304L不锈钢氩弧焊接工艺特点及常见缺陷的防治措施

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第 34卷第 3期 陈连山 , 陈兵辉 , 安金平(中国石油天然气管道三公司 , 河南中牟摘 要 :304L 不锈钢 (ASTM 标准 为奥氏体不锈钢 , 属于超低碳级不锈钢 , 具有良好的综合性能 , 是目前工业上应用最广泛的不锈钢。文章通过现场实际操作 , 研究总结了 304L 不锈钢焊接 的工艺特点 , 针对晶间腐蚀、层间未熔合、引弧夹钨、收弧缩孔等问题提出了具体的解决办法和 注意事项 , 有效地解决了焊接质量问题。 关键词 :奥氏体不锈钢 ; 晶间腐蚀 ; 危险温度区 ; 焊接线能量中图分类号 :TG444.74TG457.11文献标识码 :B 文章编号 :1

2、001-2206(2008 03-0049-02304L 不锈钢氩弧焊接工艺特点及常见缺陷的防治措施! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 西气东输管 道增输工程 压缩机 (组 中 的润滑油系统、干气密封系统和前置加热系统 的工艺 管 道 均 为 不 锈 钢 管 , 材 质 为 304L 不 锈 钢 (美 国ASTM 标 准 , 主 要 管 道 规 格 为 D60mm 6mm ; 本文主要以 D60mm 6mm 管道为例 , 分析 奥氏体不锈钢管道

3、焊接中易发生的缺陷 , 并介 绍采取 的预防措施。1304L 不锈钢的特性和焊接工艺参数奥 氏 体 不 锈 钢 304L 对 应 我 国 的 标 准 是00Cr19Ni10, 其主要化学成分和机械性能见表 1。304L 不锈钢的热导率较低 , 约为碳钢的 1/3, 电阻率约为碳钢的 5倍 , 线膨胀系数比碳钢约大 50%, 密度大于碳钢。由于不锈钢存在众多与碳钢不同的特性 , 其焊接工艺规范也与碳钢有所不同 , 对于 304L 不锈钢钢 管 (D60mm 6mm 我们采 用的焊丝为 ER308L , 焊接工艺参数见表 2。2304L 不锈钢焊接工艺特点 2.1晶间腐蚀及应对措施晶间腐蚀是 在腐

4、蚀介质 作用下 , 起源 于金属 表面的晶界并且沿晶粒边界深入金属内部产生在晶粒之间的一种腐蚀。晶间腐蚀是奥 氏体不锈钢 常见的焊接缺陷。Cr 是奥氏体不锈钢中具有耐腐蚀性的基本元素 , 当 Cr 含量低于 12%时 , 就不再具有耐腐蚀性 了。 304L 不锈钢在焊接过程中存在焊接危险温度 区间 (为 450 850 , 见图 1。当温度达到这一范围时 , 奥氏体中过饱和的碳向晶界处迅速扩 散 并 在 晶 粒 边 界 析 出 , 析 出 的 碳 和 铬 形 成 碳 化 铬 (Cr 23C 6 。因为铬在奥氏体中的扩散速度很慢 , 来 不及向晶界扩散 , 这样就大量消耗了晶界处的铬 , 使晶界

5、处含铬量降低到小于 12%, 这时晶界就失 去了耐腐蚀能力。如果温度低于 450 , 则奥氏体 中的碳扩散速度不快 , 不能在晶界处扩 散析出而 形成碳化铬 , 所以没有晶间腐蚀现象 。如果温度 高于 850 , 这时不仅碳在奥氏体中的扩散速度极 快 , 而且铬在奥氏体中的扩散速度也很快 , 故不 能造成晶粒边界处贫铬 , 因而也不会发生 晶间腐 蚀。为防止 304L 不锈钢在焊接过程中耐腐蚀性能 下降 , 可以采取以下几点措施 :表 1304L 不锈钢的化学成分和机械性能 化学成分及含量 /%机械性能C Cr Ni屈服强度 /MPa 抗拉强度 /MPa 硬度 HB 0.03018.020.0

6、9.013.0 205 520 187表 2304L 不锈钢的焊接工艺参数焊 层 焊丝直径 /mm 电流 /A电压 /V 焊接速度 /(mm/min根焊 2.090 95810605填充盖帽2.4110 12010 12605注 :焊接坡口角度为 755石 油 工 程 建 设49石 油 工 程 建 设 2008年 6月(1 焊接时在管 道内部进行 充氩施工 , 并 且 确保根焊时充氩浓度达到 92%以上。在填充、盖 帽焊时 , 也要进行充氩 , 防止焊缝金属在 高温时 进行氧化反应 , 造成晶间腐蚀。(2 焊接时采用 小电流 , 快速 焊 , 降低焊接 线能量 , 缩短奥氏体不锈钢在危险温度区

7、间 (450 850 的停留时间 , 防止晶间腐蚀。(3 对有条件进 行热处理的 焊缝 , 在焊接 后 可以进行快速冷却 , 使焊缝温度低于 450 , 防止 晶间腐蚀。2.2层间未熔合的解决方法相对于碳钢 , 不锈钢在熔 化后黏度大 , 流动性差 , 容易形成层间未熔合等缺陷。为此在 焊接 时相应地增大焊缝坡口角度 , 便于熔敷金属流动 , 通常坡口角度为 755。另外在根焊中尽量采用 小直径焊丝 , 小电流 , 降低焊接线能量 , 提高熔 敷金属的流动性。2.3采用专用氩弧焊机 , 克服引弧夹钨和收弧缩孔 不锈钢焊接 易产生引弧 夹钨和收弧 缩孔 , 需要配备具有高频引弧和电流衰减特性的专

8、用氩弧 焊机 , 高频引弧可以减少焊接夹钨 , 电流衰减可 以减少收弧缩孔。2.4采用单侧连续送丝方式不锈钢焊接 中 , 对于焊口 组对间隙较 大的焊缝 , 采用单侧连续送丝方式 (见图 2 , 焊枪连续 摆动 , 焊丝只在一侧徐徐送入 , 靠液态金属 流动 性与另一侧熔化母材结合 , 这样可以防止根焊内 部的单侧咬边问题 , 改善内部成型。2.5采用多层焊接方式由于不锈钢 焊接存在危 险温度区间 , 在焊接过程中尽量采用多层焊接 , 每层熔敷金属尽量薄 , 在前一层焊缝冷却后再进行下一层焊接 (冷却温度应低于 60 。焊缝尽可能一次焊完 , 少中断 , 少接头 , 收弧要衰减。盖面以焊缝外观

9、黄、红为 宜 , 若出现金属黑则表示焊接线能量过大。2.6采用小热量输入、小电流快速焊不锈钢焊接 中采用小热 量输入、小电 流快速焊。焊丝不做横向摆动 , 焊道宜窄不宜宽 , 最好 不 超 过 焊 丝 直 径 的 3倍 , 这 样 焊 缝 冷 却 速 度 快 , 在危险温度区间停留时间短 , 有利于防止晶间 腐 蚀。小热量输入时 , 焊接应力小 , 有利于防止应 力腐蚀和热裂纹 , 而且焊接变形小。3注意事项(1 焊接前要检 查氩气浓度 。不锈钢氩弧 焊 的氩气浓度需达到 99.9%以上 , 这样可以起到保护作用 , 防止出现焊接缺陷。(2 在焊接前要 确定管道内 充氩的浓度 。不 锈钢焊接前

10、管道内需要充氩 , 且充氩浓度需 达到92%以上 , 充氩浓度可以通过仪器检测或者在管道焊口引弧确定。(3 焊接后要对 焊缝表面和 内部进行酸 洗钝 化处理。经过钝化处理的焊缝表面呈银白 色 , 具 有较高的耐腐蚀性。4结束语通 过 现 场 实 践 和 多 次 改 进 , 很 好 地 解 决 了304L 不锈钢焊接中常出现的缺陷问题 , 焊接一次合格率达到 98%以上。参考文献 :1中国石油天然气集团公司人事服务中心 . 电焊工 M. 东营 :中国石油大学出版社 , 2007.2高忠民 . 电焊工基本技术 M. 北京 :金盾出版社 , 2000.3中国机械工程学会焊接学会 . 焊接手册 M.

11、北京 :机械工业出版社 , 2003.作者简介 :陈连山 (1963- , 男 , 辽宁葫芦岛人 , 高级工 程师 , 毕业于中国石油大学 , 从事油气管道项目 及 技 术 管 理工作。收稿日期 :2007-11-05850 危险温度上限450 危险温度下限丧失抗晶 间腐蚀能 力的区域加 热 温 度保温时间图 1加热温度和保温时间对 18-8钢抗晶间腐蚀能力的影响图 2单侧连续送丝方式焊枪不锈钢焊丝焊件 1焊件 250(41 Force Analysis and Calculation of Steel Frame Used as Hoisting AssistanceMO Jin-yong

12、(Maoming Southwest Petrochemical Engineering Construction Co. Ltd., Maoming , China Abstract:The first regenerator of a catalytic unit was difficult to be hoisted because of its large mass over 800t. Through comparing several hoisting scenarios, an ingenious solution was chosen, that was taking the

13、stair frame near the generator as a support and fixing a small mast on it to carry out the generator hoisting op-eration with its subsections. This paper gives the analysis and calculation methods of the forces acting on the stair frame that is the key structure to this hoisting operation. This meth

14、od has a practical value to similar hoisting work.Key words:equipment hoisting; frame structure; finite element method; force analysis and calculation (46 Design and Application of 500t Level Non-eccentric Hoisting BeamLI Guan-xu (CNPC No.1Construction Co., Luoyang , China , ZHANG Jing-biao , YANG S

15、en , et al. Abstract:In large equipment hoisting operations, hoisting beam is often used as an important construc-tion tool. Its reasonable design and application are directly related to the safety, economy and efficiency of hoisting operation. A design method and its applied instance of a non-eccen

16、tric hoisting beam are illustrated. With this design method, the structure of the hoisting beam can be more reasonable with remarkably decreased added weight, low manufacture cost and reduced hoisting difficulty.Key words:hoisting; non-eccentricity; hoisting beam; design WELDING TECHNOLOGY (49 Techn

17、ological Features of 304L Stainless Steel Argon Arc Welding and Defect Prevention Measures CHEN Lan-shan (CPP No.3Company, Zhongmu , China , CHEN Bing-hui , AN Jin-ping Abstract:304L stainless steel (ASTM standard , as an austenitic stainless steel with ultra-low carbon, has excellent synthetic func

18、tions and is the most widely applied stainless steel in the world. Based on the site practice and research work, this paper summarizes the technological features of 304L stainless steel welding, and puts forward concrete methods and matters for attention to resolve welding problems such as intergran

19、ular corrosion, interlaminar non-fusion, tungsten inclusion while striking arc and shrinkage cavity while arc sup-pression. So that, the welding quality is effectively improved.Key words:austenitic stainless steel; intergranular corrosion; dangerous temperature zone; welding linear energy(51 Failure

20、 Analysis of Furnace Tube Joint in Thermal Recovery BoilerYUE Feng (SINOPEC Shengli Oilfield Gudao Petroleum Production Plant, Dongying , China , HE Yan-ling , HE Chang , et al.Abstract:Several furnace tube joints in a thermal recovery boiler failed shortly after being put into use. Failure analysis

21、 was carried out using microscopy, SEM and chemical composition analysis instrument together with testing the distribution of hardness in welded joints. The results show that there are overlaps on back bead and overheated structure such as Widmanstaten structure in the zone near the weld, and cracks

22、 propagate a-long the fusion zone or overheated zone. The distribution of hardness across backing bead is non -uniform comparing with that across other beads. Therefore, it can be concluded that it is the too big heat input applied to the back bead that induces the failure of the tube joints.Key wor

23、ds:thermal recovery boiler; furnace tube; welded joint; failure analysis INSPECTION &DETECTION (53 Applying Ground Penetrating Radar to Detect Concrete Lining Quality in Tunnel Engineering HAN Gui -wu (China Petroleum Pipeline Engineering Corporation , Langfang , China , CHENG Meng-peng , SU Wei-feng , et al.Abstract:This paper introduces the radar wave transmission and its reflection coefficient, dielectric con-stants of frequently used materials and working principle of ground penetrating radar (GPR, and describes the 6专心-专注-专业