随着科技的不断发展,不锈钢管在航空、石油化工,和原子能争工业中得到越来越广泛的应用。奥氏体不锈钢管具有较好的稳定性。但在石油化工管道的安装,检修中、所遇到不锈钢管的焊接性问题也是层出不穷,我们往往由于对奥氏体不锈钢管的焊接性缺乏了解,造成一些不必要的焊接缺陷导致设备利用率,耐快性降低,及达不到原有设¤计所需要的使用性能等缺陷。

石油化工常用奥氏体不锈钢管具有优良的耐腐蚀性能,并兼有】良好的塑性,高温性能以及焊接性都是不锈钢管中应用最多的一个钢种。由于『奥氏体不锈钢管的物理,化学性◥能与其它碳钢、合金销相比差异较大▓,包括热导率,受热后的线膨胀系数█,以及碳元素导致的品间腐蚀,并且由于不锈钢管中含有贵重金属镍较多,成本高所以在工业中未得到大□量使用,由于这些因素给奥氏体不锈钢管的焊接施工及修复工作带来很多困难,奥氏体不锈钢管也有其有利的一面,那就是不会因为温度的变化而发生相变。焊态下的∮奥氏体不锈钢管也有较好的塑性和韧性。

奥氏体不锈钢管焊接时的主要问题是;奥氏体在◣高温焊接时线膨胀系数大,导热性能差,易产生氧化,热裂纹、及晶间腐蚀。降低╳材料的塑性韧性,和抵抗腐蚀能力的性能。

奥氏体不锈钢管焊接时存在的问题;如焊接接头表面氧√化,焊接过程中如有焊条药皮脱落,氢弧焊时气体保护效果不好,使部分合金成分以及铬元素产生氧化使焊缝中铬含量▓降低,影响焊「缝金属抵抗石油化工原料腐蚀的能力,从而导致晶间腐蚀。

脆化;奥氏体不锈钢管450-850度范围内较长时加加热易导致过热和过烧,使材料脆化降低▽塑性和抗晶间腐蚀能力应力腐蚀;如焊后存在较大的残余应力,应力集中易产生应力腐镇,焊接施工时应采㊣用小的焊接工艺参数,控制层间温度必要时可采取强制冷却方法,采用合理的焊接顺序,和△热量集中的焊ξ 接方法.

裂纹;奥氏体不锈钢管焊接施工中存在的裂纹一般是热裂纹。

钢材的合金组织成分,及焊接时产生的应力集中是产生裂纹的主要因素。奥⊙氏体本身稳定性很好,但对于杂质元素较敏感,奥氏体在高温下产生线膨胀系数增大,热导率降低形成较大的∩应力集中或残余应力。而使奥氏体不锈钢管对裂纹敏感现象产生另外由于受焊接热循环的作用在焊缝冷却结晶过程中产产生交☆大的内应力面产生裂纹。在焊接接头设计时应采用合理的接头形式,合理的装配,焊接顺序,采用小◣的焊接线能量,保持层间温度不大于60度防止裂纹的产生。

晶间腐蚀;晶间腐蚀一般发生在焊缝熔合≡区,及热影响区↘(600-1000度)的焊缝区.焊缝热影响区易形成贫铬晶粒边界若与石油化工原料介质直接接触会产生晶间腐蚀。预防焊缝及近逢区晶间腐蚀的方式有;选超低碳或添加钛,铌等稳定元素●的焊接材料。热影响区晶间腐蚀是由于铭的析出,形成贫铬●边界,此时可采用小的焊接线能量。强制快速冷ξ却避免热影响区晶间腐蚀。

奥氏体不锈钢管的焊接工艺;石油化工奥氏体不锈钢管壁厚♀不超过6mm的管件。钨极氩弧焊和焊条电弧焊是最常用的焊接方法,焊条及焊丝一般通过采用的奥氏体材质,焊件所接触的石油化工原料性质,以及焊接方法来选『择。对于裂解炉,高温加热循环炉管等高温环境工作的奥氏体不锈钢管焊接接头,应保持焊缝金属与↘母材成分相同或相近,同时选用在高温时强度和抗热▓裂性能好■的焊接材料。对于接触含盐,酸,碱等酸性介》质的奥氏体不锈钢管管除材质相同或相近的含镍量外,还要有适量的铜元素以提高耐蚀性能,对于双相(奥氏体+铁素体)不锈钢管焊缝组织,由于含←有相当数量的铁元素宜采用钛钙型焊条▅进行焊接,或采用抗裂性能好的碱性低氢型焊条,焊前采用(150-200度)烘干1小时,以减少焊条中水分避免产生焊接触陷。

焊接实例

我单位不锈钢管容器筒体的焊接。

板╱材厚度为12mm筒体直径9mm12mm材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢管

筒体纵、环缝的坡口形式◎均为V

由于现场施工环境较差,而奥氏体不锈钢管焊缝受到油、锈、水、风份等外来因素的影响,将使→其耐腐蚀性和焊接性变差,所以焊前必须对焊接区坡口两侧20mm以内清除铁锈及油污,并使其露出』光泽,选用E0-19-Nb-15焊条,经350℃左右烘干1h采用直流电源反极性接法,每隔200-250mm定位点焊25mm定位焊〓缝高度3-3.5mm.

焊接顺序,先在筒内焊接②层(道)然后在筒︽外清理焊根,再焊3-4层(道)最后■在筒内焊接与腐蚀介质接触的第5层(5-6道)、第一层焊接电流90-100焊条直径3.2mm,其它各∏层选用130-150A焊条直径□为4mm,焊接过程中,采用直线运条▲,不◣作横向摆动,层间温度不能过高,保持冷至60℃以下清渣后再进行焊接,层间接头错开╲,收弧要填满。焊后进行抛光钝化化处理。该设备自2003年进行加高〓改造后,正常运行使用№温度为↓180℃至今,为公司正常投产运行,争取了时间,创造卐了效益。