奥氏体不锈钢焊接接头常见问题及分析

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  摘 要:奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。当钢中含铬18%左右、含镍8~10%时,便有稳定的奥氏体组织产生时,称为奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢无磁性、它不能通过热处理方法提高强度和硬度,如经淬火也不能硬化,而用加工硬化的方法可使奥氏体不锈钢强化。但它比其它不锈钢具有更优良的耐腐性、耐热性和塑性,可焊性良好,是不锈钢中得到最广泛应用的一种。奥氏体不锈钢与其他不锈钢相比较易焊接。但由于合金成分含量不同、金相组织转变及稳定化元素的变化,在将其进行实际应用的过程中,会受到多种因素的限制影响,焊件质量较差,对其使用寿命和质量造成不良影响。导致焊接缺陷问题的发生,焊接接头常出现以下问题,现总结如下:
  关键词:奥氏体不锈钢; 焊接接头; 问题分析;
  Abstract: austenitic stainless steel refers to stainless steel with austenitic structure at room temperature. When the steel contains about 18% chromium, nickel 8~10%, there is a stable austenitic structure, known as austenitic stainless steel. Austenitic stainless steel without magnetic, it can not improve the strength and hardness through heat treatment method, such as quenching can not harden, and with the method of processing hardening can make austenitic stainless steel strengthened. But it is better than other stainless steel corrosion resistance, heat resistance and plastic, good weldability, is the most widely used in stainless steel. Austenitic stainless steels are easier to weld than other stainless steels. However, due to the different content of alloy composition, the change of metallographic structure and the change of stabilizing elements, the alloy will be restricted by a variety of factors in the process of its practical application. As a result of the occurrence of welding defects, the welding joints often have the following problems, which are summarized as follows:
  Key words: austenitic stainless steel; Welded joint; Problem analysis;
  一、焊接接头常出现的问题及分析
  1、热裂纹
  热裂纹是奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生的一种缺陷,包括爆缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等,特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢具有较高的热裂纹的热裂纹敏感性,尤其焊接过程中焊工操作不当,收弧时弧坑未填满、接头速度慢时最易造成弧焊裂纹。当弧坑裂纹混入焊缝焊缝中时往往会引起热裂纹的扩展。这是由于奥氏体不锈钢热导率小、线膨胀系数大,焊接时焊缝金属及近缝区在高温承受较高的拉伸应力和拉伸应变,加上一些杂质元素和合金元素在粗大的柱状晶间形成低熔点的液态膜,形成热裂纹。
  2、晶间腐蚀
  奥氏体不锈钢一般是经固溶状态交货,经固溶处理的奥氏体不锈钢中碳过饱和,呈不稳定状态,经再次中温加热(一般在450~850℃之间),过饱和的碳将向晶界扩散,与Cr结合而形成Cr23C6或(Cr、Fe)23C6而沉淀于晶界,造成局部贫铬,在腐蚀介质下,贫铬区的金属就失去抗腐蚀的能力而形成晶间腐蚀。此外在部分不含Ti、Nb的不锈钢中热影响区的敏化区还存在敏化区腐蚀。
  3、應力腐蚀开裂
  奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀通常表现为无塑性变形的的脆性断裂,是较严重的失效形式。存在拉伸应力是应力腐蚀开裂必不可缺少的条件。这与焊接过程中存在焊接残余应力、焊接过程中组织的变化以及及酸洗处理不当等制作过程中的不当条件有密切关系。
  4、焊接接头的脆化
  奥氏体不锈钢在低温使用时,低温韧性就成为关键性能。为满足低温要求,焊接过程上形成的焊缝组织最好为单相的奥氏体组织,避免形成混合相,若形成混合相,其中的铁素体的含量高低工会对材料的低温韧性产生不同的影响。实验表明,奥氏体不锈钢在高温时,无论短时高温拉伸或持久强度实验,当焊缝中含有较多的铁素体元素或较多的δ相时,都会发生显著的脆化现象。提高奥氏体化元素Ni的含量可防止焊接接头脆化。
  我公司是常年制作压力容器的专业单位,压力容器涉及到化工设备、炼油设备等等很多的不锈钢钢设备,以上是在不锈钢压力容器制作过程中常遇到的问题及经验分享。通过以上分析,在压力容器的制作过程中,应充分考虑材料选择、焊接工艺及焊后的相关热处理等措施,才能确保焊后设备的安全稳定运行。
  参考文献:
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