不銹鋼壓力容器板的焊接特點(diǎn)
不銹鋼壓力容器板的焊接特點(diǎn)
不銹鋼是指在鋼中加入一定量的鉻元素后,其表面形成致密鈍化膜,從而有了不容易生銹的特性。而要達到這一目標,不銹鋼中鉻含量就一定要大于12%。此外為提高不銹鋼的鈍化性,往往還需要向不銹鋼中加入可使不銹鋼更易于鈍化的鎳、鉬等元素。通常所指的不銹鋼實(shí)質(zhì)上就是不銹鋼和耐酸鋼的合稱(chēng)。不銹鋼不一定能夠耐酸,但耐酸鋼一般都具有較好的不銹性能。不銹鋼按金相組織差異主要可分成奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼等。
奧氏體不銹鋼容器板的焊接特點(diǎn)
應用*廣泛的不銹鋼要屬奧氏體不銹鋼了,其中高鉻-鎳型*為常見(jiàn)。現在的奧氏體不銹鋼大致可分為Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奧氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)主要是四點(diǎn)。
1、首先是焊接熱裂紋。由于奧氏體不銹鋼的熱傳導率小,線(xiàn)膨脹系數大,所以在焊接工序進(jìn)行時(shí),焊接接頭部位的高溫停留時(shí)間較長(cháng),焊縫容易形成粗大的柱狀晶組織,在凝固結晶過(guò)程中,如果硫、磷、錫、銻、鈮等雜質(zhì)元素的含量較高,就會(huì )在晶間形成低熔點(diǎn)共晶,在焊接接頭承受較高的拉應力時(shí),也容易在焊縫中產(chǎn)生凝固裂紋,進(jìn)而在熱影響區形成液化裂紋,這屬于焊接熱裂紋。而避免熱裂紋*有效的途徑就是降低奧氏體不銹鋼及焊材中易產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶的雜質(zhì)元素,另外要使鉻鎳奧氏體不銹鋼中含有4%~12%的鐵素體組織。
2、其次是晶間腐蝕。根據貧鉻理論,如果在不銹鋼晶間上析出碳化鉻,就會(huì )造成晶界貧鉻,這是形成晶間腐蝕的主要原因。所以避免晶間腐蝕的主要措施是選擇超低碳焊材或含有鈮、鈦等穩定化元素的焊材。
3、應力腐蝕開(kāi)裂。一般這種情況的表現是脆性破壞,并且破壞發(fā)生的過(guò)程時(shí)間也比較短,所以危害嚴重。導致奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應力腐蝕開(kāi)裂的主要原因是焊接殘余應力,即焊接接頭的組織變化或應力集中存在,另外局部腐蝕介質(zhì)濃縮也是會(huì )促使產(chǎn)生應力腐蝕開(kāi)裂的原因。
4、焊接接頭的σ相脆化。σ相是一種脆硬的金屬間化合物,主要析集于柱狀晶的晶界。γ相和δ相都可發(fā)生σ相轉變。比如對于Cr25Ni20型焊縫在800℃~900℃加熱時(shí),就會(huì )發(fā)生強烈的γ→δ轉變。對于鉻鎳型奧氏體不銹鋼,特別是鉻鎳鉬型不銹鋼,易發(fā)生δ→σ相轉變,這主要是由于鉻、鉬元素具有明顯的σ化作用,當焊縫中δ鐵素體含量超過(guò)12%時(shí),δ→σ的轉變非常顯著(zhù),造成焊縫金屬的明顯的脆化,這也就是為什么熱壁加氫反應器內壁堆焊層將δ鐵素體含量控制在3%~10%的原因。
鐵素體不銹鋼容器板的焊接特點(diǎn)
鐵素體不銹鋼有普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼兩大種類(lèi),其中普通鐵素體不銹鋼有Cr12~Cr14型,如00Cr12、0Cr13Al;Cr16~Cr18型,如1Cr17Mo;Cr25~30型。由于普通鐵索體不銹鋼中的碳、氮含量較高,因此進(jìn)行加工成形和焊接相對較為困難,耐腐蝕性能也難有效保障,所以應用受限。而在超純鐵素體不銹鋼中則嚴格控制了碳和氮元素的總量,通常控制在0.035%~0.045%、0.030%、0.010%~0.015%三個(gè)層次,另外還加入了必要的合金元素來(lái)提高不銹鋼的耐腐蝕性和綜合性能。和普通鐵素體不銹鋼相比,超純高鉻鐵素體不銹鋼的耐均勻腐蝕、點(diǎn)蝕及應力腐蝕性能都非常好,更多的應用在了石化設備中。鐵素體不銹鋼的焊接特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。
1、在焊接高溫作用下,加熱溫度達到1000℃以上的熱影響區尤其在近縫區的晶粒會(huì )急劇長(cháng)大,焊后即使快速冷卻,也無(wú)法避免因晶粒粗大化引起的韌性急劇下降及較高的晶間腐蝕傾向。
2、鐵素體不銹鋼自身就含有較高的鉻元素,另外有害元素碳、氮、氧等也較多,脆性轉變溫度較高,缺口敏感性較強。所以在焊后脆化現象比較嚴重。
3、在400℃~600℃長(cháng)時(shí)間加熱緩冷時(shí),容易出現475℃脆化,嚴重降低常溫韌性。在550℃~820℃長(cháng)時(shí)間加熱后,則容易從鐵素體中析出σ相,也明顯降低其塑、韌性。
馬氏體不銹鋼容器板的焊接特點(diǎn)
馬氏體不銹鋼主要有Cr13型馬氏體不銹鋼、低碳馬氏體不銹鋼和超級馬氏體不銹鋼三種。Cr13型有著(zhù)一般抗腐蝕性能,從Cr12為基的馬氏體不銹鋼,因加入鎳、鉬、鎢、釩等合金元素,除有著(zhù)一定的耐腐蝕性能,還具有較強的高溫強度和抗高溫氧化性能。
馬氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)主要是Cr13型馬氏體不銹鋼焊縫和熱影響區的淬硬傾向特別大,焊接接頭在空冷條件下便可得到硬脆的馬氏體,在焊接拘束應力和擴散氫的作用下,非常容易出現焊接冷裂紋。當冷卻速度較小時(shí),近縫區及焊縫金屬會(huì )形成粗大鐵素體及沿晶析出碳化物,使接頭的塑、韌性顯著(zhù)降低。
另外低碳及超級馬氏體不銹鋼的焊縫和熱影響區冷卻后,雖然全部轉變?yōu)榈吞捡R氏體,但也不會(huì )出現明顯的淬硬現象,其焊接性能也是非常好的。