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304不銹鋼與低碳鋼異種鋼焊接接頭性能研究

Wed, 01 Jun 2022 08:08:19 +0800

本文通過理論分析和試驗研究，對不銹鋼-低碳鋼焊接接頭的金相組織、力學性能、裂紋敏感性進行了探討，本研究對于優化焊接工藝、提高焊接接頭的使用壽命等具有重要的理論意義和實際應用價值。

在石油化工、造紙、紡織印染機械及釀酒設備中，有許多結構是采用異種鋼焊接而成的。如各種容器、罐體結構內壁與腐蝕介質接觸的部位常采用不銹鋼，而基座，法蘭等不與腐蝕介質接觸的部位采用碳鋼或低合金鋼。異種奧氏體鋼的焊接結構能節省大量不銹鋼，大大降低設備的成本。異種金屬焊接接頭要滿足工程上復雜工況下的性能要求，關鍵在于解決異種金屬的焊接性問題。

一、304不銹鋼與低碳鋼異種鋼焊接性分析

低碳鋼和304不銹鋼的化學成分和物理性能有較大的差別，因此焊接接頭的成分和性能變化比較復雜，焊接時常出現以下幾個主要問題。

（一）焊縫金屬容易產生裂紋

碳素鋼與304不銹鋼焊接時，焊縫金屬產生裂紋的主要原因是由于稀釋作用，焊縫中的奧氏體形成元素含量減少，出現脆硬的馬氏體組織，導致焊縫產生裂紋。為了防止母材金屬對焊縫的稀釋作用，使焊縫不產生裂紋，在焊接生產中常采用下列措施：

1.嚴格控制焊縫的稀釋率。實踐表明，焊縫的稀釋率控制在30%以下，能有效地防止裂紋傾向。而母材金屬對焊縫的稀釋作用，主要通過選擇焊接方法與填充材料來解決。

2.采用過渡層。焊接低碳鋼與304不銹鋼時，可先在低碳鋼的坡口表面用含鉻鎳量高的焊條堆焊一層奧氏體過渡層，然后再將過渡層與不銹鋼焊接。

（二）焊接接頭的塑性和韌性降低

碳素鋼與304不銹鋼焊接時，焊接接頭塑性和韌性降低的主要原因是熔合區出現脆性層。出現脆性層的原因有：

1.焊接時由于熔池邊緣金屬溫度較低、流動性差，熔化的母材金屬和填充材料不能充分混合，其結果是母材金屬所占比例較大，在碳素鋼母材金屬側的熔合區金屬中，容易形成與焊縫內部成分不同的脆性層。

2.碳素鋼母材金屬的稀釋作用大。由于碳素鋼含碳量比不銹鋼多，碳素鋼對焊縫的稀釋作用較強，使熔合區的脆性層中含鉻、鎳量減少，其組織成為高硬度的馬氏體，所以脆性增加，塑性和韌性下降。

（三）熔合區產生軟化(脫碳層)和硬化(增碳層)現象焊接碳素鋼與304不銹鋼時，熔合區出現軟化和硬化是碳的遷移造成的。所謂碳的遷移就是碳從碳素鋼母材金屬中通過熔合區向焊縫遷移。其結果是靠近熔合線的碳素鋼母材金屬側出現脫碳層(鐵素體)而軟化，在焊縫側出現增碳層而硬化。碳的遷移使熔合線處碳的濃度差發生突變。

（四）焊縫金屬容易剝離

所謂“剝離”就是指焊接異種金屬時，由于物理性能和化學成分相差很大，焊后焊縫金屬自動與母材金屬脫裂的現象。

焊接碳素鋼與304不銹鋼時，因為不銹鋼的線脹系數比碳素鋼大，熱導率比碳素鋼小，焊后會產生很大的熱應力。當應力值超過焊縫金屬的強度極限時，就會沿熔合線產生裂紋，最后導致焊縫金屬剝離。

為防止焊縫金屬產生剝離現象，應采取以下兩個有效措施：一是合理改善焊接接頭的應力分布。二是嚴格控制冷卻速度。

二、研究內容與試驗方法

（一）研究內容

1.比較焊條電弧焊與TIG焊對304不銹鋼與低碳鋼異種鋼焊接接頭焊縫組織及力學性能的影響。

2.研究304不銹鋼與低碳鋼異種鋼焊接接頭熱裂紋敏感性。

（二）試驗方法

1.試樣及焊接工藝參數

試驗材料：Q235A鋼，1Cr18Ni9Ti鋼。

試驗尺寸：90×45×6mm。

焊接材料：A102焊條，HCr18Ni13焊絲。

2.304不銹鋼與低碳鋼異種鋼焊接接頭裂紋敏感性試驗

采用巴東拘束裂紋敏感性試驗方法。此法用于對接焊縫焊接時可得較大的拘束度，故對焊縫金屬中形成裂紋的敏感性較強，也有可能在母材熱影響區內產生裂紋。將不銹鋼-低碳鋼樣板以對接接頭的形式擺放在一不小于30mm厚的平板上，用手工電弧焊將焊件式樣四周以固定焊縫焊牢。待焊件冷卻后焊接試驗焊縫。

三、試驗結果及分析

（一）焊條電弧焊焊縫及HAZ組織

奧氏體+鐵素體，呈枝晶狀分布；上方母材熱影響區的顯微組織，奧氏體+鐵素體+碳化物，呈帶狀分布。

鋼一側HAZ顯微組織，過熱區顯微組織為珠光體和鐵素體，略呈魏氏組織態，比母材粗大。

（二）TIG焊焊縫及HAZ組織

圖3中白色為奧氏體，黑灰色為碳化物析出物，能明顯看見碳化物從晶界析出，呈條狀分布。圖4中也有碳化物析出，呈帶狀分布，奧氏體晶粒明顯粗大。

（三）熔合區組織

從圖5和圖6可知無論焊條電弧焊還是TIG焊焊接接頭中熔合區的顯微組織都較容易辨認。組織形狀因成分不同而各異，從熔合區到母材有幾個過渡區，呈“三明治”結構形式。

（四）焊接接頭斷裂強度

拉伸試驗結果見表2。從試驗結果上看，焊條電弧焊與TIG焊焊接接頭強度都有所降低。焊條電弧焊之所以斷在焊縫，主要由于A102焊條含碳量較低。

四、焊接頭裂紋敏感性

采用A102焊條電弧焊，直流反接進行的巴東拘束試樣。試樣焊接接頭熱影響區出現肉眼能觀察到的表面裂紋，表明裂紋傾向較大。

采用填絲與不填絲焊鎢極氬弧焊，直流正接進行的巴東拘束試樣。試樣焊接接頭均出現肉眼寬肩的表面裂紋，采用滲透檢查也沒有觀察到表面裂紋，表明裂紋傾向不大。

五、結論

1.珠光體—奧氏體異種鋼焊接接頭的組織，明顯分為三個主要特征區域，即焊縫金屬區、熔合區和熱影響區。各區域的組織和成分分布決定于焊接材料的化學成分及焊接工藝。

2.珠光體—奧氏體異種鋼焊接接頭組織，從焊縫金屬區經熔合區到熱影響區的組織具有典型的“三明治”結構。

3.焊接方法和焊接材料的選擇對異種鋼接頭組織和性能具有很大影響。

4.從拉伸試驗結果可知不銹鋼和低碳鋼焊縫中，低碳鋼一側由于碳的遷移及母材的稀釋作用，其性能降低。實際應用中，應注意這一點，并采取一定措施減小其影響。

5.采用A102焊條電弧焊焊接珠光體—奧氏體異種鋼，焊接接頭有較大裂紋傾向；采用填絲（HCr18Ni13）與不填絲焊鎢極氬弧焊焊接珠光體—奧氏體異種鋼，焊接接頭裂紋傾向不大。

不銹鋼盤管焊接技術

Thu, 14 Apr 2022 09:16:15 +0800

不銹鋼盤管焊接技術的不斷發展已經在眾多領域中得到了廣泛的靈活應用。不銹鋼盤管焊接技術的優勢與特點被眾多相關人士所青睞，同時，其自身也有不可抗拒的缺點所在。因此，在不銹鋼盤管焊接過程中，要善于使用其技術優點，將控制措施做得最好，熟悉相關不銹鋼盤管焊接技術的注意事項，保證做好焊接工作的質量控制要求。只有保證了焊接的質量，才可以使不銹鋼盤管焊接技術更好的應用于各個領域。

不銹鋼盤管質量是針對產品結構特點設計和制造焊接工裝的保障，本文從不銹鋼盤管工藝過程的特點對不銹鋼盤管焊接進行分類、分析，闡述了焊接中常見缺陷產生的原因，分析不銹鋼盤管焊接中常見的焊接工藝，技術，并針對常見問題提出了不銹鋼盤管常見的技術措施。

1焊接的分類

1.1壓焊

在固態條件下，通過對兩盤管進行加壓，進而在一定程度上實現原子間的結合，這種焊接工藝被稱為固態焊接。對于壓焊工藝來說，通常情況下比較常用的是電阻對焊。將電流通過兩盤管的連接端，由于連接端的電阻較大，在電流通過時使得此處的溫度升高，當溫度升高到一定程度，連接端成為塑性狀態時，在軸向壓力的作用下，使得兩盤管連接成―體，進而完成焊接。在盤管進行焊接的過程中，通過向連接端施加壓力，而不是向連接端填充材料，這是壓焊工藝的共性所在。通過壓焊工藝對盤管進行焊接，焊接過程得到了簡化，進而在一定程度上提高了焊接的安全性。

1.2熔焊

在對盤管進行焊接的過程中，通過對接口進行加熱，使其達到熔化狀態，這種焊接方法不需要施加任何的壓力，因此被稱為熔焊。通過熔焊對盤管進行焊接時，通過熱源對待焊兩盤管接口進行迅速加熱，使接口處熔化，進而形成熔池。熔池隨著熱源的移動不斷向前移動，經冷卻后，熔池形成連續的焊縫，進而完成對兩盤管的焊接。通過熔焊對盤管進行焊接中，如果熔池直接與大氣接觸，在氧氣的作用下，不銹鋼盤管和各種合金元素會發生氧化，大氣中的氮、水蒸汽等同時也會進入熔池，進而在一定程度上影響焊縫的質量。

1.3釬焊

在對盤管進行焊接的過程中，采用比盤管熔點低的不銹鋼盤管作釬料，通過對盤管和釬料進行加熱，超過釬料熔點所對應的溫度，但是低于盤管熔點對應的溫度，這種焊接方式稱為釬焊。進行焊接時，接口間隙通過液態釬料進行潤濕和填充，在一定程度上實現盤管的焊接。受盤管材料、焊接材料、焊接電流的影響，焊后在焊縫和熱影響區產生過熱、脆化等現象，進而降低焊件性能。

2焊接中常見缺陷的產生原因及防治措施

2.1咬邊

咬邊原因：是由于焊接運條速度快或焊條角度不當引起的。咬邊減小了工作截面，造成應力集中。防止措施：利用合適的焊接電流和運條手法，隨時注意控制電弧長度。運用合適的氬弧焊參數，注意焊接速度不宜過高，手法必須平穩。鑄鐵含碳量高，焊接時易產生白口，既脆又硬，焊后容易產生裂紋；鑄鐵含磷高，給焊接帶來了一定困難。預防措施：選擇合適的焊接電流和焊接速度，清理坡口邊緣水分和銹跡。嚴格清理和焙烘焊接材料。如果發現焊條剝落或焊芯銹蝕時，要把焊絲除銹，選用合適的焊接工藝參數。焊接速度和線能量應盡可能小些。

2.2未焊透

產生原因：焊接時，在焊件與焊縫不銹鋼盤管或焊縫層間有局部未熔透現象是沒有焊透，具體原因是由于焊接保護方法不當，焊接部位變形過大，熔合區的可切削性低，提高焊縫補處的防滲透性能差，會出現未焊透現象。防止措施：正確選取坡口尺寸，焊清根要徹底。加熱時，適當部位要先加熱使之膨脹，減少焊接應力與形變，選擇減應區，具體部位選在零件棱角、邊緣和加強肋等強度較高的部位。

2.3焊接裂紋

產生原因：是焊接熔池中存有低熔點雜質，這些雜質結晶凝固最晚，凝固后的強度又極低，這些低熔點雜質在凝固過程中被拉開，造成晶間開裂。預防措施：對有裂紋的缺陷，補焊時熔池應始終處于氬氣保護下，使用手工加絲鎢極氬弧焊時，要使用高頻衰減，不應連弧。對于硬釬焊用熔點高于500℃的釬料進行釬焊，軟釬焊，用熔點低于400℃，盡量減少受基本不銹鋼盤管可焊性的限制，一般適用于強度要求不高的零件的裂紋和斷裂的修復，尤其適用于低速運動零件的研傷、劃傷等局部缺陷的修補。

2.4夾渣

產生原因：焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣，焊接電流太小，電流太小形成“糊渣”，使用堿性焊條的電弧過長會造成夾渣。防止措施：先用煤油或汽油等將待焊補的部位擦洗干凈，用稀鹽酸去污粉，用鋼絲刷反復刷擦露出不銹鋼盤管光澤，用干凈的細鋼絲刷刷擦，染上一層均勻的淡紅色。將焊劑涂在焊補部位及烙鐵上，用電烙鐵切下少量焊條涂在施焊部位，迅速地在鍍銅面上往復移動涂擦，并注意趕出細縫及小凹坑中的氣體。

3結語

綜上所述，隨著機械行業的飛速發展，大功率電機設備得到廣泛使用。通過創新焊接技術在一定程度上可以節省材料和生產成本。在焊接過程中，通過采用堆焊過渡層，以及開應力釋放槽的方法可以有效地解決裂紋問題。先進的焊接工藝一方面確保了齒圈及輪轂的機械性能，另一方面節省了制造成本，縮短了生產周期。在當前的工業生產中，焊接機器人得到推廣性使用，提高了焊接質量。為了進一步提高焊接質量，科研人員依然對焊接的本質進行研究，進而不斷探索新的焊接工藝和方法。

高壓鍋爐管供需現狀分析

Thu, 10 Mar 2022 09:27:12 +0800

主要生產廠家近年高壓鍋爐管的生產情況

國家統計機構對鋼鐵品種的統計數據不可能按小品種劃分，只能根據中國鋼結構協會鋼管分會的統計網絡所提供的數據進行測算，近年各主要廠家的高壓鍋爐管的產量經統計整理。

由于仍有占35%無縫鋼管產量的非中國鋼結構協會鋼管分會會員單位的產量沒有進入統計范圍（據鍋爐制造廠家介紹，中國鋼結構協會鋼管分會之外的民營企業提供碳素高壓鍋爐管的比例約為20%），因此該統計表還應增加20%的數量才較符合實際情況。

高壓鍋爐管的消費情況

高壓鍋爐管的主要消費對象是火力發電鍋爐制造業，占總消費量的85%，其次是火力發電站四大管道系列的安裝與維修用管，占消費量的10%左右，還有部分是油田高壓蒸汽輸送用管，占消費量的5%左右。雖然化工行業及石油化工也用到相類似的高壓鍋爐管，但其大部分執行的是高壓化肥管及石油裂化管標準，其需求不在此統計范疇，需另作分析。

分析2004~2007年國內主要發電鍋爐制造企業的產量情況，結合到制造每萬千萬電量的鍋爐需要100t高壓鍋爐管的經驗數據（隨著單機容量的增大，2006年下降到95t，2007年下降到90t），可得到2004~2007年國內火力發電行業高壓鍋爐管的消費量。

近年來，火力發電裝機容量每年都在增長，根據中國電力快報統計的數據，2005~2007年基建新增火力發電裝機容量分別為：6188，9048，8158萬kw?？紤]到鍋爐制造完成與電廠安裝之間的時間差，并且從2006年起各大發電鍋爐廠都有部分印度及東南亞國家的訂單等因素，表5中國內發電鍋爐消費情況的數據是相對準確的。

國內高壓鍋爐管的供需平衡情況

根據海關每年公布的高壓鍋爐管進出口統計數據，考慮到中國鋼結構協會鋼管分會會員單位之外的民營企業提供碳素高壓鍋爐管的比例約為20%的因素，整理后得到2001~2007年國內高壓鍋爐管的供需情況。

將根據國內火力發電鍋爐行業的產量推算出的國內高壓鍋爐管消費量與根據國內產量、進出口量計算出的國內高壓鍋爐管的表觀消費量進行比較發現，2005年和2006年的數據基本相符，但后者在2004年比前者高出約17萬t，而在2007年卻低了近10萬t，這可以從進出口量的變化中得到解釋：2004年起中國火力發電鍋爐開始向超臨界機組進軍，需要大量的高技術附加值的高壓鍋爐管，國內無縫鋼管企業一時難以滿足，需要大批量從國外進口，年進口這類鍋爐管量達到30萬t，幾乎是國內高壓鍋爐管生產量的一半，由于進口這類產品交貨周期特別長，不可避免地會造成定的庫存，而國內無縫鋼管企業通過技術改造，快速提高產品檔次，逐步替代了這類高技術附加值的進口高壓鍋爐管，從2006年起進口量開始下降，到2007年進口量下降了近一半，只有16萬t，這種替代過程從研制開始到經過長達10萬h的高溫持久試驗，得到用戶認可并決定在國內訂貨從而減少庫存需要近兩年的時間，因此出現了這種高壓鍋爐管當年的實際消費量與表觀消費量在2004年與2007年出現了相反取向差別的特殊現象。單從高壓鍋爐管消費量來看，每年100萬t只是國內無縫鋼管產量的1/20，也只是國內近年新建的具有國際領先水平的無縫鋼管機組能力的1/10，在無縫鋼管軋制工藝能力上不存在問題，關鍵是特殊鋼種及特殊規格產品的制作與國外先進國家相比還存在一定的差距。2007年仍然進口高壓鍋爐管16萬t，平均單價達4.5萬元人民幣，比國內產品的平均價格高出近4倍，說明國內無縫鋼管生產企業要滿足快速發展的發電鍋爐制造業的要求，還需要做出巨大的努力。

雙相不銹鋼換熱管與316L管板焊接工藝

Thu, 18 Nov 2021 10:43:31 +0800

對S31803雙相不銹鋼換熱管從焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數及焊縫金相組織等方面進行了焊接工藝性試驗,分析總結出了合適的焊接工藝并成功應用于冷凝器設備的制造。

我公司為齊魯公司勝利煉油廠制造了一臺常減壓蒸餾塔頂冷凝器,型號為BIU110024.0/4.0251526/1922I,管程介質為HCl+H2S+H2O,殼程介質為常頂油氣。管箱材質為20R/20Ⅲ,殼體材質為20R/20Ⅲ,管板材質316L,換熱管材質S31803。該冷卻系統是煉油廠腐蝕最嚴重的部位,主要問題是HCl+H2 S+H2對碳鋼造成的均勻腐蝕及對奧氏體不銹鋼造成應力腐蝕后導致換熱管與管板焊縫開裂。為解決上述嚴重腐蝕問題并考慮經濟合理性,改進設計時管板材料選用316L(鍛),換熱管材料選用雙相不銹鋼S31803,文中介紹對換熱管與管板進行的焊接工藝性試驗。

1雙相不銹鋼的焊接性分析

雙相不銹鋼具有奧氏體鋼和鐵素體鋼各自的優點,并且彌補了各自的不足之處,主要特點:①不僅具有良好的韌性、強度和焊接性,而且其屈服強度是普通不銹鋼的2倍。②耐腐蝕性氧化物應力腐蝕性能遠超過1828型不銹鋼,并且具有良好的抗孔蝕和間隙腐蝕的能力。③熱裂紋的敏感性比奧氏體鋼小得多。④冷裂紋的敏感性比一般低合金高強鋼也小得多。

雙相不銹鋼焊接是要使焊縫和熱影響區均保持有適量的鐵素體和奧氏體。在焊接過程中若采用不當的焊接工藝,熱影響區易出現單相鐵素體,從而會喪失雙相不銹鋼耐應力腐蝕和晶間腐蝕的特性。因此,采用合理的焊接工藝在雙相不銹鋼應用過程中起著重要的作用。S31803換熱管化學成分見表1,力學性能見表2。焊絲的化學成分見表3,力學性能見表4。

2焊接工藝試驗

2.1焊接方法

鎢極氬弧焊具有熱量集中、保護效果好、溶池體積易于控制以及焊縫和近縫區均不易過熱,可有效地防止熱裂紋和滲透裂紋的特點。因此,本試驗當中的316L管板與S31803換熱管之間采用鎢極氬弧焊方法。

2.2焊前準備

用不銹鋼絲刷將待焊部位的表面及附近清理干凈至出現不銹鋼金屬光澤,然后用丙酮液清洗。換熱管2管板焊接接頭型式見圖1。

焊絲材料采用符合美國標準AWS A5.929的ER2209焊條,直徑2.0 mm,采用直流正接,保護氣體為氬氣,其體積流量控制在13～18 L/min。

2.3焊接參數

經過焊接工藝評定試驗和生產現場應用確定出的焊接工藝參數見表5。

2.4焊接過程

為了便于觀察熔池及填加焊絲,焊接時應保證焊槍與焊件之間的夾角為80°～85°,焊絲與焊件的夾角為10°～20°。將每個管頭的焊縫分為2個半圓進行全位置焊接。采用兩遍焊接,第一遍用鎢極氬弧焊進行焊接,由質檢員用放大鏡逐個管頭進行檢查,檢查合格后焊第二遍。

2.5焊接檢驗

(1)管頭焊接完畢后進行100%PT檢查,無裂紋現象。

(2)沿換熱管中心線切開2個焊接接頭,用10倍的放大鏡對其中4個剖面的8個觀察面進行宏觀檢查,一個取自焊接收弧部分剖面,未發現裂紋、未熔合等缺陷。

(3)所有受檢查剖面角焊接頭焊角不小于3mm。

2.6焊接接頭金相分析

用鐵素體測量儀和金相分析,發現熱影響區組織中的奧氏體與鐵素體的組織比較接近,且均勻分布,一次焊接熱影響區經受了二次焊接熱循環的加熱,不僅促進了奧氏體相的進一步轉化,而且細化了晶粒,焊縫及熱影響區得到較好的奧氏體和鐵素體雙相組織。

3結語

將根據上述焊接工藝評定所確定的工藝規范應用于冷換設備的管頭焊接,經過耐壓試驗和氣密性試驗等檢驗,各項技術指標均滿足要求,證明了該工藝的可行性。該管束經過裝置一周期的投入使用,運行穩定,完全滿足使用要求。

不銹鋼盤管的高效率焊接新工藝

Sun, 07 Nov 2021 21:03:40 +0800

在傳統的不銹鋼盤管的焊接當中，采用的是鎢極惰性氣體保護工藝，而由于其具有焊接效率低、焊熔深較淺等缺陷，因而已經難以滿足實際的應用需求?；诖?，對不銹鋼盤管高效焊接新工藝進行了研究。例如活性劑涂覆焊、混合氣體保護焊、雙層氣流保護焊等工藝。在實際應用當中，這些工藝能夠取得較為理想的效果，有效的增加焊熔深，提升焊接效率，對于不銹鋼盤管焊接質量的提升十分有利。

隨著社會經濟的不斷發展，在工業生產當中，焊接工藝逐漸的到了發展和提升，在很多領域中都得到了廣泛的應用。在不銹鋼產業當中，由于對于不銹鋼的質量、數量要求的不斷提升，因而對不銹鋼焊接工藝提出了更高的要求。傳統的不銹鋼焊接工藝已經難以滿足實際的應用和發展需求，因此，應當對不銹鋼盤管高效焊接新工藝進行研究和開發，從而完善不銹鋼焊接工藝，提升不銹鋼鋼材品質。

1雙層氣流保護焊接

對于不銹鋼盤管焊接來說，采用雙層氣流保護焊接工藝，能夠有效的增加焊縫深寬比，同時能夠避免電極的氧化。其中，外層氣體為氦氣-二氧化碳、氦氣-氧氣、氬氣-氧氣或氬氣-二氧化碳，內層為純氦氣或純氬氣。電弧是由內層保護氣產生，對電極進行保護，外層保護氣在焊接當中，由活性組分溶解過渡到液態熔池，并對熔池當中氧的含量進行調節，從而實現焊縫深寬比的增加。在焊接當中，采用160A的焊接電流、每秒2mm的焊接速度，3mm的電極間距。在外層混合氣體中，如果具有較低的二氧化碳含量，熔池的深寬比將會較小。如果外層混合氣體中二氧化碳的含量較高，則熔池深寬比將會增加。對于氧元素在榮扶持中的溶入，以及熔池的形貌來說，內層氣體有著十分重要的作用。隨著內層氣體流量的增加，熔池的深寬比也會增加。因此，采用雙層氣流保護焊接新工藝，能夠對焊接效率進行提升，同時還能夠防止電極的燒損和氧化。

2混合氣體焊接工藝

2.1氦氣-氧氣聯合保護焊接

在不銹鋼盤管焊接工藝當中，最為常用的保護氣體就是氦氣。氦氣具有高于氬氣的熱導率，能夠向熔池當中傳遞更多的熱量。而將一定量的氧氣加入到氦氣當中，能夠使熔深得到有效的增加，是不銹鋼盤管焊接效率得到有效的提升。焊接參數為160A的焊接電流、每秒2mm的焊接速度、3mm的電極間距。在0.2%到2.0%的氧氣添加量中，熔寬和熔深分別降低和提升，呈現出深窄型的熔池形貌。隨著氧氣添加量的增加，焊縫金屬中的含氧量也會增加。而如果超過了2%的氧氣添加量，則熔池深寬比將會降低。

2.2氦氣-氬氣-氧氣聯合保護焊接

在不銹鋼盤管焊接當中，氦氣、氬氣都是常見的保護氣體。還其體具有較高的弧熱輸入，氬氣具有較大的原子體積。因而氦氣具有較高的電離勢，因此如果對氦氣單獨使用，可能造成電弧不穩定的情況。所以，將氦氣和氬氣共同應用作為保護氣體，能夠有效的融合二者單獨使用時的優點，并且克服各自的不足。在焊接當中，將氬氣添加到氦氣保護氣體當中，能夠提高電弧燃燒的穩定性?；诖?，將少量氧氣添加到氦氣-氬氣混合保護氣體當中。如果氧氣的添加量超過了0.1%，熔池深寬比將會迅速提升，從而更好的實現不銹鋼盤管焊接質量的提升。

2.3氬氣-氧氣/氬氣-二氧化碳聯合保護焊接

在氬氣-氧氣保護氣體中，包含純氬氣和0.1%到1.0%的氧氣；在氬氣-二氧化碳保護氣體中，包含純氬氣和0.092%到1.0%的二氧化碳。焊接參數為160A的焊接電流、每秒2mm的焊接速度、3mm的電極間距。在氬氣當中，對不同含量的氧氣、二氧化碳進行添加。如果添加量在0.2%以下，會呈現淺寬型熔池形貌。如果添加量在0.2%到0.6%之間，會呈現深窄型熔池形貌。而如果添加量超過了0.6%，則熔池的深寬比將會降低。另外，當氧氣或二氧化碳的超過了0.6%的添加量，在焊縫金屬當中，含氧量基本上不會發生變化，而是維持在200×6-6到250×10-6之間。

3活性劑涂覆焊接工藝

在活性劑涂覆焊接工藝中，可采用氧化鈣、二氧化硅、氧化鎳、氧化銅、三氧化二鋁等作為氧化物活性劑。同時，可以選用不同尺寸的而楊虎歸氧化物顆粒，分別為25um、4um、0.8um。將每分鐘10L的氬氣作為保護氣體，焊接參數為160A的焊接電流、每秒2mm的焊接速度、3s的點焊時間、50mm的焊縫長度、3mm的電極間距

。相比于沒有涂覆氧化物的熔池來說，對氧化鈣、二氧化硅、氧化鎳、氧化銅等氧化物顆粒進行涂覆，能夠是熔深有效增加。如果采用了二氧化硅、氧化鎳、氧化銅氧化物顆粒，隨著增加涂覆量，熔深會發生先增后減的變化；如果使用氧化鈣顆粒，隨著涂覆量的增加，熔深也會增加；如果使用三氧化二鋁顆粒，則涂覆量與熔深之間，不存在相互關系。在焊縫金屬當中，如果含氧量在70×10-6到300×10-6之間，熔池深寬比會比較理想。根據比較發現，如果具有容易分解、尺寸較小的氧化物顆粒，將會得到理想的熔池深寬比，對于不銹鋼盤管焊接質量有著很大的提升。

4結論

在當前的社會當中，不銹鋼是一種重要的金屬材料，在很多領域當中，都有著十分廣泛的應用。而在實際應用中，需要通過焊接得到滿足要求的不銹鋼構件。在過去的不銹鋼盤管焊接工藝中，存在著一定的缺陷和不足，因此，可以對不銹鋼盤管高效率焊接新工藝進行開發和應用，從而更好的完成不銹鋼盤管焊接工作。

9Ni彎管的焊接工藝研究

Sat, 06 Nov 2021 03:08:59 +0800

本文以用于建造大型LNG儲罐的國產9Ni彎管現場焊接工藝研究為對象，在對9Ni彎管的焊接特性、常用的焊接方法和焊接材料進行大量科研調研的基礎上，篩選了適于現場焊接9Ni彎管的焊接方法和焊接材料；開展了焊接熱模擬試驗、現場焊接工藝試驗；采用低溫示波沖擊、光學金相觀察、透射電鏡觀察、x射線能譜分析等研究手段和方法，研究了焊接工藝對9Ni彎管焊接接頭的低溫韌性和微觀組織的影響規律。研究結論如下：

1）使用經試驗確定的QT及IHT熱處理工藝參數對熱軋狀態的國產9Ni彎管進行處理后，其-192℃Charpy V型缺口沖擊功（Ak-12）由19.3J分別提高到92.7J和158.0J，達到和超過BS7777標準對LNG工程用9Ni彎管Akv.96e>35J的要求。

2）9Ni彎管經單道焊接熱模擬，獲得的粗晶熱影響區（CGHAZ）組織為粗大的板條馬氏體，低溫韌性Agu12c平均值為12.42]，僅是焊接熱循環前的7.9%，成為9Ni彎管焊接熱影響區的低溫韌性低谷區。

3）9Ni彎管兩道焊接熱模擬試驗表明，單道焊接熱循環下的CGHAZ經過二次熱循環后形成了未轉變粗晶區（UACGHAZ）、過臨界粗晶區（SCRCGHAZ）和臨界粗晶區

（ICRCGHAZ）；各區域的低溫韌性發生變化，其中UACGHAZ和ICRCGHAZ的Ak.192分別為11.78]和13.84]；而SCRCGHAZ的Akv-12c上升到；上述區域緊鄰熔合線，形成“脆化帶”，夾雜在其中的SCRCGHAZ細小組織對“脆化帶”的低溫韌性起到明顯的改善作用：進一步研究表明，在工藝上采用小焊接線能量多層焊能夠有效地增加和改變SCRCGHAZ組織在“脆化帶”中的數量和分布的彌散性，提高9Ni彎管HAZ的低溫韌性。

4）現場焊接工藝試驗表明，盡管9Ni彎管在焊接過程中，焊接接頭的低溫韌性不可避免地有所降低，但是在以選用含Ni大于60%的Ni基合金焊接材料、采用小線能量下的多層焊和適當控制焊接層間溫度為原則要點而制定的焊接工藝操作規范下，通過焊縫組織單相奧氏體化、HAZ的組織細化和使SCRCGHAZ組織數量增加及彌散分布，可以有效地控制和改善9Ni彎管焊接接頭的低溫韌性，并獲得遠高于標準要求的低溫韌性值。

5）Ni基合金焊材中的Ni容易與s、P等元素生成低熔點共晶物，具有熱裂傾向，并且其熔融金屬具有流動性差、熔點低等特點，容易引起弧坑裂紋、夾渣、未熔合和未焊透等缺陷，在焊接工藝執行過程中，應注意采取措施避免。

供給側改革背景下不銹鋼盤管廠成本管理與控制探究

Wed, 03 Nov 2021 02:48:42 +0800

在供給側改革背景下,不銹鋼盤管廠要實現既定的戰略目標,必須突破傳統思維的束縛進行管理層面上的創新,要從產品創造的源頭環節去“設計”成本,執行目標成本的管理理念,將成本管理工作深入到技術領域,在保證綠色生產的前提下,改革成本管理的思路,提高成本管理的前瞻性。

隨著供給側改革的不斷深入,鋼鐵行業在化解產能過剩的目標上雖然已經取得了一定的成效,但不銹鋼盤管廠近些年的營業成本依然占據營業收入很大比重,而要想有效地降低營業成本就要改變成本管理的思路,不能僅依靠生產環節的成本控制,還要從企業的戰略層面進行價值鏈上的流程改造。隨著綠色生產、低碳經濟概念的提出,進一步降本增效,優化產品結構,逐步淘汰掉高耗能、低產出的生產線是不銹鋼盤管廠當下降低成本的突破點。因此,在新的時代背景下,要想優化產品結構,實現綠色低碳生產,增加企業的經濟效益,不銹鋼盤管廠不能僅關注事后的成本控制,而要從產品創造的源頭環節去“設計”成本,執行目標成本的管理理念,將成本管理工作深入到技術領域,在保證綠色生產的前提下,通過設定好目標利潤來倒擠出目標成本,改革成本管理的思路,提高成本管理的前瞻性。

一、當前不銹鋼盤管廠成本管理存在的問題

(一)員工缺乏可持續發展的成本觀

一直以來,不銹鋼盤管廠的成本管理缺乏基層員工的參與與配合,一線生產工人只關注按時按量完成自己的生產任務,而廠內的成本核算員也只是對成本核算事后的準確性負責。固有的傳統成本思維也使得管理層僅僅關注短期成本的削減和生產環節可見成本的控制,而忽視了企業整個價值鏈上的其他環節的成本控制,比如研究開發、決策、營銷、售后環節的成本把控以及一些無形的制度性交易成本的控制,與上下游企業間的交易和合作成本等。同時,不銹鋼盤管廠作為一個高耗能產業,必然會產生大量資源浪費和環境污染的問題,而基層員工也普遍缺乏可持續發展的環保意識,忽視了環境保護的成本管理。

(二)缺乏精細化的成本管理方法

作為多步驟連續式生產行業,不銹鋼盤管廠的生產過程要經歷一系列復雜的生產工藝,主要以鐵礦石為原材料進行焦化、燒結、連鑄、軋制、酸洗、冷卻等形成初步產成品,再按照經營業務的不同進行深度加工處理才能最終形成滿足客戶需要的產成品。而加工工藝的復雜性使得成本管理難度增大。以冷軋工藝為例,它是以熱軋卷為原料,通過酸洗、軋制、退火、平整、精整等程序加工制作而成,其中涉及化學和物理的變化,生產過程相對復雜,再加上多段生產和顧客需求的多樣化,使得生產模式和最終存貨的形態多種多樣,從而加大了成本管理的復雜性,使得成本發生的地點和成本構成都相對分散。這勢必會給成本核算和成本控制增加難題,加大了成本管理的難度。而現行不銹鋼盤管廠成本核算大多依然采用傳統成本核算方法,對于生產環節制造費用的分配標準過于單一,因為隨著不銹鋼盤管廠自動化設備的高效產出導致直接人工費用減少,而制造費用不斷上升,主要表現在設備折舊、維護及管理費用的增加等。制造費用比重的上升對于產品成本的真實構成提出了更高要求,因此采用傳統成本核算方法就必然導致最終產品成本的失真,再加上傳統成本核算忽視了一些生產環節以外的成本,比如環境成本、質量成本等,而這些成本也是高耗能的不銹鋼盤管廠在成本管理中不可忽視的,缺少這些成本數據將會影響管理層作出正確的決策,從而難以建立可持續發展的戰略成本規劃。

(三)傳統的成本考核體制存在缺陷

現行不銹鋼盤管廠內部各公司、分廠采用的成本考核模式主要是結合物料清單中的成本數據制定出一個成本降低的范圍,比如每一年在上一年的基礎上降低10%~15%,而評分制的考核方法是以班組作為最小責任單元,沒有落實到具體的個人,所以最后的懲獎也是以班組為單位進行的,這樣就不利于充分調動員工的積極性。在生產過程中成本控制的關鍵就在于每一個員工在自己的崗位上能夠及時發現問題并有效處理,比如在連鑄生產工藝中,澆鋼工處于主導作用,有的事故如果沒有及時搶救就會造成非計劃停澆,而非計劃停澆的一般的處理方式就是回爐解決,從而形成大量的回爐鋼水,既影響生產又導致費用增加。再加上現行成本考核只關注生產過程中的績效,導致員工的歸屬感不強,缺乏主動性。

二、供給側改革背景下不銹鋼盤管廠成本管理思路

(一)樹立一線員工的全面質量管理意識

在供給側結構改革背景下,為了加快鋼鐵產業的轉型升級,實現產品的優化和升級,不銹鋼盤管廠需要從主觀層面上加強全體員工尤其是一線員工的全面質量管理意識,將業務流程中的質量管理從關注最終產品質量轉變為關注到員工工作質量上,通過嚴格把控每一道工序、每一位員工的工作質量來達到最終提升產品質量的目的。同時,在國家大規模壓縮產能的政策背景下,不銹鋼盤管廠的隱性成本也是不斷增加的,尤其是生產過程中的故障成本。因此,確保每一工序銜接流暢以及減少各步驟加工中的浪費現象能夠有效保障生產的順利進行,從而達到節約成本的目的,這些都離不開一線技術人員和生產工人的工作支持。所以,通過定期開展培訓來提高一線員工的專業素養,培養他們全面質量管理的意識,將質量控制工作落實到每一名一線員工,讓他們在自己的工作崗位上能夠盡早發現問題解決問題,從而最大限度減少故障率和廢品率,降低維修成本和事故成本

(二)建立作業成本與標準成本相結合的成本管理模式

創新是企業能夠持續獲得競爭力的源泉,而要想在改革浪潮中進一步“降本增效”,不銹鋼盤管廠除了技術、產品的創新之外還要創新成本管理的模式,其中實現精細化的成本核算又是創新成本管理模式的基礎。因此,企業可以結合當下成本管理的各種思想,根據不銹鋼盤管廠的生產特點取長補短靈活運用多種成本管理思路。例如:將標準成本管理和作業成本管理進行有機結合,根據不銹鋼盤管廠實際生產情況進行作業的分解,并將其與標準成本制度有機地結合起來,建立基于作業的標準成本管理模式。在這種創新思路下,通過作業成本法進行產品成本的核算可以解決傳統核算方法對制造費用分攤標準過于單一、分配不合理的問題,而通過標準成本法事先設定標準成本可以實現成本事前、事中和事后的全過程控制。具體來說,就是在確認公司現有的資源情況下,將公司的業務流程劃分為不同的作業,再將同質的作業進行合并同類項,建立相關的作業中心和成本庫。事先確定好產出或訂單的標準成本,進行成本的事前控制,然后對訂單成本或產品成本進行作業成本法下的事中核算,原材料通過量差和價差調整算出實際價格,間接成本通過“作業消耗資源,產出消耗作業”的方法進行核算,計算出實際的訂單或產品成本,最后對標準成本和實際成本以不同作業為基礎進行事后的差異分析,從中識別出不增值作業和增值作業里的低效作業,從而采取措施消除非增值成本。這種以作業為基礎的成本控制范圍是非常全面廣泛的,把成本控制深入到影響產品成本形成的每一項作業上,積少成多,達到整體成本控制的目標。

(三)搭建ERP環境下的成本管理平臺,建立不銹鋼盤管廠集成化的信息系統

不銹鋼盤管廠的生產流程復雜,各生產環節環環相扣,如果一個環節出現問題,將會對成本管理造成不利影響。在大數據背景下,企業可以充分利用信息化平臺搭建一個集成的信息系統,進行精準快速的數據分析。所以成本管理應當從企業剛開始接收訂單就開始施行,建立一套包括接收訂單、生產及銷售在內的全面成本管理體系。而ERP系統為不銹鋼盤管廠成本管理信息化的建設提供了平臺,ERP的核心思想就是基于供應鏈的流程管理,它把企業、客戶和供應商聯系起來,對企業內部各個環節進行整合和重組,使企業能夠有效管理和控制內部資源。因此,在ERP環境下搭建的成本管理平臺應用了先進的計算機技術,具有強大的數據處理功能和分析功能,可以充分調動企業內部及外部的資源,為企業提供更加及時準確的成本信息,從接收訂單、采購原料、運輸、生產等方面進行成本管理,實現生產管理、物資供應、財務管理、銷售管理、設備管理等模塊的高度集成,通過與其他模塊信息共享來實現數據的統一性,更加全面地揭示公司的運作狀態和生產能力,從而達到全面控制成本的目的。

(四)建立基于作業中心的評價考核機制

作業成本管理實際上就是一種價值鏈的管理,不銹鋼盤管廠價值鏈包括開發、采購、生產、銷售、售后等業務流程環節,也包括財務、人力資源等管理流程環節,而在作業成本管理模式下對整個價值鏈上的作業都可以進行精確的追蹤和分析,責任考核的單元也突破了傳統以部門為單元的限制,以作業中心作為責任中心去進行成本管理和考核工作,并將員工的績效考核和相關作業成本管理的效果相聯系,使考核結果有據可依,從而增加員工的歸屬感和責任感。在作業的效率考核上,將影響作業效率的指標關聯到具體的一線員工,從而與其薪酬掛鉤,完成了作業效率,給予獎勵,從而調動員工的主觀能動性;在作業的質量考核上主要關注業務流程中是否有非增值的作業或者是增值作業中非增值的部分,如調度運輸作業、廢料回收作業等等,通過動因追溯分析這些作業的資源消耗原因,從而探索改進措施,進行內部流程的持續改造,最終才能適應高新技術環境下對成本管理的客觀要求。

三、結語

綜上所述,成本是企業的生存之道,在不銹鋼盤管廠新一輪成本變革中,要想保持核心競爭力就要突破傳統成本管理思維的束縛,創新成本管理的模式,將標準成本管理和作業成本管理等先進的成本管理理念有機結合,構建集成化的成本管理系統,在ERP的強大功能下,有效收集和傳遞數據,將成本層層分解,使企業成本明晰,并結合標準成本管理下對成本進行的事前事中事后的控制和業務流程上作業成本的分解和動因追溯,進行精確的成本核算和全過程的成本監控,從而優勢互補,為不銹鋼盤管廠在供給側結構性改革浪潮中的可持續發展打下堅實基礎。

國外對鍋爐鋼管的要求

Sun, 24 Oct 2021 22:58:46 +0800

美國電力研究所EPRI于1974年組織美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）和美國燃燒工程公司（CE）開發出了著名的T/P91鋼，該鋼當今己在世界各國得到公認和廣泛應用。

1986年又組織歐、日參加的RP1403項目（改進燃煤電廠）研究，研發電站鍋爐厚截面部件用鋼，在P91鋼的基礎上開發出了更好的P92和P122鋼，這是當今超超臨界機組鍋爐厚截面部件和蒸汽管的首選鋼種。

歐洲1986年~1997年的COST501項目研發出了耐溫600℃及620℃的E911等轉子鋼，1998年~2003年的項目目標是研發耐溫650℃的鐵素體-馬氏體鋼，同時研究其表面涂層和表面處理技術。ECCC則于1998年建立了P91和P92的長期蠕變特性數據庫與持久強度值。

日本EPDC組織研發了耐溫600℃及以上的蠕變性能良好的一系列鋼種如NE616（即后來的P92）、HCM12A（即后來的P122）等，并進一步研發用于參數35MPa/650℃的鋼種。

在鐵素體（馬氏體）鋼和奧氏體鋼兩條路中，前者經歷了Mo系→Cr-Mo系→Cr-Mo-V系~Cr-W-V系的歷程，后者則基本是Cr-Ni系一Cr-Ni-Ti系。從目前世界各國高蒸汽參數發電機組的發展來看，電站鍋爐熱強鋼在研究開發利用方面的方向和趨勢如下：

1）利用多元復合強化的原理發展一種低鉻、較強的抗蠕變能力、可焊性好、成本低的熱強鋼來制作600℃以下大型發電機組的厚壁件和熱交換件，如日本研制的HCM2S；

2）重點發展高鉻（9-12%Cr）多元復合強化熱強鋼，主要采用加W、減Mo和以w代替Mo的合金添加原則；

3）將P91和T91作為最有前途的用于高溫的商業化材料，并部分代替奧氏體鋼制作管件；

4）發展蠕變強度高于P91的馬氏體鋼制作大型厚壁的非熱交換件以代替奧氏體不銹鋼，只有在考慮抗腐蝕及可加工性時才考慮用奧氏體不銹鋼作厚壁件；

5）對于馬氏體鋼以提高材料的蠕變斷裂強度為主，對于奧氏體鋼以降低成本、提高抗蒸汽腐蝕能力為主，如基于TP304H開發的Super304H；

6）改進型的9~12%Cr馬氏體鋼在抗熱腐蝕能力方面始終不及奧氏體鋼，因此，馬氏體鋼和奧氏體鋼的異種鋼焊接問題依然是今后的研究重點；

7）發展20%Cr和25%Cr以上的高Cr、Ni合金來制造技術先進的燃煤電廠的薄壁熱交換管子，因為蒸汽溫度為600/650℃，煙氣在該溫度下可達到最大煤灰液相腐蝕速率，此時TP300系列不銹鋼抗腐蝕能力不足。

奧氏體不銹鋼彎管焊接裂紋原因分析

Fri, 22 Oct 2021 01:21:46 +0800

對石化公司混氫原料蠟線裝置裂紋部位進行化學成分分析和金相檢測，找出裂紋產生原因并提出預防措施。

一、前言

在服役條件較惡劣的承壓設備檢驗中，裂紋是一種危害性較大的缺陷，常出現于各種加氫反應器內壁，換熱器殼體，管線鋼管等的焊接部位。針對石化公司混氫原料蠟線裝置裂紋進行分析研究，對承壓設備的缺陷檢驗及缺陷防范提供參考。

二、檢驗情況

1.宏觀檢驗

在某石化公司混氫原料蠟線裝置檢驗中，在彎管與大小頭連接焊縫部位、大小頭熱影響區位置，發現一條長26mm的裂紋，裂紋位于彎管側平面，平行于熔合線，距離熔合線0.5mm。

2.化學成分分析

采用SPECTROTEST型移動式直讀光譜儀對彎管母材、大小頭母材和焊縫進行化學成分分析，查閱設備資料，彎管、大小頭材料為奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9），分析表明，混氫原料蠟線彎管、大小頭和焊縫化學成分符合標準要求。

3.金相分析

采用XH-500型現場視頻金相儀對彎管母材及熱影響區、大小頭母材及熱影響區和焊縫組織進行金相分析。彎管母材及彎管側熱影響區均為奧氏體組織，晶粒度4～5級。大小頭母材為奧氏體組織，晶粒度3級，大小頭側熱影響區亦為奧氏體組織，但其晶粒度異常粗大，為1級。

圖1顯示在100×條件下，可見焊縫金相組織為比較均勻的胞狀奧氏體組織。

圖2顯示，在100×條件下存在裂紋的大小頭側熱影響區處金相組織。裂紋位于熱影響區晶粒長大部位，沿奧氏體晶界擴展為主（圖2a），裂紋尖端穿晶發展（圖2b），總體為混合型裂縫。

三、裂紋產生原因分析

焊接Cr、Ni純奧氏體不銹鋼主要存在三個問題，分別是焊接裂紋、接頭腐蝕和時效脆化，而焊接裂紋的產生按其裂紋生成的原因又可分為結晶裂紋、高溫液化裂紋和高溫脆性裂紋。

熔融的熔敷金屬在凝固結晶過程中，當殘留在凝固晶粒間的液體薄膜被收縮應力拉開而又不能用足夠的液體金屬填滿時，就會形成結晶裂紋。這種裂紋常會出現在焊縫中，尤其是易發生在焊縫收尾部分和弧坑處。在焊接熱影響區的過熱區，焊接的高溫加熱使該區域母材局部熔化。在冷卻時的凝固過程中，局部熔融的母材金屬的晶界，也可能出現上述晶間的液體薄膜被拉開而無法填補的現象，導致在熱影響區的過熱區產生高溫液化裂紋。在過熱區，材料雖然沒有發生局部熔融，但在高溫下，如果塑性降到很低水平，也可能在應力作用下由于塑性不足而產生高溫脆性裂紋。

現場對發生裂紋部位進行打磨后重新進行焊接，焊后檢查未發現裂紋，隔天進行滲透檢測，結果發現在大小頭側熱影響區再次發生裂紋，因此可以排除裂紋是由于焊接因素導致的原因。

根據宏觀檢驗，裂紋平行于熔合線，距熔合線0.5mm，位于大小頭側熱影響區，可以排除結晶裂紋。根據金相分析，該奧氏體不銹鋼晶粒異常粗大導致單位體積晶界面積減小，因此在晶界上產生的低熔點物質，如FeS、Fe 3 P或Ni 3 P等單位晶界面積含量增高，在冷卻凝固過程中極易產生高溫液化裂紋，同時晶粒異常粗大，會導致該區域塑性降低，極易在應力作用下產生高溫脆性裂紋。從上述分析可以看出，大小頭側熱影響區奧氏體組織晶粒的異常粗大，是導致焊接裂紋產生的直接原因。

對于奧氏體不銹鋼鍛件而言，奧氏體組織晶粒大小主要取決于始鍛溫度以及終鍛溫度下的變形控制。奧氏體不銹鋼的鍛造溫度主要受高溫鐵素體形成溫度的限制，當鋼的加熱溫度超過此溫度時，鋼中原有的游離鐵素體（α相）的含量便會顯著增多。這些鋼中δ相鐵素體的出現溫度大致在1100～1300℃范圍內，隨鋼號不同而有所變化。奧氏體不銹鋼的始鍛溫度一般為1150～1200℃，終鍛溫度一般為825～850℃。當始鍛溫度過高，會直接導致晶粒變大，鍛造時變形量不足，則不會在鍛造中打碎粗大的晶粒。所以為了得到細晶粒組織，在鍛造中應嚴格控制加熱溫度、鍛造溫度、鍛造比、鍛造力這些參數。

對于鍛造后進行的固熔處理而言，高的固熔溫度可使鍛件提高蠕變斷裂強度，但同時會引起晶粒組織粗大，導致其抗腐蝕能力降低。采用較低的固熔處理溫度，就會降低蠕變斷裂強度，但是奧氏體組織晶粒較細。所以對于鍛造后進行的固熔處理，嚴格控制固熔溫度也是非常重要的環節。

四、結論和建議

（1）混氫原料蠟線裝置管道大小頭側熱影響區檢驗中發現的裂紋，產生原因是奧氏體組織晶粒的異常粗大。

（2）為防止同類裂紋產生，應嚴格控制奧氏體不銹鋼組織中晶粒的大小。對鍛件主要應控制兩個方面：①鍛造中嚴格控制加熱溫度、鍛造溫度、鍛造比、鍛造力這些參數。②嚴格控制鍛造后的固熔溫度。

（3）對于使用單位，應對同批奧氏體不銹鋼鍛件進行全面普查，對其焊縫進行100%滲透檢測，發現缺陷的管件及時更換。對于奧氏體不銹鋼材料部件的入廠驗收，應嚴格按照相關標準和技術要求進行，以防止類似裂紋的產生。

不銹鋼盤管的焊接性分析

Mon, 20 Sep 2021 23:46:05 +0800

1.焊接接頭的晶間腐蝕傾向

奧氏體不銹鋼盤管在400～800℃范圍內加熱后對晶間腐蝕最為敏感，此溫度區間一般稱為敏化溫度區間。這主要是由于奧氏體鋼在固溶狀態下，碳以過飽和的形式溶解于γ固溶體中。加熱時，過飽和的碳以Cr23C6的形式沿晶界析出，當使晶界附近wCr降到低于鈍化所需的最低數量(wCr≈12%)時，在晶界形成了貧鉻層，從而使晶界的電極電位遠低于晶內。當金屬與腐蝕介質接觸時，電極電位低的晶界就被腐蝕，這種腐蝕就是晶間腐蝕。

2.提高焊接接頭耐晶間腐蝕能力的措施

(1)降低含碳量

減少奧氏體不銹鋼盤管和焊條中的含碳量，是防止晶間腐蝕最根本的辦法。

(2)加入穩定劑

在鋼和焊接材料中加入鈦、鈮等與碳的親和力比鉻強的合金元素，這些合金元素能夠優先與碳結合成穩定的碳化物，從而避免在奧氏體晶界形成碳化鉻而產生貧鉻層，對提高抗晶間腐蝕能力有十分良好的作用。

(3)焊后進行固溶處理

將焊件加熱到1050～1100℃，使已經析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中，然后快速冷卻，形成穩定的奧氏體組織，此過程稱為固溶處理。

(4)改變焊縫的組織狀態

即使焊縫由單一的γ相改變為γ+δ雙相。

(5)減少焊接熱輸入

盡量選用較小的焊接熱輸入，以減少在高溫停留的時間，對減小敏化區的形成和刀蝕的形成都具有一定的作用。

(6)合理安排焊接順序

防止刀狀腐蝕的產生還應注意合理安排焊接順序，這是因為刀狀腐蝕除產生于焊后在敏化溫度再次受熱外，在多層焊和雙面焊時，后一條焊縫的熱作用可能對先焊焊縫的過熱區起到敏化加熱的作用。

3.焊接接頭的應力腐蝕開裂

這是不銹鋼盤管在靜應力(內應力或外應力)與腐蝕介質同時作用下發生的破壞現象。純金屬一般沒有應力腐蝕開裂傾向，而在不銹鋼盤管中，奧氏體不銹鋼盤管比鐵素體或馬氏體不銹鋼盤管的應力腐蝕傾向大。因為奧氏體不銹鋼盤管導熱性差，線膨脹系數大，所以焊后會產生較大的焊接殘余應力，因而容易造成應力腐蝕開裂。

(1)正確選用材料

根據介質特性選用對應力腐蝕開裂敏感性低的材料是防止應力腐蝕開裂最根本的措施。

(2)消除焊件的殘余應力

通?？刹捎缅N擊焊件表面來松弛殘余應力，也可以進行消除應力熱處理。

(3)對材料進行防蝕處理

通過電鍍、噴鍍、襯里等方法，用金屬或非金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質隔離開。

(4)接頭設計應注意防止“死區”，這是為了避免縫隙的存在。

4.焊接接頭的熱裂紋

熱裂紋是奧氏體不銹鋼盤管焊接時比較容易產生的一種缺陷，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼盤管更易產生。其產生的主要原因是由于奧氏體不銹鋼盤管的液、固相線區間較大、結晶時間較長，而且奧氏體結晶方向性強，使低熔點雜質偏析嚴重而集中于晶界處；此外，奧氏體不銹鋼盤管的線膨脹系數大，冷卻收縮時應力大，所以易產生熱裂紋。

(1)嚴格限制焊縫中的S、P等雜質的含量。

(2)產生雙相組織

對于wNi＜15%的18-8型不銹鋼盤管，具有γ+δ的雙相組織焊縫有較高的抗裂性，δ鐵素體含量(φδ)應控制在3%～8%。

當wNi＞15%，單相奧氏體組織的高鎳不銹鋼盤管不宜采用γ+δ雙相組織(高溫時δ相促進生成σ相，導致σ相脆化)時，可采用γ+碳化物或γ+硼化物的雙相組織，亦有較高的抗裂性。

(3)合理的進行合金化

在不允許采用雙相組織的情況下，可以通過調整焊縫金屬的合金成分，如加入wMn4%～6%，對防止單相奧氏體焊縫產生熱裂紋相當有效。

(4)工藝上的措施

為降低焊縫的熱裂傾向，制定焊接工藝時應盡可能減少熔池過熱和接頭的殘余應力。

5.焊接接頭的脆化

(1)σ相脆化

奧氏體或鐵素體不銹鋼盤管在高溫(375～875℃)長時間加熱就會形成一種Fe—Cr金屬間化合物，即σ相。

(2)粗大的原始晶粒

高鉻鐵素體鋼在加熱與冷卻過程中不發生相變，晶粒很容易長大，而且用熱處理也無法消除，只能用壓力加工才能使粗大的晶粒破碎。

(3)475℃脆性

wCr＞15%的鐵素體不銹鋼盤管，在400～550℃范圍內長期加熱后，鋼在室溫下變得很脆，其沖擊韌度和塑性接近于零。此外，由于鐵素體不銹鋼盤管焊接接頭有明顯的脆化傾向，馬氏體不銹鋼盤管焊接時淬硬傾向大，都會造成接頭部位冷裂紋的形成。