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06Cr25Ni20不锈钢裂纹原因技术分析

来源:至德钢业 日期:2020-10-28 15:23:20 人气:620

 浙江至德钢业有限公司采用无损检测的方法,对垃圾锅炉中集箱进口段的端盖与手孔之间的缺陷进行分析。分析结果表明,集箱进口段的端盖与手孔之间的缺陷为裂纹,其主要是受焊接热输入量的影响,致使奥氏体不锈钢产生热裂纹,并提出防止对奥氏体不锈钢焊接的工艺及相关措施。


 奥氏体不锈钢以其优异的性能在锅炉石油化工装置中得到广泛的应用,其主要是运行在高温高压腐蚀性介质环境中。然而,在焊接过程中工艺参数不当时,焊接连接处可能会存在微裂纹等缺陷,在运行中可能导致裂纹的扩展引起容器的破裂,不但影响正常生产,严重的可能引起重大人身事故。针对我公司制造的制氢装置锅炉集箱进口段的端盖与手孔连接处的角焊缝在运行1年后,发生了裂纹的现象,分析了端盖与手孔间裂纹产生的原因,并提出相关检验措施。


一、焊接工艺参数


  图为端盖与手孔的焊后实物图,其端盖与手孔的材质均为06Cr25Ni20不锈钢,表为06Cr25Ni20不锈钢的化学成分。采用的焊接工艺参数是氩弧焊打底和焊条电弧焊填充与盖面,其钨极氩弧焊打底的焊接参数:焊丝为ER347,直径2.5mm,电流90~110A,电压12~14V,氩气流量6~9L/min;焊条电弧焊填充和盖面的工艺参数:焊条为E347-15,直径4mm,电流115~125A,电压22~24V。


二、裂纹及原因分析


 1. 裂纹情况


  制氢锅炉装置集箱的进口端在运行过程中,发现集箱端盖与手孔之间的角焊缝出现的裂纹情况。通过切除手孔,对端盖进行着色检测,发现端盖上存在较多的裂纹。图为端盖上的裂纹形貌,从图中可以看出,裂纹发生在手孔与端盖之间的焊接处位置,裂纹呈现四周发散现象,且数量较多。经打磨后,裂纹仍然无法清除,并且裂纹深度较深,贯穿整个端盖。


 2. 裂纹产生的原因分析


  由于奥氏体不锈钢的热膨胀系数较大,热导率较小,焊接过程中需采用较小的热输入,在角焊缝的焊接过程中,需严格控制焊接工艺以及层间温度,否则可能在焊接过程中存在微小的缺陷,而对角焊缝的检测也只是焊后的表面着色,在后期的表面着色检测和水压试验的过程中难以发现微小缺陷,文献指出在纯奥氏体的不锈钢中,当硅的质量分数≥0.3%~0.7%时显著增大热裂倾向。因此,分析认为,端盖上裂纹的产生主要是受焊接工艺参数的影响。在图的角焊缝焊接时,采用较大的热输入量,未能够较好的控制层间温度,经历了多层焊,在焊接过程中,先焊的焊道受后焊焊道的热作用,会受到与热影响区部分区域相同的影响,此时热输人量过大、层间温度高,该处在较高峰值温度的作用下会使晶界上的低共晶物熔化并在收缩应力的作用下造成开裂,形成液化裂纹田。液化裂纹是奥氏体晶界处开裂的微裂纹,尺寸很小(0.5mm以下),一般只有在金相显微镜下才能够发现,可能成为冷裂纹、再热裂纹脆性破坏和疲劳断裂的发源地词,常出现在焊缝熔合线的凹部,在着色检测中难以发现。因此,集箱在压力与温度的共同作用下,最终则导致不锈钢角焊缝处的微裂纹的扩展,从而导致焊缝裂纹的产生。图3为裂纹产生的位置的示意图,从图中也可以看出,裂纹产生在凹陷区和多层焊层区,与图端盖上出现的裂纹相比较,手孔与端盖之间的角焊缝裂纹的产生在凹陷区的位置也正好吻合。


三、结束语


  综上所述,对于奥氏体06Cr25Ni20不锈钢的焊接,一方面,必须严格控制焊接工艺规范参数,即焊接过程中应采用较小的热输入,快速、多层焊接,以及严格控制焊接材料中的碳、硫、磷等杂质含量四,并确保焊材及待焊坡口表面的清洁和焊接过程的层间温度的控制;另一方面,为避免角焊缝在表面着色检测的局限,对于奥氏体06Cr25Ni20不锈钢的角焊缝采取多层多次着色的措施,进一步消除角焊缝内部存在的缺陷隐患,从而保证奥氏体不锈钢角焊缝焊接质量。


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本文标签:06Cr25Ni20 

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