Ocr25Ni20高镍合金钢管的焊接(大会三等奖).docVIP

Ocr25Ni20高镍合作金钢管的焊接  黄福荣  (中国化学工程第十四建设公司，南京 210044)  摘 要 焊接Ocr25Ni20高镍合金钢管的主要问题是防止热裂纹、脆化和焊接变形，在这些焊接产生的缺陷中裂纹的危害性最大，焊接中产生裂纹的倾向也较大。此外应力腐蚀和晶间腐蚀也是不容忽视的问题，本文从焊接特性分析入手介绍了Ocr25Ni20高镍合金钢管的焊接工艺设计、焊接技术要求及焊接检验等，并通过实践取得了良好的效果。  关键词 Ocr25Ni20 高镍合金钢管 焊接 1。前言 在我公司承建的浙江善高化学有限公司2万t/a离子膜烧碱技改安装工程中，Ocr25Ni20高镍合金钢管共10种规格185m，管径从3/8″～10″不等，壁厚范围为3～4mm，需拍片的 对接焊口共18个。钢管的化学成份及机械性能见表1，Ocr25Ni20属奥氏体不锈钢具有面心立方晶格(即γ组织)，因此防止焊接时产生焊接的缺陷应主要从三个方面去考虑：①焊缝热9 裂纹；②高温加热碳化物脆化；③焊接变形大，以上三种焊接缺陷中裂纹的危害性最大，也由于三种焊接缺陷共同作用的结果都有可能使焊缝及热影响区开裂，产生裂纹的倾向也较大 ，故此该高镍合金钢管防治焊接缺陷的重点应放在材料的抗裂问题上。因此焊接工艺的设计 、焊接技术要点、焊接检验措施的制订应围绕材料的抗裂问题兼顾防止应力腐蚀和防止晶间 腐蚀进行。  表1 Ocr25Ni20合金钢管化学成份和机械性能 化学成份(%) 机械性能 Mn P S Si Ni Cr δb(Mpa) δs(Mpa) δ5(%) 0.052 1.02 0.035 0.003 0.45 19.12 24.08 530 238 40 2．焊接特性分析 Ocr25Ni20属奥氏体不锈钢，焊接时靠近熔池的热影响区被加热到接近熔点，其它部分也 分别被加热到AC3以上或AC3与ACI之间。由于焊接是局部加热，且钢材导热快，因而热影响 区被迅速冷却下来，整个焊接过程与淬火、正火、回火类似。 2．1 焊接缺陷特性一 Ocr25Ni20焊接时极易产生的焊接热裂纹主要有以下三种：a)结晶裂纹；b)多变化裂纹；c )液化裂纹，其特征依次如下：①在结晶后期，由于低熔共晶形成的液态薄膜削弱了晶粒间 的联结，在拉应力的作用下发生开裂；②已凝固的结晶前沿，在高温和应力的作用下晶格缺 陷发生移动和聚集，形成二次边界，它在高温处于低塑性状态，在应力作用下产生裂纹。焊 接热裂纹的走向是沿奥氏体晶界开裂，裂纹的位置：前两种是在焊缝及热影响区，后一种是 在热影响区及多层焊点之间；产生热裂纹的原因：①有冶金的因素，如化学成份、组织偏析 和高温塑性；②力的因素加冷却时的收缩应力等；裂纹产生频数最高的是结晶裂纹。 2．2 焊接缺陷特性二 因为Ocr25Ni20不锈钢是单相γ组织，又由于合金元素镍的存在，使焊接后的焊缝有着显 著的增大裂纹的倾向。 2.3 焊接缺陷特性三 由于溶入奥氏体的合金元素使钢的淬透性提高，合金越大(除钻外)，淬透性越高。Ocr25N i20不锈钢具有较高的合金含量(特别是镍)，具有高的淬透性，焊接时的热影响区中将形成 成氏体组织，熔池附近的晶粒非常粗大，有出现魏氏组织的倾向。魏氏组织是一种过热缺陷 ，该组织中铁素体或渗碳体的针片，使钢的强度降低，由于高温的加热使碳化物脆化，使钢 的脆性增大，这些都使热影响区有可能开裂。 2.4 焊接缺陷特性四 又由于Ocr25Ni20不锈钢的碳浓度较低，热应力作用大，该钢合金浓度高、导热性差，内 外温差大，应力也大，促使变形的发生。这些也都有可能增大裂纹产生的倾向。 3 焊接工艺设计 3.1 焊接工艺措施 3.1.1 防止热裂纹的措施。是限制焊材中有害杂质S、P的含量使焊丝 的Mn/S比大于10(选用HoCr26Ni21)、焊条的Mn/S比值大于40(选用A402焊条)。改善焊缝的凝 固组织选用的焊材中微量的Mo元素，使焊缝的晶粒细胞化(A402中含有0.05%的Mo元素)采用 小电流高焊速进行焊接。 3.1.2 防止脆化的措施是严格控制铁素体含量小于2%～7%的范围，因4 75℃脆化和δ相脆化易出现在铁素体含量高的焊缝中。 3.1.3 防止晶间腐蚀的措施。采用小线能量焊接，缩短焊缝处于高温 的停留时间，防止晶间腐蚀的产生。 3.1.4 防止应腐蚀的措施。改进焊接结构形式。采用氩电联焊。采用 合理的焊