睁开全文不锈钢法兰焊接裂纹分化及返修 不锈钢法兰焊接裂纹分化及返修 赵 强 肖维宝 除夜强 孙章豪 熊续平 (.国网新源控股有限手艺中心工程手艺所,北京 ；.华东琅琊山抽水蓄能有限责任,安徽 滁州 ) 摘要：对磨练过程中发现的不锈钢焊缝裂纹及母材本体裂纹进行分化，焊缝存在较多的焊渣，和根部未焊透是焊缝开裂的启事。母材的金相分化注解，不锈钢晶界存在碳化物聚积，等闲发生晶间侵蚀，激发母材开裂，焊接过程中，多层多道焊也等闲使得热影响区晶间侵蚀加重，激发母材开裂。不锈钢锻造法兰的制造过程中应避免在敏化温度勾留时刻太长，固溶措置时应采纳快冷的编制避免晶间侵蚀。焊接返修过程中，经由过程严酷节制焊接层间温度，采纳快速小热输入的工艺参数使得返修后的不锈钢焊接质量考验及格。 关头词： 不锈钢 焊缝 裂纹 晶间侵蚀 序 言 不锈钢是一种通用型奥氏体不锈钢，对应国内的商标CrNi。不锈钢室温下可为单相奥氏体组织，具有屈就强度、抗拉强度较低，可是塑韧性、耐蚀性精采，冷加工机能好，无磁性等特点。因为材料自己含碳量不高，所以焊接性精采，合用于建造现场安装的工件。不锈钢在固溶措置过程中应采纳快冷工艺，避开敏化温度，避免发生晶间侵蚀。 不锈钢具有精采的焊接机能，但因为其导热系数小，电阻率除夜，焊接过程中必需严酷节制焊接工艺参数，避免热输入量太除夜，使得焊缝过热[]。严酷节制层间温度。焊后要快速冷却，避免焊缝在危险敏化区勾留时刻太长。而且焊接电弧为短弧，焊条尽可能不要摆动，避免合金元素不需要的烧损。 问题描述 某抽水蓄能电站的调相压水管道的尾水管的法兰毗连形式如图所示，尾水锥管本体开孔焊接法兰，法兰同阀门经由过程螺栓毗连。尾水锥管和法兰的材质均为不锈钢，焊缝处开K形坡口，设计为满焊。 在某次磨练过程中发现，对尾水锥管焊缝进行渗入检测时发现尾水锥管内侧焊缝有裂纹，如图所示。对焊缝进行打磨后，发现内部有较多焊渣没有清理，如图所示。未焊接部门深约 mm，尾水管内焊接部位深约为 mm，尾水管外焊接部门约为 mm。 图 尾水锥管与法兰毗连结构图 图 尾水锥管侧焊接裂纹 图 尾水锥管同法兰焊缝描摹 针对该机组磨练发现的问题，对其他机组进行了扩除夜搜检，排空尾水锥管内侧焊缝进行渗入检测，法兰和尾水锥管焊接处有裂纹根底是共性问题，此外，法兰本体也存在肉眼可见的裂纹，如图所示。 图 法兰本体上的肉眼可见裂纹 初步的措置编制为改换法兰，将焊缝全数打磨后从头焊接，焊接编制为氩弧焊，焊接过程中为了保证磨练进度，未严酷节制层间温度。焊接完成后发现法兰本体裂纹有加除夜向贯串性成长的趋向，如图所示。 图 焊接返修后法兰本体裂纹 启事分化 . 焊缝裂纹分化 现场对法兰、尾水锥管进行了光谱考验，化学成分均合适不锈钢的成分要求。 法兰与尾水管间焊接处存在焊缝裂纹主若是因为焊接过程中根部存在未焊透。焊接过程中假定采纳焊条电弧焊，层道之间未清渣，造成焊缝中存在除夜量的夹渣。磨练过程中发现的焊缝错误谬误恰是激发焊缝裂纹的启事，出格是根部未焊透，此类错误谬误为风险性错误谬误，在运行过程中会从未焊透部位发生裂纹，从而激发开裂。 . 法兰本体裂纹分化 现场对法兰本体和尾水锥管进行金相搜检，因为尾水锥管内侧湿度较除夜，金相照片中存在较多因为水汽酿成的黑点，但可以看到尾水锥管的组织是典型的奥氏体晶粒，晶粒相对较小，晶界清楚且无较着的碳化物聚积，如图所示。 图 锥管母材显微组织 同尾水锥管的晶粒对角力计较，法兰本体的晶粒相对较为细微，组织中的碳化物向晶界发生较着聚积，已发生晶间侵蚀，如图所示。 图 法兰本体显微组织 法兰本体的组织晶界析出碳化物严重，可见已发生了较为严重的晶间侵蚀，法兰本体晶界的强度除夜除夜减低。奥氏体不锈钢的一种较为常见的破损编制为晶间侵蚀，晶间侵蚀由概况沿晶界深切到内部，使材料的强度急剧下降，稍受外力即沿晶界断裂，而概况却仍然亮光无缺[]。因为室温时碳在奥氏体中的溶 解度只有.[]，不锈钢中的铬含量弘远于.，经由固溶措置后，奥氏体中过饱和的碳就会与晶界边缘的铬连络组成CrC，并优先沿晶粒晶界沉淀析出，从而使晶界四周的铬除夜量削减，从而使晶界四周的铬除夜量削减[-]，当该区域铬含量下降到有用含量(Cr=.)以下时，就组成了贫铬区，造成晶间侵蚀。 发生晶间侵蚀的温度是在～ ℃之间，该温度区间为发生晶间侵蚀的敏化温度区，其中，尤以 ℃最为危险。法兰发生晶间侵蚀的启事良多是在固溶措置的过程中在敏化温度区间勾留太长。 . 返修裂纹分化 焊接接头在冷却过程中，焊接接头的晶间侵蚀在离焊缝边缘.～ mm以外的母材金属上，热轮回峰值温度为～ ℃的热影响区。有的也发生在焊缝上，焊缝的晶间侵蚀凡是指呈此刻多层多道焊的气象，前一道焊缝遭到后一道焊缝的热影响而处于敏化的区间。晶界上等闲析出Cr的碳化物，组成贫Cr的晶粒鸿沟，易发生晶间侵蚀[]。奥氏体不锈钢在焊接时，跟着焊接能量的增添，焊缝晶粒粗除夜化，晶界贫Cr层也增添，晶间侵蚀速度将加速[]。焊接时可以经由过程提高焊接速度的编制来增除夜电流，以连结较低热输入，从而下降晶间侵蚀的倾向，也能够对焊接后的不锈钢进行固溶措置和不改变措置来下降焊接件晶间侵蚀敏感性[]。 焊缝开裂是因为在焊接过程中层间温度未严酷节制使得焊缝发生晶间侵蚀。 在尾水锥管和法兰焊接返修过程中，因为未节制层间温度，焊缝和热影响区在敏化温度区间勾留的时刻太长，可能导致焊缝和热影响区发生晶间侵蚀，强度较低。焊缝一侧的尾水锥管母材晶粒度相对较为粗除夜，但晶界并未析出碳化物，不存在晶间侵蚀的倾向，即焊接返修并未使组织正常的尾水锥管侧的热影响区发生晶间侵蚀。 因为法兰本体存在较为严重的晶间侵蚀倾向，焊接过程中加重了法兰一侧热影响区的晶间侵蚀倾向，使得法兰发生晶间侵蚀，从而法兰开裂，也有多是焊缝发生开裂，迟误至法兰本体。 解决方案 . 法兰替代 为了犯警兰制造过程中闪现晶间侵蚀，对锻造法兰的制造过程进行了限制，要求终锻温度不低于 ℃，锻造的平台和砧面要进行预热。锻造加热过程中应采纳编制避免渗碳，避免火焰直接喷射到毛坯上，使钢增碳或使晶界贫铬，增添晶间侵蚀的敏感性。锻造后的冷却应进行快冷，出格是在敏化温度四周。锻造后的固溶措置温度应为 ～ ℃，为避免晶粒过度终除夜，固溶措置温度不宜太高，保温时刻不宜太长，固溶措置后应采纳快冷编制。 . 焊接返修 焊接返修时采纳焊条电弧焊，焊接时为了不焊接接头在敏化温度勾留，采纳小电流、快速焊限制热输入量，节制一次成型的焊缝宽度。严酷节制层间温度不超越 ℃，为了节制层间温度，假若有前提可以采纳焊缝背后通水的编制强迫下降焊接接头的温度，层道之间用机械编制断根焊渣。为了保证焊接质量，中心进行一些渗入检测，全数焊满后 h无损检测及格，如图所示。 图 返修后描摹 结 论 ()对比尾水锥管和法兰可以发现，法兰金相组织中晶界存在较为较着的碳化物聚积，存在较为较着的晶间侵蚀倾向。 ()尾水锥管和法兰的焊缝存在未焊透是焊缝开裂的首要启事，焊接返修过程中假定工艺节制不妥等闲激发焊缝的开裂，且等闲激发自己存在晶间侵蚀的热影响区发生破损。焊接返修过程中应严酷节制热输入量和层间温度保证焊缝和热影响区避开敏化温度，下降晶间侵蚀的倾向。 参考文献： [] 亚婷.奥氏体不锈钢焊缝韧性与组织纪律性研究[D].南京：南京理工除夜学硕士学位论文，. [] 张其枢.不锈钢焊接手艺[M].北京：机械工业出书社，. [] 毕海娟.热措置对几种不锈钢组织和局部侵蚀机能的影响[D].兰州：兰州理工除夜学硕士学位论文，. [] 刘政军，徐德昆.不锈钢焊接及质量节制[M].北京：化学工业出书社，. [] 张述林，李敏娇，晓波，等. -奥氏体不锈钢的晶间侵蚀[J].中国侵蚀与防护学报，，()：-. [] Gooch T G. Corrosion behavior of welded stainless steel[J]．Welding Journal，，():-. [] 罗 辉，赵忠魁，冯立明，等．焊接工艺参数对奥氏体不锈钢焊接接头侵蚀步履的影响[J]．热加工工艺，(): -. [] 吴 剑.不锈钢的侵蚀破损与防护手艺[J]．侵蚀与防护，，()：-. 收稿日期： 中图分类号： TG 简介： 赵 强，年出生避世，硕士，工程师。首要从事耐热钢、水电用钢的机能及焊接研究工作，已揭晓论文篇。