奧氏體不銹鋼雙面電弧焊技術(shù)

　　[摘 要]近年來，奧氏體不銹鋼雙面電弧焊技術(shù)得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了奧氏體不銹鋼的焊接性，并結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，分別從多個角度與方面就奧氏體不銹鋼雙面電弧焊控制重點展開了研究，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關(guān)工作的實踐。
　　[關(guān)鍵詞]奧氏體；不銹鋼；雙面電弧焊；技術(shù)
　　中圖分類號：S163 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0060-01
　　1 前言
　　作為一項實際要求較高的實踐性工作，奧氏體不銹鋼雙面電弧焊的特殊性不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對奧氏體不銹鋼雙面電弧焊技術(shù)的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優(yōu)化該項工作的最終整體效果。
　　2 不銹鋼的物理性能
　　奧氏體型不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼大50%。只有馬氏體型不銹鋼和鐵素體型不銹鋼的線膨脹系數(shù)與碳鋼大體相當：不銹鋼的電阻率高，奧氏體型不銹鋼的電阻率是碳鋼的5倍；不銹鋼的熱導(dǎo)率低于碳鋼，馬氏體型不銹鋼的熱導(dǎo)率約為碳鋼的1.3；奧氏體型不銹鋼的密度大于碳鋼，馬氏體型不銹鋼和鐵素體型不銹鋼的密度比碳鋼稍�。粖W氏體型不銹鋼沒有磁性，馬氏體型不銹鋼和鐵素體型不銹鋼有磁性；奧氏體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼比熱容與碳鋼相差不大，只有鐵素體型不銹鋼的比熱容比碳鋼要小一些。
　　不銹鋼的物理性能主要用以下幾方面來表示：①比熱：單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度改變1度所需要的熱量：②彈性模量：當施加力于單位長度棱柱的兩端能引起物體在長度上的單位變化時，單位面積上所需的力；③熱膨脹系數(shù)：因溫度變化而引起物質(zhì)量度的變化。膨脹系數(shù)是膨脹一溫度曲線的斜率，兩個指定的溫度之間的平均斜率是平均熱膨脹系數(shù)。通常是用長度表示。
　　3 奧氏體不銹鋼的焊接性
　　3.1 晶間腐蝕
　　3.1.1 產(chǎn)生晶間腐蝕的原因
　　不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分數(shù)必須大于10～12%。當溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02%～0.03%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如（CrFe）23C6等。數(shù)據(jù)表明，鉻沿晶界擴散的活化能力162～252KJ/mol，而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約540KJ/mol，即：鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小，內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界的鉻的質(zhì)量分數(shù)低到小于12%時，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。
　　3.1.2 防止晶間腐蝕的措施
　�、僬{(diào)整焊縫的化學(xué)成份，加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性，如加入鈦或鈮等。
　�、跍p少焊縫中的含碳量，可以減少和避免形成鉻的碳化物，從而降低形成晶界腐蝕的傾向，含碳量在0.04%以下，稱為“超低碳”不銹鋼，就可以避免鉻的碳化物生成。
　�、酃に嚧胧�，控制在危險溫度區(qū)（425-815℃）之間的停留時間，防止過熱，快焊快冷，使碳來不及析出。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，當受到應(yīng)力作用時，即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)（HAZ）、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕（KLA），晶間腐蝕。
　　3.2 應(yīng)力腐蝕開裂
　　3.2.1 應(yīng)力腐蝕開裂產(chǎn)生原因
　　應(yīng)力腐蝕開裂是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力和特定的腐蝕介質(zhì)存在。
　　3.2.2 應(yīng)力腐蝕開裂防治措施
　　從電化學(xué)防護通過水的凈化處理降低冷卻水與蒸汽水中的氯離子含量，對預(yù)防奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂是十分有效的，因此，改進金屬構(gòu)件的設(shè)計，防止腐蝕介質(zhì)的富集，是一項重要的抑制SCC措施來說也可以用陰極保護來防止應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，因為陰極極化可降低裂紋擴展速度。
　　4 奧氏體不銹鋼雙面電弧焊控制重點
　　4.1 焊接變形與殘余應(yīng)力控制
　　焊接是一種局部加熱的工藝過程，這種過程會造成母材局部受熱膨脹和冷卻收縮現(xiàn)象，因此所有焊接均會產(chǎn)生不同程度的變形，這些變形有可能導(dǎo)致容器棱角度、直徑、橢圓度、垂直度、平面度等參數(shù)不符合設(shè)計圖樣的要求，也可能導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力引起的焊接裂紋等缺陷。為減少焊接應(yīng)力與變形引起的不利影響，在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)對焊縫的配置、形狀尺寸、數(shù)量等因素加以考慮。因設(shè)計時，焊縫已經(jīng)確定，只能采取焊接工藝措施來控制減少變形和殘余應(yīng)力的影響。在實際監(jiān)督檢驗時，對壓力容器制造廠的焊接工藝以及合理施焊順序進行加以控制，盡量減少焊接接頭的拘束度是焊接工藝控制變形的基礎(chǔ)，也可采用反變形法和剛性固定法對設(shè)備焊接過程進行控制，使焊接變形和殘余應(yīng)力降為最低。
　　4.2 焊接熱裂紋控制
　　奧氏體不銹鋼焊接時，焊縫和近縫區(qū)均可產(chǎn)生裂紋，而且主要是熱裂紋，裂紋特征是典型的晶間斷裂，其原因是源于奧氏體不銹鋼受熱膨脹較大，散熱較慢，焊縫在凝固過程中，造成焊縫枝晶粗大和過熱區(qū)晶粒粗化，增大偏析，形成較大的焊接內(nèi)應(yīng)力，因此，焊接過程應(yīng)盡量采用較小的焊接熱輸入，不進行預(yù)熱并降低層間施焊溫度，控制焊接速度，減少高溫冷卻速度或適當降低焊接電流來減少焊縫熔深。
　　4.3 晶間腐蝕控制
　　奧氏體不銹鋼焊接接頭易產(chǎn)生晶間腐蝕，造成晶間腐蝕的機理是在焊接過程中，敏化區(qū)域溫度范圍（450℃-850℃）內(nèi)，在晶界析出鉻的碳化物形成了貧鉻的晶粒邊界。在焊接工藝控制上應(yīng)采用較低的焊接熱輸入，快速冷卻以減少處于敏化加熱的時間；焊接材料控制上應(yīng)盡量降低含碳量，增加鈮、鉬、鈦等元素到焊接接頭中，減少或阻止晶粒邊界生成鉻的碳化物，以減少焊縫產(chǎn)生晶間腐蝕的可能性。
　　5 結(jié)束語
　　綜上所述，加強對奧氏體不銹鋼雙面電弧焊技術(shù)的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的奧氏體不銹鋼雙面電弧焊工作過程中，應(yīng)該加強對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學(xué)性。
　　參考文獻
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