超級(jí)奧氏體不銹鋼管904L的焊接注意事項(xiàng)

 1.前言
904L不銹鋼管是為解決硫酸的腐蝕而開(kāi)發(fā)應(yīng)用的超級(jí)奧氏體不銹鋼，其耐常壓下任何濃度、任何溫度醋酸的腐蝕，具有優(yōu)良的耐晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕能力，其化學(xué)成分介于普通奧氏體不銹鋼與鎳基合金之間，Mo、Cu等合金元素含量較高。為掌握904L的焊接性能，我們對(duì)這種材料進(jìn)行了多次焊接工藝試驗(yàn)，最終確定了合理的焊接工藝參數(shù)，并在裝置檢修中得到了成功應(yīng)用。

2 904L不銹鋼管的焊接特點(diǎn)
2．1 具有良好的耐晶間腐蝕能力
根據(jù)“晶間貧鉻”理論，當(dāng)奧氏體不銹鋼的碳含量高于0．08％時(shí)，在加熱過(guò)程中，過(guò)飽和的碳能以Cr23C6 的形式沿晶界析出，很容易造成晶間貧鉻，從而降低奧氏體不銹鋼的耐晶問(wèn)腐蝕能力；但當(dāng)奧氏體不銹鋼的碳含量低于0．02％一0．03％時(shí)，則碳全部溶解在奧氏體中，即使在450—850℃之間加熱，晶界也不會(huì)形成“貧鉻區(qū)”而引起晶間腐蝕。由于超級(jí)奧氏體不銹鋼904L的碳含量小于0．03％，在焊接時(shí)采用較小的焊接熱輸入，加快冷卻速度，與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫最后焊接，基本可以消除晶間腐蝕現(xiàn)象。
2．2 具有較高的熱裂紋敏感性
與其他不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼焊接時(shí)有較大的熱裂紋敏感性，主要與以下幾個(gè)特點(diǎn)有關(guān)：第一，奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，焊接接頭部位的高溫停留時(shí)間較長(zhǎng)，焊縫金屬及近縫區(qū)在高溫時(shí)承受較高的拉伸應(yīng)力與拉伸應(yīng)變，在冷卻過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力，焊縫金屬凝固期問(wèn)存在較大拉應(yīng)力是產(chǎn)生凝固裂紋的必要條件；第二，奧氏體不銹鋼易形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，一些有害雜質(zhì)元素易在晶間形成低熔點(diǎn)的液態(tài)膜，從而產(chǎn)生焊縫凝固裂紋。為了防止奧氏體不銹鋼焊縫中產(chǎn)生熱裂紋，可采取以下措施：①嚴(yán)格控制材料中硫、磷等有害雜質(zhì)的含量；②采用能夠形成焊縫雙相組織的焊絲，從而打亂奧氏體柱狀晶的方向性，減少了晶間低熔點(diǎn)共晶的偏析量；③采用低線能量、窄焊道技術(shù)，提高熔池的冷卻速度。
2．3 具有一定的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向
奧氏體不銹鋼由于導(dǎo)熱性差和線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接拉伸應(yīng)力，而拉伸應(yīng)力的存在是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂不可缺少的重要條件，在腐蝕介質(zhì)的作用下，904L的焊接接頭有一定的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向。有關(guān)試驗(yàn)表明，焊接接頭過(guò)熱區(qū)對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂最為敏感。
3 904L不銹鋼管的焊接工藝
3．1 焊接方法
904L焊接通常采用鎢極氬弧焊，電弧能量大，熱量集中；而且有氬氣流的冷卻作用，熱影響區(qū)小，有利于提高焊接接頭的抗晶間腐蝕能力，同時(shí)焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫成型好，且無(wú)飛濺和熔渣。
3．2 焊接清理與焊接保護(hù)
焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①母材表面和焊絲表面必須清潔，防止污染物熔人焊縫；②高溫熔池和高溫焊道必須得到氬氣的有效保護(hù)，防止焊縫金屬的氧化。施焊前，我們對(duì)試件的坡口兩側(cè)2O～30 mm范圍內(nèi)均用砂輪機(jī)進(jìn)行清理，并用丙酮對(duì)坡口及焊絲進(jìn)行擦洗，以去除其表面的雜質(zhì)及氧化膜等。為保證焊縫背面得到充分的保護(hù)，可以采用6 2鋁板制作了專用背面保護(hù)裝置。
3．3 注意事項(xiàng)
焊接時(shí)應(yīng)采用小電流、低電壓、窄焊道，快速焊；打底焊時(shí)為保證與根部熔合良好，焊縫不能太厚，收弧時(shí)要成緩坡形；熄弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑，如出現(xiàn)收縮孔或弧坑裂紋，必須用磨光機(jī)磨掉重焊；因904L熱裂紋敏感性較強(qiáng)，多層焊接時(shí)必須控制其層問(wèn)溫度不得大于6O℃ 。為加快焊縫的冷卻速度，焊后可采用水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
3．4 焊縫檢驗(yàn)
焊接完畢后，我們依據(jù)JB4708(鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》的規(guī)定對(duì)試件進(jìn)行了檢驗(yàn)。焊縫表面無(wú)氣孔、焊瘤、凹陷、咬邊等缺陷，焊波均勻，焊縫金屬與母材過(guò)渡圓滑，對(duì)焊接試驗(yàn)試件進(jìn)行100％RT檢驗(yàn)，結(jié)果符合JB4730(壓力容器無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)的Ⅱ級(jí)要求，未發(fā)現(xiàn)未熔合、裂紋等缺陷。對(duì)試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)及面彎、背彎試驗(yàn)結(jié)果均符合性能要求。
4 應(yīng)用效果
2005年10月，在某廠化工車(chē)間溶劑脫水塔BT403檢修過(guò)程中，車(chē)間人員發(fā)現(xiàn)該設(shè)備材質(zhì)為904L的人口分配管焊縫發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，需進(jìn)行修復(fù)。我們依據(jù)上述工藝參數(shù)對(duì)接管進(jìn)行了焊接修復(fù)，使用效果良好，該設(shè)備運(yùn)行至今未發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。