NS312(600合金钢焊接工艺.docVIP

NS312 600 合金钢焊接工艺 李步连 摘 要:通过对NS312（600）合金钢焊接性的分析和评定，合理选择了焊接方法及工艺参数，使焊接接头满足了结合性能和使用性能。 关键词:合金钢 焊接性 热裂纹 2003年5月福建炼油化工有限公司碱渣装置WAO系统管道因发现裂纹需检修。该系统的管道是从美国整体预制后引进安装的，管道材质为NS312（600）镍基耐蚀合金（也称因康镍600），目的是增强工艺管线在碱渣中的耐腐蚀性，延长管线使用寿命。该系统管子直径为Φ60*4mm，共有焊接接头90道，焊缝要求100RT％＋100％PT，针对NS312（600）合金钢耐蚀性及易产生焊接热裂纹的特点，需制定合理的焊接工艺，以确保焊接接头的结合性能和使用性能。 1 NS312（600）合金钢焊接性分析 1.1 NS312（600）合金钢物理特性 NS312（600）合金钢具有低热导率、线膨胀系数大、高电阻率及高强度的表面保护膜，这些物理特性决定了焊件将产生较大的焊接扭曲变形、近缝区过热，存在产生热裂纹等危害性缺陷的可能。 1.2 NS312（600）合金钢焊接接头的热裂纹 NS312合金钢具有较强的热裂纹敏感性，一般分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。结晶裂纹最容易产生在焊道弧坑，形成火口裂纹，多半沿焊缝中心线纵向开裂，也有垂直于焊波。液化裂纹多出现在紧靠熔合线的热影响区中，有时出现在多层焊的前层焊缝中。高温失塑裂纹可能发生在热影响区中，也可能发生在焊缝中。各种裂纹有时是宏观裂纹，且有宏观裂纹时常常伴随微观裂纹，但有时仅有微观裂纹。热烈纹发生在高温状态，常温下不再扩展。 1.3 NS312合金钢耐蚀性 NS312合金钢焊后对耐蚀性能并没有多大影响。通常选择填充材料的化学成分与母材接近。这样焊缝金属在大多数环境下其耐蚀性与母材相当。对于大多数镍基耐蚀合金不需要通过焊后热处理来恢复耐蚀性。但对于NS312（600）合金钢工作在熔融状态苛性碱中，需要焊后消除应力热处理以防止应力腐蚀裂纹。 1.4 限制线能量 采用高热输入施焊NS312（600）合金钢会产生不利的影响。在热影响区（HAZ）产生一定程度的退火和晶粒长大。高热输入可能产生过度的偏析、碳化物的沉淀或其它的有害的冶金现象。这就可能引起热裂纹或降低耐蚀性。在焊接时要控制焊接线能量。 2 焊接工艺选择 2.1 焊件清理 焊件表面的清洁性是成功地焊接NS312（600）合金钢的一个重要准备。焊件表面的污染物质主要是表面氧化皮和引起脆化的元素。NS312（600）合金钢表面氧化皮的熔点比母材高得多，常常可能形成夹渣或细小的不连续氧化物。这类氧化物不连续特别细小，一般用射线探伤和着色探伤也查不出来。S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb和As等凡是能和Ni形成低熔点共晶的元素都是有害元素。这些有害元素增加NS312（600）合金钢的热裂纹倾向，这些元素经常存在制造、安装过程所用的一些材料中。在焊接预热或焊接前，先用砂布打磨后用丙酮清洗，彻底清除坡口两侧各50mm（包括钝边和坡口内）范围内的杂物。 2.2 预热温度确定 根据NS312（600）合金钢的化学成分（见附表1）分析，NS312（600）合金钢一般不需要焊前预热。但当母材温度低于15℃时，应对接头两侧250-300mm宽度区域内加热到15-20℃，以免潮气冷凝而会使焊缝产生气孔.在大多数情况下，预热温度和焊缝层间温度应较低，以免母材过热。 表1 NS312（600）合金钢化学成分 化学成分 C Mn P S Si Ni Cr Fe Cu Mo 供货提供 0.006 0.2 0.009 0.001 0.36 74.32 16.4 8.08 0.03 / 实际测值1） 0.0067 0.44 / / 0.14 74.63 18.75 8.75 0.0036 2.66 注：1）福建炼油化工有限公司工艺设备运行监测站ARC-MET930光谱仪测试,下表2同. 2.3 焊接方法的选择 NS312（600）合金钢主要以管材形式使用，由于其液态金属流动性差，不象钢焊缝金属那样容易润湿展开，故手工钨极氩弧焊是首选的好方法。便于观察熔池的熔敷情况、容易消除背面内凹缺陷及控制热输入。 2.4 焊材选择 NS312（600）合金钢焊丝成分大多数与母材相当，但焊丝中一般加入一些Ti、Mn和Nb等合金元素，以补偿某些元素的烧损以及控制焊接气孔和热裂纹。由于目前国产钨极氩弧焊焊丝尚未标准化，结合母材的化学成分和使用性能，选用美国产Φ2.4mm的ERNiCr－3焊丝，焊丝的化学成分见表2。 表2 ERNiCr－3焊丝化学成分 化学成分 C Mn P S Si Ni Cr Ti Fe Cu Nb＋Ta 供货提供 0.08 2.9 0.01 0