浅谈提高异种钢焊接接头弯曲检测合格率

浅谈提高异种钢焊接接头弯曲检测合格率

Summary：在当今能源紧缺的情况下，化工行业向着绿色、高效、节能、环保的方向发展，而国内的煤炭资源丰富，以煤炭为主要燃料的化工行业也得到了迅速发展，因此建设高效率、高参数和低排放的超临界机组就成为了必然趋势。马氏体钢和奥氏体钢除了化学成分存在很大差别外，它们的物理性能，如线膨胀系数和热导率等也存在巨大的差异，这就导致了焊接接头热应力上升，热裂纹敏感性也会增加，从而对接头的服役性能产生影响，因此服役过程焊接接头组变化是研究异种接头安全运行问题的基础。基于此，本篇文章对提高异种钢焊接接头弯曲检测合格率进行研究，以供参考。Keys：异种钢；焊接接头；弯曲检测；合格率引言在化工生产装置中，压力管道所占比例较大，管道连接方式大多采取焊接，由管道焊接泄漏引起的事故在化工生产事故中占到了一定比例。对化工装置生产中遇到的管道异种钢焊接接头弯曲检测进行了原因分析，并针对异种钢焊接出现的问题提出解决方案。1相关概述1.1异种钢焊接的接头特点就焊接的本质而言，异种钢焊接接头与同种钢焊接接头之间存在着差异性，这种现象出现的原因，归根结底是两侧位置的焊接热影响区域、熔敷金属热影响区域以及母材不均匀。第一，化学成分不够均匀。在焊接钢材期间，加热时两侧位置的母材融化量、母材融化区和融敷金属的各类成分受到稀释作用的影响而出现不同程度的变化，导致化学成分存在着严重的不均匀现象。第二，组织成分不够均匀。接头内部的所有组织因为受到焊接时的热循环影响而出现不均匀的问题。另外，在极个别的区域范围内，还将会出现具有复杂性的组织结构。第三，应力场分布不够均匀。异种钢焊接接头位置的导热系数和膨胀系数受到成分和组织变化等因素影响，呈现出差异性。塑性区域也因为热膨胀系数的不同而不同。热应力也因受到导热系数的影响而出现不同。当热应力和组织应力共同产生作用的时候，将会在异种钢焊接的接头位置形成应力峰值，导致接头发生断裂。1.2异种钢焊接中的注意事项（1）遵守等强匹配原则。异种钢进行焊接时，如果金相组织比较接近，焊接材料选择工作需要保证焊接金属的力学性能、耐热性能、耐腐蚀特性都不低于木材料一侧的指标，满足等强匹配要求。比如在不同强度珠光体钢材的相焊工作中，需要确保焊接金属的抗拉强度在强度较低一侧抗拉强度指标下限值之上，以及低于强度较高一侧金属抗拉强度的上限值。如果两种金属之间有比较大的金相差别，应该分析填充金属被稀释后，焊接接头保持足够的有效性能的前提下，实现等强度匹配，以及保证耐腐蚀、耐高温、抗裂纹等方面的等强度匹配。在珠光体和马氏体进行焊接时，需要防止焊接接头出现脆化的冷裂纹；进行珠光体钢和奥氏体钢焊接时，需要避免出现金属稀释、碳迁移形成扩散，不同组织产生焊接金属剥离的情况。（2）根据性能要求改善焊接方法。通过调整焊接工艺参数、坡口形式、焊条工艺进行改善，在选择坡口时，除了要结合厚度因素，也要选择角度偏大的坡口，有效降低熔合比，减少焊接金属的化学成分波动和性能波动，确保熔敷金属可以满足性能方面的要求。通过使用多层多道的焊接方式，能有效降低熔深，或者使用小电流快速焊接的方式，做好对层面温度的控制。（3）做好预热工作。为了控制异种钢淬火后的裂纹倾向，如果异种钢两侧中一侧使用淬硬钢，在焊接之前必须进行预热，经过焊接后继续进行合理的热处理对焊接质量控制也十分重要，可以消除焊接所导致的余应力，让氢从钢中溢出，有效改善焊接接头的组织特性和性能。进行铁素体和马氏体的异种钢接头处理时，要控制最高温度不能超过铁素体一侧的上限，并且要保证焊接的强度。2焊接失效原因设备法兰侧材质为不锈钢，管线侧管材质为碳钢，异种钢焊接选用了不锈钢焊条。焊接与法兰侧管均为不锈钢，其热膨胀系数相差不大，而管线侧材质为碳钢，焊接为不锈钢，两者热膨胀系数相差较大，在焊接冷却过程中受力较法兰侧熔合区大;再者，管内壁焊接成形较差，存在焊瘤、未熔合、未焊透、焊接余高等缺陷，焊接缺陷部位易产生应力集中，两者应力叠加，易在缺陷部位优先发生开裂。失效点位于原料气冷却器入口侧，介质来自经洗氨塔(C04207)氨洗涤后的原料气，管内壁附着有铁锈色垢物。垢物的存在说明原料气在失效法兰部位发生了冷凝，有水相析出;原料气中的酸性气体在有水相的环境下，易形成电解质环境;不锈钢的焊接与碳钢母材存在电位差，在电解质环境中沿熔合线发生电位腐蚀，在应力的作用下，对焊法兰沿熔合线发生开裂，这与裂纹宏观检验结果一致。3焊接试样力学性能检测试验用母材及试样的力学性能见表1。表1试验用母材及试样拉伸性能由表1可见，试样的抗拉强度分别为650MPa和660MPa，试样断裂于焊接处，表明异种钢连接位置的强度能够满足设计结构对其强度的要求。分析认为，ER309LSi焊丝中的碳元素含量比550W碳钢中的碳元素含量要低，与301LN-1/4H不锈钢中碳元素含量近似。较低的碳元素含量对合金的拉伸性能是有利的，同时EＲ309LSi焊丝中的镍元素也起到了减弱熔合区碳原子的迁移作用，避免接头焊接中裂纹的产生。碳钢中锰元素与铁发生固溶强化，提高了异种钢焊接接头的抗强度。根据AWSD1.6/D1.6M:2007中第4章的规定，当试样板厚小于等于10mm时，弯曲试验包括2个根部弯曲(背弯)试验和2个正面弯曲(正弯)试验。焊接区焊接接头弯曲试验结果见表2。表2焊接区焊接接头弯曲试验结果由表2可见，弯曲试验中正弯和背弯弯曲180°后，试样的拉伸面均未出现裂纹、焊接断裂等不合格问题，说明焊接接头的塑性性能即变形能力符合标准要求，弯曲性能优良，焊接接头弯曲试验评定为合格。4解决火电厂焊接管道异种钢焊接的措施首先要选择合适的焊接方式完成异种钢焊接，提高焊接方式的合理性与科学性，保障焊接质量和焊接效率。所以，在选择焊接方式的时候，首先要与实际工程情况相结合，适当地将熔合比降低，杜绝裂痕现象出现。其次要充分考虑焊接技术的经济性与先进性。在焊接接头位置时，需综合考量稀释率，就较大厚度的异种钢而言，焊接过程中需采用U型焊接坡口或X型焊接坡口。选择异种钢焊接电流、焊接速度以及焊接层数时，可适当性地降低母材熔化。若是在进行焊接的时候有2种母材，其中有一种母材属于淬硬钢，那么在实施焊接前，需展开预热处理，以焊接材料为依据，合理选择加热温度。预处理要以需要进行焊接的钢材型号为依据，合理地选择加热温度。结束语总而言之，制作管道，异种钢的应用已经变得极为普遍，为保证焊接质量，需合理地展开管理，灵活地将多种施工技术应用到焊接中，完成施工。在焊接期间，受多种因素影响而出现各类问题，只有不断优化，提出应对措施，才可以实现焊接质量提升。Reference[1]段少章,杨鹏勇,徐波,杨智华,朱廷刚.焊接材料对锅炉异种钢焊接接头性能的影响[