不銹鋼壓力容器板的焊接特點
不銹鋼壓力容器板的焊接特點
不銹鋼是指在鋼中加入一定量的鉻元素后，其表面形成致密鈍化膜，從而有了不容易生銹的特性。而要達(dá)到這一目標(biāo)，不銹鋼中鉻含量就一定要大于12％。此外為提高不銹鋼的鈍化性，往往還需要向不銹鋼中加入可使不銹鋼更易于鈍化的鎳、鉬等元素。通常所指的不銹鋼實質(zhì)上就是不銹鋼和耐酸鋼的合稱。不銹鋼不一定能夠耐酸，但耐酸鋼一般都具有較好的不銹性能。不銹鋼按金相組織差異主要可分成奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼等。
奧氏體不銹鋼容器板的焊接特點
應(yīng)用*廣泛的不銹鋼要屬奧氏體不銹鋼了，其中高鉻-鎳型*為常見?，F(xiàn)在的奧氏體不銹鋼大致可分為Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奧氏體不銹鋼的焊接特點主要是四點。
1、首先是焊接熱裂紋。由于奧氏體不銹鋼的熱傳導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，所以在焊接工序進(jìn)行時，焊接接頭部位的高溫停留時間較長，焊縫容易形成粗大的柱狀晶組織，在凝固結(jié)晶過程中，如果硫、磷、錫、銻、鈮等雜質(zhì)元素的含量較高，就會在晶間形成低熔點共晶，在焊接接頭承受較高的拉應(yīng)力時，也容易在焊縫中產(chǎn)生凝固裂紋，進(jìn)而在熱影響區(qū)形成液化裂紋，這屬于焊接熱裂紋。而避免熱裂紋*有效的途徑就是降低奧氏體不銹鋼及焊材中易產(chǎn)生低熔點共晶的雜質(zhì)元素，另外要使鉻鎳奧氏體不銹鋼中含有4％~12％的鐵素體組織。
2、其次是晶間腐蝕。根據(jù)貧鉻理論，如果在不銹鋼晶間上析出碳化鉻，就會造成晶界貧鉻，這是形成晶間腐蝕的主要原因。所以避免晶間腐蝕的主要措施是選擇超低碳焊材或含有鈮、鈦等穩(wěn)定化元素的焊材。
3、應(yīng)力腐蝕開裂。一般這種情況的表現(xiàn)是脆性破壞，并且破壞發(fā)生的過程時間也比較短，所以危害嚴(yán)重。導(dǎo)致奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的主要原因是焊接殘余應(yīng)力，即焊接接頭的組織變化或應(yīng)力集中存在，另外局部腐蝕介質(zhì)濃縮也是會促使產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的原因。
4、焊接接頭的σ相脆化。σ相是一種脆硬的金屬間化合物，主要析集于柱狀晶的晶界。γ相和δ相都可發(fā)生σ相轉(zhuǎn)變。比如對于Cr25Ni20型焊縫在800℃~900℃加熱時，就會發(fā)生強(qiáng)烈的γ→δ轉(zhuǎn)變。對于鉻鎳型奧氏體不銹鋼，特別是鉻鎳鉬型不銹鋼，易發(fā)生δ→σ相轉(zhuǎn)變，這主要是由于鉻、鉬元素具有明顯的σ化作用，當(dāng)焊縫中δ鐵素體含量超過12％時，δ→σ的轉(zhuǎn)變非常顯著，造成焊縫金屬的明顯的脆化，這也就是為什么熱壁加氫反應(yīng)器內(nèi)壁堆焊層將δ鐵素體含量控制在3％~10％的原因。
鐵素體不銹鋼容器板的焊接特點
鐵素體不銹鋼有普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼兩大種類，其中普通鐵素體不銹鋼有Cr12~Cr14型，如00Cr12、0Cr13Al；Cr16~Cr18型，如1Cr17Mo；Cr25~30型。由于普通鐵索體不銹鋼中的碳、氮含量較高，因此進(jìn)行加工成形和焊接相對較為困難，耐腐蝕性能也難有效保障，所以應(yīng)用受限。而在超純鐵素體不銹鋼中則嚴(yán)格控制了碳和氮元素的總量，通?？刂圃?span lang="EN-US">0.035％~0.045％、0.030％、0.010％~0.015％三個層次，另外還加入了必要的合金元素來提高不銹鋼的耐腐蝕性和綜合性能。和普通鐵素體不銹鋼相比，超純高鉻鐵素體不銹鋼的耐均勻腐蝕、點蝕及應(yīng)力腐蝕性能都非常好，更多的應(yīng)用在了石化設(shè)備中。鐵素體不銹鋼的焊接特點主要有以下幾點。
1、在焊接高溫作用下，加熱溫度達(dá)到1000℃以上的熱影響區(qū)尤其在近縫區(qū)的晶粒會急劇長大，焊后即使快速冷卻，也無法避免因晶粒粗大化引起的韌性急劇下降及較高的晶間腐蝕傾向。
2、鐵素體不銹鋼自身就含有較高的鉻元素，另外有害元素碳、氮、氧等也較多，脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，缺口敏感性較強(qiáng)。所以在焊后脆化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
3、在400℃~600℃長時間加熱緩冷時，容易出現(xiàn)475℃脆化，嚴(yán)重降低常溫韌性。在550℃~820℃長時間加熱后，則容易從鐵素體中析出σ相，也明顯降低其塑、韌性。
馬氏體不銹鋼容器板的焊接特點
馬氏體不銹鋼主要有Cr13型馬氏體不銹鋼、低碳馬氏體不銹鋼和超級馬氏體不銹鋼三種。Cr13型有著一般抗腐蝕性能，從Cr12為基的馬氏體不銹鋼，因加入鎳、鉬、鎢、釩等合金元素，除有著一定的耐腐蝕性能，還具有較強(qiáng)的高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化性能。
馬氏體不銹鋼的焊接特點主要是Cr13型馬氏體不銹鋼焊縫和熱影響區(qū)的淬硬傾向特別大，焊接接頭在空冷條件下便可得到硬脆的馬氏體，在焊接拘束應(yīng)力和擴(kuò)散氫的作用下，非常容易出現(xiàn)焊接冷裂紋。當(dāng)冷卻速度較小時，近縫區(qū)及焊縫金屬會形成粗大鐵素體及沿晶析出碳化物，使接頭的塑、韌性顯著降低。
另外低碳及超級馬氏體不銹鋼的焊縫和熱影響區(qū)冷卻后，雖然全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體，但也不會出現(xiàn)明顯的淬硬現(xiàn)象，其焊接性能也是非常好的。
