压力容器堆焊层铁素体数超标原因分析及预防措施和解决方案.txt
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对于堆焊层质量来说，除外观质量和化学成分要求外，体素体含量是检测堆焊层的重要质量指标之一。 焊缝中含有一定量的δ铁素体，对防止焊接过程产生热裂纹以及以后实际使用中对介质的耐腐蚀能力都有 一定的好处。
本文就实际制造过程中曾出现的堆焊层铁素体数超标的现象，选择了有代表性的案例进行了分析，并 提出了相应的预防措施和解决方案。
2、现场缺陷状况及原因分析：
现场“热高压分离器”焊缝焊接合格后的堆焊层补堆工序（焊接方法 FCAW 药芯焊丝气体保护焊）曾 出现过两次铁素体数超标现象：第一次为该产品的上封头与顶部人孔法兰对接焊缝堆焊层补堆完毕测量铁 素体数出现偏低现象，整圈焊缝不合格，FN 测量值在堆焊中部很低：0.10～0.30，两侧稍高：2.5～4.0 左 右，如简图 1 所示。
布的机会，从而不能阻碍热裂纹的扩展和延伸。
3) 奥氏体不锈钢焊缝金属中的 Cr、Ni 比小于 1.61 时，焊接过程特容易产生热裂纹，而当 Cr、Ni 比达到 2.3～3.2 时就会防止产品热裂纹。以上部位堆焊时焊接规范过高，使得铁素体转化成δ相，也会使得 促使形成铁素体的 Cr 含量降低，导致 Cr、Ni 含量比为 1.79，接近 1.61，故堆焊层熔敷金属中的 Cr、 Ni 比不合适也是产生热裂纹的主要原因之一。
第十五次全国焊接学术会议论文集，2010 年 7 月 2-8 日，青海西宁
3、缺陷的预防措施及返修方案：
从前面的分析可知，操作过程中的认真细致，以及严谨的工作态度，是可以有效预防铁素体素偏低和 裂纹的出现。因此，在工序执行过程中，堆焊前应认真清理待堆焊表面及附近 100mm 范围内的污染物，保 证待堆焊表面的清洁度。堆焊过程中，使用合适的焊接工艺规范参数，控制线能量。从而有效减少裂纹产
简图 1
第十五次全国焊接学术会议论文集，2010 年 7 月 2-8 日，青海西宁 向 封头 接管 Ⅰ放大 补堆宽度
Ⅰ放大
补堆中间50 范围内 补堆两侧范围内
补堆宽度
在检测的 FN 值不合格区域范围内，表面出现类似龟裂状的细小裂纹（见照片 1、2）。
照片 1
金 卿：压力容器堆焊层铁素体数超标原因分析及预防措施和解决方案
行堆焊取试实验，检测结果显示焊接材料的化学成分和性能指标完全满足要求。这样，我们就排除了焊接
材料不合格造成的结果，剩下的就应该是操作方面的原因。
为此从以上两个部位铁素体数超标处的熔敷金属取试进行了化学成分分析，结果如下。
材质
C
Mn Si
Ni
Cr Mo
Nb
Cu N
技术条 件要求
347 层
≤0.04
0.5～ 2.50
金 卿：压力容器堆焊层铁素体数超标原因分析及预防措施和解决方案
压力容器堆焊层铁素体数超标原因Hale Waihona Puke Baidu析 及预防措施和解决方案
金卿
（中国第二重型机械集团公司 四川 618013）
摘要：铁素体含量是检测不锈钢堆焊层的重要质量指标之一。焊缝中有一定量δ铁素体，对防止热裂纹的产生以 及对机械性能、耐应力腐蚀都有一定的好处。一般要求铁素体素控制在 FN=3~10 范围内。本文就产品制造过程中 曾出现的堆焊层铁素体数超标的现象，选择有代表性的案例进行了原因分析，并提出了相应的预防措施和解决方 案，对后续产品的生产起到了重要的指导作用。
2) 焊接过程中焊接规范使用过大。当焊接规范过大时，会造成层间温度过高，冷却速度较慢，使得焊缝 金属在高温区停留时间过长，导致在焊接过程中部分铁素体已经转化成δ相。铁素体数减少，不易溶
解焊缝中较多的 S、P 等微量元素，使 S、P 等微量元素在晶界数量大大增加；同时铁素体含量减少， 也会降低奥氏体晶界上的低熔点杂质被铁素体分散和隔开的能力，提高了低熔点杂质呈现连续网状分
≤ 0.09
9.0～ 18.0～ ≤ 11.0 21.0 0.50
8×C～ 1.0
≤ 0.20
1.0
化分
结果 DW347 0.065 1.46 0.34 10.13 18.21 0.11
0.48
0.02 0.08
从表中数据可知，堆焊层熔敷金属的化学成分中 C 元素含量超标，铬镍比为 1.79.
根据现场生产的实际状况及检测数据分析，造成裂纹缺陷及 FN 值不合格的原因应当有以下几种可能：
4) 补堆 347 后，打磨表面，保证与原堆焊处平滑过渡，并保证 PT 探伤要求。 5) 按照图纸及技术条件要求进行检查。
4、结果
4.1 认真分析缺陷产生的原因，制定合理的返修工艺，严格执行了操作要求后，返修结果完全满足要求。 4.2 合理的分析，为操作者对工序控制的理解提供了有效的理论依据，对后续产品的生产也起到了必要的 指导作用。
1、概述：
压力容器是石油深度加工、核电工程和大型化肥等工业部门不可缺少的关键装置。这类容器在高温、 高压的环境运行，多数情况还受介质的腐蚀作用，因此容器需要足够的耐腐蚀性。目前，我们生产制造的 加氢反应器及热高压分离器等装置，按照设计要求，大多采用的是堆焊不锈钢层的形式来解决耐腐蚀的问 题。目前普遍采用过渡层+表层双层堆焊，过渡层材料采用 E309L 型，表层材料采用 E347 型。堆焊总厚度 为 6.5mm, 表层有效厚度为 3mm，并要求铁素体数控制在 3~10FN 范围内。
1) 焊前施焊部位清理不干净，堆焊面有油污杂质等，当这些污染源存在时，堆焊表面上的有机物质可能
在电弧热作用下分解，从而使堆焊金属产生气孔或增碳。C 是奥氏体化元素，而增加奥氏体化元素的
含量，则将使焊缝中δ相数量减少甚至消失，焊缝形成结晶裂纹的倾向增大。表面上无机物的污染，
如硫化物，也会导致产生裂纹。
以内
度在 3~4mm 范围内
在 4~6.5mm 范围内
3） 对于第 1、2 种状况，可以直接采用 347 材料进行补焊。第 3 种状态，打磨部位需利于分层判断，便于 补焊（如简图 2 所示）。补焊前需要局部预热，先堆焊 309L，PT 合格后，再补堆 347。
简图 2
打磨后便于判断分层
347层 309层
照片 2
第二次为上封头与筒体的对接焊缝探伤合格后的堆焊层补堆铁素体数严重偏低，同时铁素体数不合格
处仍有细小裂纹出现，缺陷出现长度范围约 1700mm 长连续一段，FN 显示状况与第一次相同，且有部分位 置测量时无显示。
造成该结果的原因初步判断可能是焊接材料和焊接操作两大方面，但通过用同批号的焊接材料进
生的几率，控制铁素体素值。 对铁素体素体素超标及裂纹处处理返修方案概述如下：
1） 确定缺陷位置，采用铝基无铁砂轮对缺陷位置进行打磨去除。打磨位置需圆滑过渡，不允许有尖角存
在。
2） 测量打磨位置的深度，判断缺陷深度为以下哪种状态：
第1种
第2种
第3种
缺陷在 347 层，即深度 3mm 深度在 347 与 309 之间，即深 缺陷在 309 层上，即深度
本文就实际制造过程中曾出现的堆焊层铁素体数超标的现象，选择了有代表性的案例进行了分析，并 提出了相应的预防措施和解决方案。
2、现场缺陷状况及原因分析：
现场“热高压分离器”焊缝焊接合格后的堆焊层补堆工序（焊接方法 FCAW 药芯焊丝气体保护焊）曾 出现过两次铁素体数超标现象：第一次为该产品的上封头与顶部人孔法兰对接焊缝堆焊层补堆完毕测量铁 素体数出现偏低现象，整圈焊缝不合格，FN 测量值在堆焊中部很低：0.10～0.30，两侧稍高：2.5～4.0 左 右，如简图 1 所示。
布的机会，从而不能阻碍热裂纹的扩展和延伸。
3) 奥氏体不锈钢焊缝金属中的 Cr、Ni 比小于 1.61 时，焊接过程特容易产生热裂纹，而当 Cr、Ni 比达到 2.3～3.2 时就会防止产品热裂纹。以上部位堆焊时焊接规范过高，使得铁素体转化成δ相，也会使得 促使形成铁素体的 Cr 含量降低，导致 Cr、Ni 含量比为 1.79，接近 1.61，故堆焊层熔敷金属中的 Cr、 Ni 比不合适也是产生热裂纹的主要原因之一。
第十五次全国焊接学术会议论文集，2010 年 7 月 2-8 日，青海西宁
3、缺陷的预防措施及返修方案：
从前面的分析可知，操作过程中的认真细致，以及严谨的工作态度，是可以有效预防铁素体素偏低和 裂纹的出现。因此，在工序执行过程中，堆焊前应认真清理待堆焊表面及附近 100mm 范围内的污染物，保 证待堆焊表面的清洁度。堆焊过程中，使用合适的焊接工艺规范参数，控制线能量。从而有效减少裂纹产
简图 1
第十五次全国焊接学术会议论文集，2010 年 7 月 2-8 日，青海西宁 向 封头 接管 Ⅰ放大 补堆宽度
Ⅰ放大
补堆中间50 范围内 补堆两侧范围内
补堆宽度
在检测的 FN 值不合格区域范围内，表面出现类似龟裂状的细小裂纹（见照片 1、2）。
照片 1
金 卿：压力容器堆焊层铁素体数超标原因分析及预防措施和解决方案
行堆焊取试实验，检测结果显示焊接材料的化学成分和性能指标完全满足要求。这样，我们就排除了焊接
材料不合格造成的结果，剩下的就应该是操作方面的原因。
为此从以上两个部位铁素体数超标处的熔敷金属取试进行了化学成分分析，结果如下。
材质
C
Mn Si
Ni
Cr Mo
Nb
Cu N
技术条 件要求
347 层
≤0.04
0.5～ 2.50
金 卿：压力容器堆焊层铁素体数超标原因分析及预防措施和解决方案
压力容器堆焊层铁素体数超标原因Hale Waihona Puke Baidu析 及预防措施和解决方案
金卿
（中国第二重型机械集团公司 四川 618013）
摘要：铁素体含量是检测不锈钢堆焊层的重要质量指标之一。焊缝中有一定量δ铁素体，对防止热裂纹的产生以 及对机械性能、耐应力腐蚀都有一定的好处。一般要求铁素体素控制在 FN=3~10 范围内。本文就产品制造过程中 曾出现的堆焊层铁素体数超标的现象，选择有代表性的案例进行了原因分析，并提出了相应的预防措施和解决方 案，对后续产品的生产起到了重要的指导作用。
2) 焊接过程中焊接规范使用过大。当焊接规范过大时，会造成层间温度过高，冷却速度较慢，使得焊缝 金属在高温区停留时间过长，导致在焊接过程中部分铁素体已经转化成δ相。铁素体数减少，不易溶
解焊缝中较多的 S、P 等微量元素，使 S、P 等微量元素在晶界数量大大增加；同时铁素体含量减少， 也会降低奥氏体晶界上的低熔点杂质被铁素体分散和隔开的能力，提高了低熔点杂质呈现连续网状分
≤ 0.09
9.0～ 18.0～ ≤ 11.0 21.0 0.50
8×C～ 1.0
≤ 0.20
1.0
化分
结果 DW347 0.065 1.46 0.34 10.13 18.21 0.11
0.48
0.02 0.08
从表中数据可知，堆焊层熔敷金属的化学成分中 C 元素含量超标，铬镍比为 1.79.
根据现场生产的实际状况及检测数据分析，造成裂纹缺陷及 FN 值不合格的原因应当有以下几种可能：
4) 补堆 347 后，打磨表面，保证与原堆焊处平滑过渡，并保证 PT 探伤要求。 5) 按照图纸及技术条件要求进行检查。
4、结果
4.1 认真分析缺陷产生的原因，制定合理的返修工艺，严格执行了操作要求后，返修结果完全满足要求。 4.2 合理的分析，为操作者对工序控制的理解提供了有效的理论依据，对后续产品的生产也起到了必要的 指导作用。
1、概述：
压力容器是石油深度加工、核电工程和大型化肥等工业部门不可缺少的关键装置。这类容器在高温、 高压的环境运行，多数情况还受介质的腐蚀作用，因此容器需要足够的耐腐蚀性。目前，我们生产制造的 加氢反应器及热高压分离器等装置，按照设计要求，大多采用的是堆焊不锈钢层的形式来解决耐腐蚀的问 题。目前普遍采用过渡层+表层双层堆焊，过渡层材料采用 E309L 型，表层材料采用 E347 型。堆焊总厚度 为 6.5mm, 表层有效厚度为 3mm，并要求铁素体数控制在 3~10FN 范围内。
1) 焊前施焊部位清理不干净，堆焊面有油污杂质等，当这些污染源存在时，堆焊表面上的有机物质可能
在电弧热作用下分解，从而使堆焊金属产生气孔或增碳。C 是奥氏体化元素，而增加奥氏体化元素的
含量，则将使焊缝中δ相数量减少甚至消失，焊缝形成结晶裂纹的倾向增大。表面上无机物的污染，
如硫化物，也会导致产生裂纹。
以内
度在 3~4mm 范围内
在 4~6.5mm 范围内
3） 对于第 1、2 种状况，可以直接采用 347 材料进行补焊。第 3 种状态，打磨部位需利于分层判断，便于 补焊（如简图 2 所示）。补焊前需要局部预热，先堆焊 309L，PT 合格后，再补堆 347。
简图 2
打磨后便于判断分层
347层 309层
照片 2
第二次为上封头与筒体的对接焊缝探伤合格后的堆焊层补堆铁素体数严重偏低，同时铁素体数不合格
处仍有细小裂纹出现，缺陷出现长度范围约 1700mm 长连续一段，FN 显示状况与第一次相同，且有部分位 置测量时无显示。
造成该结果的原因初步判断可能是焊接材料和焊接操作两大方面，但通过用同批号的焊接材料进
生的几率，控制铁素体素值。 对铁素体素体素超标及裂纹处处理返修方案概述如下：
1） 确定缺陷位置，采用铝基无铁砂轮对缺陷位置进行打磨去除。打磨位置需圆滑过渡，不允许有尖角存
在。
2） 测量打磨位置的深度，判断缺陷深度为以下哪种状态：
第1种
第2种
第3种
缺陷在 347 层，即深度 3mm 深度在 347 与 309 之间，即深 缺陷在 309 层上，即深度