較大的凝固速度，氣孔敏感性增大。②液態(tài)金屬粘度η影響。η越大，氣泡浮出困難，易于造成氣孔。③液態(tài)金屬密度ρ1的影響。ρ1越小，則氣泡浮出速度ve越小，容易產(chǎn)生氣孔。④氣泡半徑γ的影響。γ越大，越有利于氣泡浮出。也就是說，當原始氣體數(shù)量較多，使氣泡半徑增大到足以

9、完全浮出時，反而可能不產(chǎn)生氣扎。二、如何改進鉻鎳奧氏體不銹鋼的焊接質(zhì)量二、如何改進鉻鎳奧氏體不銹鋼的焊接質(zhì)量1接頭耐蝕性的控制及防止措施(1)晶間腐蝕的控制①冶金措施。從控制焊縫成分入手，如選用超低碳奧氏體不銹鋼焊接材料；添加Nb、Ti等穩(wěn)定化元素，以形成飽定碳化物NbC、TiC；形成γδ雙相組織(3％～5％δ)等。②工藝措施。采用小熱輸入量、快速冷卻工藝等。必要時還可以采用焊后熱處理工藝，如固溶處理或穩(wěn)定化處理。(2)應力腐蝕的防止①

10、在結(jié)構(gòu)設計方面，要合理選擇耐蝕材料，②在施工制造方面，首先要合理選用焊接材料，如選用具有γδ雙相組織的焊材等。其次要合理制定裝焊工藝，盡量避免應力集中或焊接缺陷。最后要進行消除應力處理，可以采用殘余變形和錘擊法松弛殘余應力，或者通過低溫(低于300～350℃)退火處理，也可以實施大于850℃熱處理消除踐余應力。必須通過試驗確定最佳規(guī)范參數(shù)。(3)保證焊接質(zhì)量的主要工藝措施是，采用焊接能量集中的焊接方法；工藝參數(shù)選擇應遵循盡可能加快接頭冷

11、卻的原則，工藝措施應有利降低焊接殘余拉應力。如采用小電流、短弧焊、不預熱、強迫冷卻、不橫擺及小熔合比等；同時還要注意焊接順序，與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫必須最后焊接；避免重復加熱，不宜采用多層焊等。2接頭熱裂紋的防止措施(1)冶金措施首先選用具有γδ雙相組織的焊接材料，必須控制鉻鎳當量比，限制焊縫中的有害雜質(zhì)，如S、P等的含量。(2)工藝措施①限制過熱。可以采用小的焊接電流，斷弧焊，降低焊接熱輸入量。②控制成形系數(shù)。合理的成形系數(shù)(在不提高焊

12、接速度前提下，采用減小焊接電流工藝所獲得的)對控制熱裂紋有一定作用。③減小熔合比。在減小母材對焊縫稀釋率時，同樣要求降低焊接電流。④降低拘束度。3接頭低溫和高溫韌性的控制措施(1)焊縫成分的調(diào)整，添加適量稀土元素，以改善接頭低溫韌性。對于低溫或高溫工作的奧氏體接頭，防止γ→σ轉(zhuǎn)變是前提，添加抑制該項轉(zhuǎn)變的元素(含稀土元素)并控制含量，以抑制接頭的低溫或高溫脆化。(2)焊接工藝措施采用不預熱，限制熱輸入量，盡可能快速冷卻的工藝。4焊縫中氣