奥氏体不锈钢压力容器制造过程中的失铬分析

奥氏体不锈钢压力容器制造过程中的失铬分析

发表时间：2013-10-18T09:05:45.390Z 来源：《赤子》2013年6月下总第284期供稿作者：辛永泉齐文浩郑康宁

[导读] 随着国民经济的不断发展，不锈钢压力容器的数量逐年递增，体积逐渐增大。

辛永泉齐文浩郑康宁

（保定市特种设备监督检验所，河北保定 071000）

摘要：分析奥氏体不锈钢压力容器设备现状及存在的问题。奥氏体不锈钢压力容器产品在制造过程中，经常出现焊接过烧、焊接变形、氩弧焊背面氧化等问题。造成这些缺陷的原因与奥氏体不锈钢金属成份变化有关（主要是失铬）。分析奥氏体不锈钢焊接后金属成份的变化，确定奥氏体不锈钢焊接工艺和应采取的工艺措施。

关键词：焊接过烧；加热；裂纹；失铬

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1671-6035（2013）06-0000-01

一、奥氏体不锈钢压力容器设备现状及存在的问题

随着国民经济的不断发展，不锈钢压力容器的数量逐年递增，体积逐渐增大。但由于在制造过程中，缺乏相应的不锈钢制造工艺和应采取的必要措施，其产品经常存在较严重的制造缺陷。如：焊接过烧；焊接工艺不当产生焊接缺陷；返修后严重变形等。这些均和焊接接头含铬量有关。分析铬金属元素损失过程，有益于提高产品制造质量、降低制造成本。

通过采用X-MET5000型金属分析仪对多台不锈钢产品的母材、管材、热影响区、熔敷金属及返修部位等进行了检测。检测结果发现，产品主体材料符合标准要求。部分小直径管材不符合标准要求。其A、B类焊接接头在焊接过程中，一般采取了冷却措施，含铬量基本上符合要求；D类焊接接头很少采取冷却措施，其含铬量不符合标准要求。E类焊接接头的含铬量低于母材。

二、焊材、熔敷金属成份

采用合格的焊材，经化验分析，并使用X-MET5000型金属分析仪对焊接材料进行了检测。通过检测可知，焊条、埋弧焊丝和氩弧焊丝均符合标准要求。

三、焊接试件、焊材熔化金属和熔敷金属成份

制备焊接试件：制作400×250×10mm×6块试件。分别采用焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊进行焊接。分别检测焊接材料熔化后金属成份和熔敷金属成份。其中一块试件的二分之一加热700℃左右，冷却后检测其金属成份。

通过检测，埋弧焊焊丝熔化后含铬量从原来的20.30%降至18.28%，含铬量损失了2.02%；埋弧焊焊接后熔敷金属的含铬量从焊丝的的20.30%降至17.74%，含铬量损失了2.56%；焊条熔化后含铬量从原来的19.61%降至18.29%，含铬量损失了1.32%；焊条焊接后熔敷金属的含铬量从原来的19.61%降至18.99%，含铬量损失了0.62%；氩弧焊焊丝熔化后含铬量从原来的19.67%降至18.17%，含铬量损失了1.50%；氩弧焊焊接后熔敷金属的含铬量从焊丝的19.67%降至17.81%，含铬量损失了1.86%；试件含铬量18.41%，板材加热到700度左右冷却后含铬量降至16.90%，含铬量损失了1.51%。

在氩弧焊焊接过程中，采用背面喷水冷却措施和未采取冷却两种焊接方法进行焊接。然后检测冷却措施前后的金属成份，检测结果见下表1。

表1 采取冷却措施前后熔敷金属成份

从检测结果可以看出，采用背面冷却措施进行焊接，铬含量比未采取冷却措施有明显提高。

四、不锈钢压力容器制造过程中应采取的措施

（一）过烧。

过烧主要有以下两个原因所造成：①焊接电流大，输入线能量高；②焊接过程中，没有采取冷却措施，造成失铬。

控制措施：采取合适的冷却方式，在保证焊接质量的前提下，宜采用小电流，快速焊接。（二）变形。

变形主要存在三种形式：①封头与筒体组焊后变形；②B类焊接接头收缩变形；③返修变形。其主要原因是由于奥氏体不锈钢的韧性较大，在局部焊接后的冷却过程中，形成较大内应力，导致焊缝及周围区域收缩变形。

控制措施：①采购质量有保证的封头。控制封头变形，应采取合理下料工艺。根据封头的质量、板厚等因素，筒体的外径应比封头的外径略大，然后进行组对焊接。②B类焊接接头变形，应适当减小坡口角度。正面清理根部时，应尽量减少坡口宽度；③返修变形，缺陷定位应尽量准确，用砂轮打磨缺陷，宜采用氩弧焊进行焊接。

五、总结

根据实验得出如下结论：奥氏体不锈钢压力容器制造厂家在选购原材料时，应把好材料的入厂关。在制造过程中，采用埋弧焊生产效率高，但输入线能量大，施焊过程中，含铬量损失也大。采取焊接背面冷却措施，可减少铬的损失。采用焊条电弧焊，生产效率较低，但是可焊接复杂部位，是埋弧焊不能代替的；如果采取合理的焊接工艺也能减少含铬量损失。氩弧焊焊接效率低，不易产生焊接缺陷，经常

用于对接接头的打底焊、C类、D类和E类焊接接头的焊接；因输入的线能量小，热量集中，变形量小，含铬量损失也小。如果采取焊接背面冷却及焊后表面冷却措施，可大大减少含铬量损失。

参考文献:

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[8]凌爱林主编,工程材料及成型技术基础［M］，北京，机械工业出版社，2005。

作者简介：辛永泉，男，1955年出生，河北安新王家寨（乡）村，驻厂室主任，大学本科，高级工程师，主要研究检验与检测。