不銹鋼設(shè)備制造環(huán)保化工設(shè)備,船舶設(shè)備
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不銹鋼儲(chǔ)罐焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋,主要原因是焊縫及熱影響區(qū)的低熔點(diǎn)共晶物偏析、焊接應(yīng)力過大、晶粒粗大等,結(jié)合不銹鋼材質(zhì)特性(導(dǎo)熱差、線膨脹系數(shù)大),需從焊前控制、焊接過程管控、焊后處理三個(gè)維度采取針對性措施,具體方法如下:

1、嚴(yán)格匹配焊材,杜絕低熔點(diǎn)雜質(zhì)
選用低碳或超低碳不銹鋼焊材,例如 304 罐體對應(yīng) ER308 焊絲,316L 罐體對應(yīng) ER316L 焊絲,降低焊縫中碳含量,減少碳化鉻析出導(dǎo)致的晶間偏析。
焊材需干燥清潔:氬弧焊焊絲去除表面油污、氧化皮;焊條電弧焊用的不銹鋼焊條(如 A102、A022)需在 200-300℃烘干 1-2 小時(shí),隨取隨用,防止焊條藥皮受潮產(chǎn)生氫氣孔,間接加劇裂紋風(fēng)險(xiǎn)。
避免使用含硫、磷量高的焊材,硫、磷是形成低熔點(diǎn)共晶物的核心元素,會(huì)大幅提升熱裂紋概率。
2、優(yōu)化坡口設(shè)計(jì),減少焊接填充量
采用窄坡口、小鈍邊設(shè)計(jì)(坡口角度 60°±5°,鈍邊 1-2mm),減少焊縫金屬填充量,降低焊接熱輸入,避免熱影響區(qū)晶粒過度粗大。
坡口加工優(yōu)先用等離子切割或機(jī)械加工,嚴(yán)禁火焰切割(會(huì)導(dǎo)致坡口邊緣氧化、增碳);切割后需打磨去除氧化層和毛刺,用丙酮擦拭坡口及兩側(cè) 20mm 范圍內(nèi)的油污。
3、工裝固定與預(yù)熱控制,降低焊接應(yīng)力
大型儲(chǔ)罐筒體組對時(shí),采用剛性固定工裝(如不銹鋼卡具、定位塊),減少焊接變形帶來的拉應(yīng)力;定位焊間距控制在 150-200mm,定位焊縫長度≥50mm,且需與正式焊縫同工藝施焊,防止定位焊開裂。
不銹鋼焊接一般無需預(yù)熱(奧氏體不銹鋼預(yù)熱會(huì)加劇晶粒粗大),僅當(dāng)板材厚度>25mm 或低溫環(huán)境(<5℃)施焊時(shí),可輕微預(yù)熱至 80-120℃,嚴(yán)禁超過 150℃。
1、嚴(yán)控焊接熱輸入,避免過熱
氬弧焊打底:電流 80-120A,電壓 10-14V,焊接速度 8-12cm/min;
埋弧焊蓋面:電流 500-600A,電壓 28-32V,焊接速度 25-35cm/min。
采用小電流、快焊速、多層多道焊工藝,減少單道焊縫的熱輸入量,控制焊縫及熱影響區(qū)的高溫停留時(shí)間。
關(guān)鍵控制指標(biāo):層間溫度≤150℃,焊接過程中需用測溫儀監(jiān)測,層間溫度過高時(shí)暫停焊接,待冷卻后再施焊,防止晶粒粗大和低熔點(diǎn)共晶物析出。
2、優(yōu)先選用低應(yīng)力焊接方法,優(yōu)化施焊順序
儲(chǔ)罐縱縫、環(huán)縫優(yōu)先采用 “氬弧焊打底 + 埋弧焊蓋面” 組合:氬弧焊熱輸入小、焊縫成型好,能減少根部裂紋;埋弧焊效率高,通過多層多道焊分散焊接應(yīng)力。
采用對稱施焊、分段退焊工藝:大型儲(chǔ)罐筒體焊接時(shí),安排多名焊工對稱分布施焊;長焊縫采用分段退焊法(從焊縫中間向兩端反向焊接),抵消焊接產(chǎn)生的拉應(yīng)力。
丁字縫(縱縫與環(huán)縫交接處)需重點(diǎn)管控:先焊縱縫,后焊環(huán)縫,避免丁字縫處應(yīng)力集中;焊接時(shí)在丁字縫處多焊 1-2 道,增強(qiáng)焊縫韌性。
3、加強(qiáng)保護(hù)氣效果,防止焊縫氧化
氬弧焊保護(hù)氣選用 純度≥99.99% 的純氬氣,流量控制在 8-15L/min;厚板焊接時(shí)可增加背面氬氣保護(hù)(通過坡口背面的通氣槽通入氬氣),防止根部焊縫氧化,避免氧化脆化誘發(fā)裂紋。
埋弧焊需選用不銹鋼專用焊劑(如 HJ260),焊劑鋪設(shè)厚度 15-25mm,確保焊縫完全覆蓋,防止空氣侵入導(dǎo)致焊縫氧化。
嚴(yán)禁在非焊接區(qū)域引弧,引弧必須在坡口內(nèi)進(jìn)行,避免弧坑缺陷和鐵離子污染,污染處易形成應(yīng)力集中點(diǎn),誘發(fā)裂紋。
1、及時(shí)進(jìn)行消應(yīng)力處理,降低殘余應(yīng)力
對于厚板(>30mm)儲(chǔ)罐或承受交變載荷的儲(chǔ)罐,焊后需進(jìn)行 低溫去應(yīng)力退火:加熱溫度至 300-350℃,保溫 1-2 小時(shí),緩慢冷卻至室溫,消除焊接殘余應(yīng)力,避免應(yīng)力裂紋。
禁止采用高溫退火(奧氏體不銹鋼高溫退火會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大,降低耐腐蝕性和韌性)。
2、嚴(yán)格清理與檢測,及時(shí)修補(bǔ)缺陷
焊后立即用不銹鋼鋼絲刷清理焊縫表面的焊渣、飛濺,去除氧化皮;對焊縫進(jìn)行酸洗鈍化處理,恢復(fù)不銹鋼耐腐蝕性,同時(shí)避免氧化層下的微裂紋擴(kuò)展。
按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無損檢測:對接焊縫采用 RT/UT 檢測,角焊縫采用 PT/MT 檢測,發(fā)現(xiàn)裂紋類缺陷時(shí),需徹底打磨清除缺陷(打磨深度需超過裂紋末端 5mm),再按原焊接工藝補(bǔ)焊,補(bǔ)焊后重新檢測。
對于低溫用不銹鋼儲(chǔ)罐(如 304L、316L),焊后需進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn),確保焊縫沖擊功≥27J,防止低溫環(huán)境下的脆性裂紋。
對于化工腐蝕性介質(zhì)儲(chǔ)罐,焊后除酸洗鈍化外,還需進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn),避免焊接導(dǎo)致的耐腐蝕性下降誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。
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