硫铵饱和器酸管的焊接方法.doc

硫铵饱和器酸管的焊接方法 摘要：用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造的硫铵饱和器在使用过程中常因焊缝不良而出现泄漏。文中分析了问题的原因后指出，主要是焊接过程中，在焊缝母材附近或相邻焊道上的某一区域被加热到危险温度后而产生的“贫铬”现象，介绍了解决上述问题的3种方法。 ? 邯钢焦化厂二回收工段饱和器的不锈钢（1Cr18Ni9Ti）加酸管, 常常由于焊缝不良，使用半年后即出现泄漏现象。不仅易烧伤工人，严重时还会危及生产安全。因此，选择合适的焊接工艺，延长加酸管的使用寿命具有极为重要的意义。 1???????? 原因分析 加酸管的材质是1Cr18Ni9Ti不锈钢，属于奥氏体不锈钢，其化学成分为：C ≤0.12%、Si ≤0.8%、Mn ≤2.00%、S ≤0.03%、P ≤0.035%、Cr ≈17%～19%、Ti ≈0.5%～0.8%、Ni ≈8.0%～11.0%。可焊性良好，一般不需要采取特殊的工艺措施。若选用的焊条不当或焊接工艺不正确，则会出现晶间腐蚀及热裂纹等缺陷。从而造成泄漏。一般情况下，热裂纹出现的情况比较少。在实际使用过程中，主要以晶间腐蚀引起的破坏为主。为此，应将晶间腐蚀作为解决加酸管泄漏的主攻方向。 晶间腐蚀发生于晶粒边界，是不锈钢极其危险的一种破坏形式，其特点是腐蚀沿晶界深入金属内部，并造成金属机械性能的明显下降。一般认为，晶间腐蚀是焊接过程中形成的“贫铬”现象造成的，其机理如下：不锈钢中18%的Cr的主要作用是产生钝化，以阻碍阳极反应，增加其耐蚀性。约9%Ni的主要作用是扩大γ区，降低钢的Ms点（降低至室温以下），使钢在室温时具有单相奥氏体组织。铬和镍在奥氏体中的共同作用，改善了钢的耐腐蚀性。钢中加钛的目的是抑制（Cr, Fe）23C6在晶界上的析出，消除钢的晶间腐蚀倾向。 1Cr18Ni9Ti不锈钢在焊接时，一般情况下都采用手工电弧焊，弧柱温度在4000～5800℃之间，弧柱表面温度急剧下降，熔池温度在2400～2600℃, 焊缝温度约为1050℃左右，而热影响区温度在550～1050℃之间。不锈钢在450～850℃的危险温度范围内停留一定时间后，如钢中的碳含量较多，则奥氏体晶粒内多余的碳就以碳化铬的形式沿晶界析出（碳化铬的含铬量大大多于奥氏体钢的平均含铬量）。铬主要来自晶粒表层，由于晶粒内的铬来不及补充。其结果在靠近晶界的晶粒表层造成“贫铬”。在腐蚀介质作用下，晶间贫铬层遭受迅速腐蚀而产生晶间腐蚀。 焊接过程中，总会使靠近焊缝母材上或相邻焊道上的某一区域被加热到上述危险温度，并停留一段时间。因此，也就不可避免地出现了“贫铬”现象。焊接时应注意如下3点。 （1）从焊接工艺方面应尽可能加快焊接速度，避免焊条横向摆动。多道焊接时，要等到前一道焊缝冷却到60℃左右后再焊下一道。与腐蚀介质接触的焊缝最后焊接，其目的是尽量减少焊接接头在危险温度范围内的停留时间。 （2）注重焊条的选择。 （3）进行焊后固溶处理。 一般情况下，若能注意上述3点要求进行焊接，晶间腐蚀问题就应该能很好解决，但在现场的实际施工中，还要受诸多因素的影响，很难实现（尤其是固溶处理），为此就需要另作选择。 2???????? 现场施工时的解决办法 针对现场施工的实际情况、生产情况及晶间腐蚀的“贫铬”理论，我们对焊接过程采取了以下措施，取得了理想的效果。 （1）先将需要焊接在一起的两件管中的一段用乙炔火焰加热至发红（长度视具体情况取30～50mm）。 （2）锤击延展后将另一段插入，铆紧后焊接，冷却后即可投入使用。焊接时要注意选用正确的焊条型号及焊接速度。如此焊接后，可使“贫铬”区与腐蚀介质隔离，温度也不会上升到危险区域，从而避免了晶间腐蚀。 采取上述措施后，焊缝寿命由半年年长到了一年半以上，其效果十分明显。 3???????? 结论 （1）针对浓硫酸工作环境中使用的不锈钢管，焊接时可采用“套袖”焊接法，使用寿命可延长3倍。 （2）在不锈钢管的大量焊接施工中，如果工作环境与本文所述及的情况类似，可采用成型接头法施工。