不锈钢压力容器焊接工艺分析-亨孚科技

不锈钢压力容器焊接工艺分析-亨孚科技

铬镍奥氏体不锈钢是不锈钢压力容器中的一种外壳材料。奥氏体不锈钢焊接性能好，焊接时焊缝金属及热影响区无二次相变，无淬硬倾向，焊接前不需预热，焊后不需热处理。在不锈钢压力容器焊接过程中，要注意的核心问题是：确保接头的耐腐蚀性能与母材相当，并据此制定焊接工艺规程。

铬镍奥氏体不锈钢可采用传统的电弧焊，主要有电弧焊条、熔化极气体保护焊、药芯焊丝、钨极氩弧、离子弧焊和埋弧焊等。在生产条件许可的情况下，应优先采用焊接热输入低、焊接变形量小的焊接工艺方法，如窄间隙弧焊和熔化极气体保护焊等。

为了保证奥氏体不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能和质量，应采取如下措施：

1)焊接前准备时，必须清除可能增加焊接金属碳的各种污染物。焊接坡口表面和两侧20毫米范围内，丙酮和酒精脱水去油，不得用碳钢钢丝刷清洁坡口和焊缝表面。清渣修整焊接表面，使用砂轮、砂带、不锈钢刷等。

焊条、焊丝和焊剂必须放在清洁的储藏室中，并分开。使用前，应根据药皮类型在规定的温度范围内进行干燥，领用时应将焊条置于手提式焊条筒内，不得用裸手直接接触焊条药皮。焊接材料的保管工和焊工必须戴上清洁手套，以便搬运焊条和焊丝。埋弧焊和气体保护焊丝，使用前用丙酮擦拭焊丝表面。

3)采用焊条电弧焊接不锈钢板焊接件时，可选择氧化钛焊条，其电弧燃烧稳定，焊接成型美观。对于立焊和仰焊位置的焊接，建议使用氧化钙焊条，其熔渣凝固快，对焊接熔池起到一定的支撑作用。

4)气体保护焊和埋弧焊时，应选择铬和锰含量略高于母材的焊丝，以补偿焊接过程中这些合金元素的烧损。在不锈钢厚板接头的焊接中，为了使焊接金属具有较高的抗裂性，形成含有一定量铁素体的奥氏体组织，应采用钼和硅含量较高的不锈钢焊丝。

5)焊接耐腐蚀性高的稳定型不锈钢时，应采用钒合金化不锈钢焊条和焊丝。同时，应注意焊条中的铌通过药皮过渡到焊接金属，因此不应使用药皮脱落或开裂的焊条。

6)焊接过程中，焊接材料必须保持低层间温度，最高不得超过150℃。焊接不锈钢厚板接头时，为了加快焊接的冷却，可以从焊接背面喷水冷却，也可以用压缩空气吹出焊接表面，但必须注意层间的清扫，防止压缩空气中的水分污染焊接区域。

7)焊条电弧焊时，应根据焊条说明书中规定的电流范围选择焊接电流。由于不锈钢的电阻较大，接近夹紧端的焊条受到电阻热的作用变红，焊条后半部分的熔融速度加快，焊接的熔融深度减小，严重时会引起未熔融、虚焊等缺陷。各焊条的耐热性不尽相同，因此在施焊缝前，应通过试验，确定合适的焊接电流，并在焊接工艺规范中作严格规定。

8)操作技术要求采用窄焊道技术，焊接时尽量不要摆动焊条或焊枪。同时要在确保层间熔合良好的前提下，尽量提高焊接速度。

9)不锈钢压力容器焊接后，原则上不进行应力消除处理。对连接耐腐蚀要求高的焊件，焊后应进行固溶或稳定处理。

固溶处理是将焊件加热到1010-1120℃，以1min/mm计算其固溶时间，使奥氏体晶间碳化物在上一段温度范围内充分溶解，然后在900-400℃温度范围内快速冷却。通常可以采用水淬冷，小型薄壁焊件也可以风冷或空冷。固溶处理的缺点是焊件在高温下易发生变形，因此必须进行相应的变形处理。

对大尺寸焊件来说，稳定处理是适宜的。这不仅可以降低接头的残余应力，而且可以消除晶界上碳化铬的沉淀。稳定加热温度范围在780~870℃之间，保温时间按4-5min/mm计算，铬扩散至晶界附近贫铬区。在保温结束后，用慢速冷却。经稳定处理后，残余应力可消除85%左右。