310S不銹鋼

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06Cr25Ni20不銹鋼裂紋分析

來源:至德鋼業 日期:2020-06-02 22:00:50 人氣:119

采用無損檢測的方法,對垃圾鍋爐中集箱進口段的端蓋與手孔之間的缺陷進行分析。分析結果表明,集箱進口段的端蓋與手孔之間的缺陷為裂紋,其主要是受焊接熱輸入量的影響,致使奧氏體不銹鋼產生熱裂紋,并提出防止對奧氏體不銹鋼焊接的工藝及相關措施。

奧氏體不銹鋼以其優異的性能在鍋爐石油化工裝置中得到廣泛的應用,其主要是運行在高溫高壓腐蝕性介質環境中。然而,在焊接過程中工藝參數不當時,焊接連接處可能會存在微裂紋等缺陷,在運行中可能導致裂紋的擴展引起容器的破裂,不但影響正常生產,嚴重的可能引起重大人身事故。針對我公司制造的制氫裝置鍋爐集箱進口段的端蓋與手孔連接處的角焊縫在運行1年后,發生了裂紋的現象,分析了端蓋與手孔間裂紋產生的原因,并提出相關檢驗措施。

1焊接工藝參數

1為端蓋與手孔的焊后實物圖,其端蓋與手孔的材質均為06Cr25Ni20奧氏體不銹鋼,表106Cr25Ni20不銹鋼的化學成分。采用的焊接工藝參數是氬弧焊打底和焊條電弧焊填充與蓋面,其鎢極氬弧焊打底的焊接參數:焊絲為ER347,直徑2.5mm,電流90~110A,電壓12~14V,氬氣流量6~9L/min;焊條電弧焊填充和蓋面的工藝參數:焊條為E347-15,直徑4mm,電流115~125A,電壓22~24V

2裂紋及原因分析

2.1裂紋情況

制氫鍋爐裝置集箱的進口端在運行過程中,發現集箱端蓋與手孔之間的角焊縫出現的裂紋情況。通過切除手孔,對端蓋進行著色檢測,發現端蓋上存在較多的裂紋。圖2為端蓋上的裂紋形貌,從圖中可以看出,裂紋發生在手孔與端蓋之間的焊接處位置,裂紋呈現四周發散現象,且數量較多。經打磨后,裂紋仍然無法清除,并且裂紋深度較深,貫穿整個端蓋。

2.2裂紋產生的原因分析

由于奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數較大,熱導率較小,焊接過程中需采用較小的熱輸入,在角焊縫的焊接過程中,需嚴格控制焊接工藝以及層間溫度,否則可能在焊接過程中存在微小的缺陷,而對角焊縫的檢測也只是焊后的表面著色,在后期的表面著色檢測和水壓試驗的過程中難以發現微小缺陷,文獻指出在純奧氏體的不銹鋼中,當硅的質量分數0.3%~0.7%時顯著增大熱裂傾向。因此,分析認為,端蓋上裂紋的產生主要是受焊接工藝參數的影響。在圖2的角焊縫焊接時,采用較大的熱輸入量,未能夠較好的控制層間溫度,經歷了多層焊,在焊接過程中,先焊的焊道受后焊焊道的熱作用,會受到與熱影響區部分區域相同的影響,此時熱輸人量過大、層間溫度高,該處在較高峰值溫度的作用下會使晶界上的低共晶物熔化并在收縮應力的作用下造成開裂,形成液化裂紋田。液化裂紋是奧氏體晶界處開裂的微裂紋,尺寸很小(0.5mm以下),一般只有在金相顯微鏡下才能夠發現,可能成為冷裂紋、再熱裂紋脆性破壞和疲勞斷裂的發源地詞,常出現在焊縫熔合線的凹部,在著色檢測中難以發現。因此,集箱在壓力與溫度的共同作用下,最終則導致不銹鋼角焊縫處的微裂紋的擴展,從而導致焊縫裂紋的產生。圖3為裂紋產生的位置的示意圖,從圖中也可以看出,裂紋產生在凹陷區和多層焊層區,與圖1端蓋上出現的裂紋相比較,手孔與端蓋之間的角焊縫裂紋的產生在凹陷區的位置也正好吻合。

3結束語

綜上所述,對于奧氏體06Cr25Ni20不銹鋼的焊接,一方面,必須嚴格控制焊接工藝規范參數,即焊接過程中應采用較小的熱輸入,快速、多層焊接,以及嚴格控制焊接材料中的CSP等雜質含量四,并確保焊材及待焊坡口表面的清潔和焊接過程的層間溫度的控制;另一方面,為避免角焊縫在表面著色檢測的局限,對于奧氏體06Cr25Ni20不銹鋼的角焊縫采取多層多次著色的措施,進一步消除角焊縫內部存在的缺陷隱患,從而保證奧氏體不銹鋼角焊縫焊接質量。

本文標簽:06Cr25Ni20不銹鋼 

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