不锈钢罐体焊接要点分析(一)
2024-07-14 来自: 衡美水处理公众平台 浏览次数:56
衡美水处理为您介绍一项水处理专业知识——不锈钢罐体焊接要点分析。
不锈钢罐体属于金属罐的一种,主要是用于储存食品、药品,并广泛的用于酒类和乳品的储存。不锈钢罐体之于其它材质的储罐在工业上的用途更加广泛。相比于其它材质的储罐,不锈钢罐体具备着耐腐蚀、密闭性好、沉淀性强以及好清洗等特点。
不锈钢罐体设备可分为单层储罐,真空储罐,夹套罐、保温罐等,一般为304或316L不锈钢材料制作,被广泛运用在食品、制药、酿酒、乳品、化工等工业领域上。
不锈钢作为一种常用的钢材,在化工及食品、制酒等领域已广泛应用,但应用在大规模的不锈钢罐体上还是不多。本文以不锈钢罐焊接为例,结合不锈钢罐体的焊接工艺方法,详细介绍了保证不锈钢储罐焊接时容易出现的角变形、晶间腐蚀、热裂纹等问题的方法。
一、概述
不锈钢焊接时易出现晶间腐蚀,因其导热系数小,焊接热影响区在450℃—850℃温度区停留时间长,易在晶界处形成铬的碳化物,其中铬来自晶粒的表层,而内部的铬来不及补充,造成晶粒表层含铬量不足,形成贫铬区域,在腐蚀严重的情况下贫铬区域优先腐蚀,这样就形成了热影响区晶间腐蚀。焊缝金属由于多层焊道施焊反复加热处于敏化温度的时间长,造成焊缝的晶间腐蚀。
由于导热系数小,线膨胀系数大,在焊接期降温区焊接接头承受较大的应力,其次焊缝组织易形成柱状晶体,有利于杂质偏析及晶间液态夹层形成,再次,镍与硫磷等杂质形成易熔共晶体,为此不锈钢易出现焊缝的热裂纹现象。由于不锈钢电阻是碳素钢的5倍,导热系数为碳素钢的1/3,线膨胀系数为碳素钢的1.5倍,再次相对于管材及其他小直径的容器,大型储罐曲率小,相同厚度时,其径向刚性小,容易产生焊接角变形。
二、常见问题解决措施
1、避免晶间腐蚀
引起晶间腐蚀的原因是复杂多样的,针对不锈钢罐体的施工特点,有效可行的方法有以下几点:
(1)选用超低碳或添加了钛和铌合金的焊条;
(2)采用小的焊接线能量,快速冷却,避免高温停留区;
(3)采用双面焊接方法,与介质接触的焊接面后焊。
选用超低碳或添加了钛和铌合金的焊条,利用钛和铌优先于铬与碳形成稳定的碳化物,从而阻止形成富铬碳化物,减少晶间腐蚀。但在母材不是超低碳不锈钢的情况时,采用超低碳或添加了钛和铌合金的焊条效果不是十分明显,因为熔合比的作用将会使母材向焊缝中增碳,达不道预期目的,反而造成浪费。
采用小的焊接线能量,快速冷却。两者的目的都是减少高温过热区及中温敏化区停留时间,减少Cr23C6扩散及沉淀形成所需要的时间。小的线能量可采用短电弧(不摆弧)、窄焊道、快速焊、小电流来实现,而层与层、道与道之间焊接时要控制好间隔温度,将温度控制在100℃以下。
采用水冷的方法,可以达到快速冷却,通过敏化区的目的,同时节省空冷时间,增加工效。水冷方法:采用海绵吸足水,将海绵敷在焊道及热影响区,水冷前勿需敲掉药皮,防止水蒸气侵入焊缝表层,待水冷却后药皮自行脱落。储罐内侧与介质接触,放在结尾焊接,焊后做酸洗钝化处理,增强耐腐蚀能力。
2、避免热裂纹
控制热裂纹的方法如下:
(1)使焊缝为A+F双相组织;
(2)控制焊缝金属Cr/Ni比大于2;
(3)控制P、S等杂质含量;
(4)控制合理的焊接工艺。
对于既定的板材焊接,前三个因素通过焊材的选择来控制。以0Cr18Ni9钢焊接为例,选用A102焊条主要成分(见下表):
采用该种焊材,焊缝中F组织占百分之十,能溶解P、S等杂质,阻止低熔点共晶体形成网状,从而阻止裂纹扩展和延伸。Cr/Ni比大于2,P、S杂质含量低于母材,有利于避免热裂纹形成。制定合理的焊接工艺(见表二)。
储罐环缝焊接过程中,几乎没有热裂纹出现,而在立焊缝焊接过程中容易出现热裂纹。
主要原因如下:
首先,由于储罐施工立焊缝先焊接,其组对焊接应力远远大于环焊缝受的应力;
其次,横焊缝电弧连续,借助于电弧吹力,再加上横焊缝熔池流淌性好于立焊缝,能保证熔池内铁水饱满;
再次,因为立焊缝采用灭弧焊手法,收弧、引弧点多,点与点之间时间间隔难控制,容易形成弧坑热裂纹。
具体解决措施如下:
横焊时操作手法:少摆动,窄焊道,多道焊;短电弧,快速焊。焊条与行走方向成85°角。
立焊操作手法:灭弧焊,焊条与壁板成90°角,收弧时要慢,填满弧坑,成月牙型收弧。
控制好每次引弧、灭弧时间间隔,应保证上一次弧点变为暗红色前,进行下一点引弧焊接,否则容易在应力作用下出现热裂纹及弧坑裂纹;保证下一焊点压盖住上一焊点的3/4,即使上一焊点出现裂纹,进行下一焊点时也将其熔化;控制好运条角度及弧长,短电弧,电弧吹力小,再加上大的焊接角度能保证弧坑熔池内铁水,避免出现弧坑裂纹。
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