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国产焊材在904L钢焊接中的应用

2018-08-30 15:13:00
陆启蒙
原创
2459
  1. 1  904L 钢焊接性分析

  2. 1. 1  904L 钢的化学成分及力学性能

  3. 904L 钢符合ASME SA—240中的N08904。
    根据成分可以计算出Creq=24.82%,Nieq=25.28%,查舍费勒图可知,904L是全奥氏体高镍低碳 不锈钢

  4. 1. 2  焊接中易出现问题及预防措施

  5. 常见的热裂纹形式有弧坑裂纹、热影响区裂纹、焊缝横向和纵向裂纹。904L钢是单相奥氏体组织,其焊接接头易出现热裂纹,主要为弧坑裂纹,其原因主要有:①焊缝金属凝固期间由于热胀冷缩存在较大的拉应力,被拉开的缝隙没有足够的液态金属来填充,因此产生弧坑裂纹;②焊缝为单相奥氏体柱状晶组织,易于杂质的偏析及晶间液态薄膜的形成;③904L钢含镍量比较高,镍易于S和P形成低熔共晶物,其中Si和Nb也能形成有害的易熔晶间层。

  6. 为防止弧坑裂纹应采取如下措施:①采购时严格控制母材和焊材中S、P等有害元素的含量;②采用适当的焊接坡口和 焊接方法,即采用小的熔合比;③选用低氢型焊条;④焊接参数选用小的热输入(即小参数快速焊);⑤层间温度不宜过高(≤100℃),以避免焊缝过热产生高温液化裂纹,并且施焊过程中焊条不允许摆动;⑥选择合理的焊接结构、焊接接头形式和焊接顺序,尽量减少焊接应力;⑦在焊接收弧处应进行打磨后施焊,以避免弧坑裂纹。

  7. 2   焊接工艺性试验

  8. 2. 1  焊材的选择

  9. 由以上分析,904L钢为全奥氏体单相组织,对焊接热裂纹极其敏感,为此应选用低S、P的 焊接材料。对904L钢的焊接,选用与之相匹配的国产高温合金Ni182(符合GB/T.15620-1995标准)和镍合金焊条ENiCrFe-3(Ni307B)(符合AWSA5.11-90标准)。采用镍基焊材,不但抗裂性好,而且获得较好的焊接工艺性。

  10. 2. 2  坡口制备

  11. 坡口加工最好采用机械加工,若用等离子切割加工则加工面必须用机械方法打磨;因焊接熔池粘滞性强,流动性差,因此装配时要求坡口角度比通常稍大(选70°);又因其线膨胀系数大,所以对接间隙稍宽(3~4mm);为保证背面焊透要求打磨清根而不用碳弧气刨(防止渗碳)。

  12. 2. 3  焊接方法及工艺参数的选择

  13. 由于904L钢导热率小,热膨胀系数大,因此采用小热输入、短弧焊、快速焊,这样即可减小热裂纹倾向又可防止变形。其焊接顺序为:手工氩弧焊打底→手工 电弧焊填充→手工电弧焊盖面→背面机械打磨清根→背面手工电弧焊盖面,其焊接方法及工艺参数见表4 。

  14. 2. 4  焊接接头检验

  15. (1) 对焊缝进行了外观检查,焊缝余高在0~2 mm之内,满足要求

  16. (2) 对焊缝表面进行100 %PT 检验,结果表明无裂纹、气孔和弧坑等缺陷

  17. (3) 对焊接接头进行100 %RT 检验,均达到Ⅰ级

  18. (4) 对焊接接头进行力学性能试验,结果未发现裂纹、未熔合等缺陷,其力学性能试验数据及结果见表5。此外,对焊缝及热影响区进行了金相观察,均符合要求。

  19. 3  质量控制

  20. 在实际产品焊接时,为获得优良的焊缝质量,要严格按焊接工艺评定执行。同时还应注意以下几点:

  21. (1) 焊接时尽量使用引弧板和收弧板或处理好弧坑

  22. (2) 用砂轮进行打磨清根

  23. (3) 焊接时要严格控制层间温度

  24. (4) 减少在敏化区停留的时间

  25. 4  结  论

  26. 实践证明,对于904L奥氏体不锈钢,选用NiCrFe-3(Ni307B)焊条焊接是可行的,所选择的焊接工艺参数能够使焊缝力学性能满足技术要求,实际产品焊接过程中所采取的措施保证了制造过程的质量,使醋酸去除塔再沸器顺利完成生产的同时也为904L奥氏体不锈钢焊接积累了一定的经验。

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