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厚壁不銹鋼管
您的位置:網(wǎng)站首頁 > 新聞動態(tài) > 厚壁不銹鋼管 > 正文臨氫不銹鋼管道焊接裂紋產(chǎn)生原因及預(yù)防措施
化工裝置臨氫條件下不銹鋼管道焊接后易產(chǎn)生裂紋,通過分析裂紋產(chǎn)生的原因,并采取針對性的一系列措施,能夠有效的避免臨氫不銹鋼管道焊接裂紋的產(chǎn)生,從而確保工程質(zhì)量。
臨氫條件是指溫度>250℃,氫分壓>1.4Mpa的介質(zhì)環(huán)境,化工裝置經(jīng)常存在到這種介質(zhì)環(huán)境,臨氫不銹鋼管道焊縫易出現(xiàn)裂紋,有些裂紋在返修后還會重復(fù)出現(xiàn)。裂紋是一種嚴(yán)重的焊接缺陷,影響管道的安全使用,故需要對其產(chǎn)生原因進(jìn)行分析,制定有效的預(yù)防措施以確保工程質(zhì)量。
1臨氫不銹鋼管道裂紋產(chǎn)生的原因
1.1焊接熱裂紋的產(chǎn)生
由于奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小,在焊接過程局部加熱條件下,溫度梯度較大,又因其線膨脹系數(shù)較大,在加熱和冷卻過程中會產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形。另外,奧氏體不銹鋼焊縫結(jié)晶時,脆性溫度區(qū)域較寬,且樹枝狀結(jié)晶方向性明顯,使低熔點的雜質(zhì)或共晶體在晶粒處集中,從而在焊接應(yīng)力作用下易產(chǎn)生熱裂紋。
1.2應(yīng)力腐蝕斷裂的產(chǎn)生
在臨氫條件下工藝管道焊縫和影響區(qū)部位的腐蝕特別嚴(yán)重,腐蝕的原因主要是由于H 2分解,產(chǎn)生H或H原子,滲入金屬內(nèi)部,并在金屬晶界部位和焊縫缺陷部位聚集,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)FeC+2H 2=CH 4+Fe,而CH 4在鋼中的擴(kuò)散能力很小,經(jīng)長時間的積累,形成局部高壓而造成微觀裂紋,這些微觀裂紋連接起來,便出現(xiàn)較大的裂紋,最終會發(fā)展成應(yīng)力腐蝕斷裂。
1.3晶間腐蝕裂紋的產(chǎn)生
450-850℃為不銹鋼的敏化溫度,不銹鋼管道的焊接接頭在450-850℃敏化溫度區(qū)間時,焊接過程的快速連續(xù)加熱使金屬晶粒內(nèi)部過飽和固溶的碳原子逐步向晶粒邊緣擴(kuò)散,與晶粒邊緣層的鉻原子結(jié)合而成碳化物(Gr.Fe)23 C 6,并沿晶界沉淀析出。由于鉻原子的擴(kuò)散速率比碳原子的擴(kuò)散慢的多,來不及補(bǔ)充形成碳化物所消耗的鉻,于是晶粒邊緣貧鉻而喪失了耐腐蝕性能,在臨氫工況條件下,將產(chǎn)生晶間腐蝕,從而產(chǎn)生晶間腐蝕裂紋。
2臨氫不銹鋼管道裂紋的預(yù)防措施
2.1嚴(yán)格對原材料金屬成分進(jìn)行檢驗確認(rèn)
通過降低臨氫不銹鋼管道焊縫金屬中的碳含量,使其低于其在奧氏體鋼中室溫附近的溶解極限,極大的減少碳的析出及(Gr.Fe)23 C 6的形成,最大限度的減少貧鉻區(qū)的出現(xiàn),可以有效的預(yù)防晶間腐蝕的出現(xiàn)。同時,嚴(yán)格限制非金屬磷、硫、硼的含量,增加與碳形成穩(wěn)定碳化物的鈦、鈮及促使鋼中產(chǎn)生鐵素體的金屬元素鉬、釩,使焊縫成為鐵素體-奧氏體的雙向組織,以使鐵素體溶解硫、磷等微量元素,最大范圍的降低氫氣在鋼中反應(yīng)生成CH 4后在非金屬部位聚集的空間,可以有效的避免氫腐蝕及焊接熱裂紋的出現(xiàn)。故必須嚴(yán)格對原材料進(jìn)行檢驗和驗收,使用全定量和半定量光譜對進(jìn)場材料進(jìn)行復(fù)驗,保證臨氫不銹鋼管道材質(zhì)符合要求。
2.2制定合理的焊接工藝
2.2.1焊接方法的選擇
現(xiàn)場焊接采用手工鎢極氬弧焊打底,手工電弧焊蓋面的方法,對局部多次出現(xiàn)裂紋部位采用全氬的方法進(jìn)行焊接。手工電弧焊采用較低的焊接線能量,并進(jìn)行多層多道焊。
2.2.2坡口形式的選擇
對于薄壁臨氫不銹鋼管道坡口采用V型坡口。
對于厚壁的臨氫不銹鋼管道坡口形式盡量采用U+V型組合坡口;盡可能減少焊接過程中熔敷金屬量,使焊接熔池輸入的熱量減小,縮短焊接接頭在敏化溫度450-850℃區(qū)間停留的時間,減少敏化溫度對焊接接頭的影響。
2.2.3焊接材料的選擇
選用含鉬、鈦、鈮、鉭元素的焊接材料,這些元素比鉻更容易與碳結(jié)合,可消除晶界的貧鉻區(qū)減少產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向;選用超低碳的堿性焊條,降低碳在焊縫熔敷金屬中的含量,減少形成碳化鉻的幾率,提高焊縫的抗晶間腐蝕能力。
2.2.4焊接工藝參數(shù)的選擇
為防止焊接接頭過熱,減少焊縫熱裂紋傾向,同時提高接頭抗腐蝕性,焊接過程中選用小電流、快速焊、多層多道焊、盡量不做橫向擺動,多層焊時要嚴(yán)格控制層間溫度應(yīng)<150℃,必要時可采用強(qiáng)制冷措施,以避免焊縫過熱而引起嚴(yán)重的變形和產(chǎn)生晶間腐蝕,全程使用紅外線測溫儀對層間溫度進(jìn)行監(jiān)控。
2.3臨氫TP321不銹鋼管道的穩(wěn)定化熱處理
臨氫不銹鋼管道焊接后,將其加熱到900±25℃,并保溫1-4小時后再空氣中快速冷卻,使碳與鈦生成更穩(wěn)定的碳化物,降低碳的活性,同時把鉻從碳化物中釋放出來,使鉻在此溫度下,有足夠時間向貧鉻區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散,使晶界的鉻均勻分布,消除貧鉻區(qū)的出現(xiàn),避免腐蝕傾向。
3結(jié)束語
實踐證明,臨氫不銹鋼管道通過嚴(yán)格控制原材料成分,合理的選擇焊接工藝參數(shù)以及采取合理的穩(wěn)定化熱處理工藝,能夠有效的避免臨氫不銹鋼管道的裂紋問題,確保工程質(zhì)量和裝置的安全運(yùn)行。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司
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