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耐低温不锈钢管的焊接特点及影响焊接热能量的因素

发布者:不锈钢管|威尼斯不锈钢管   发布时间:2018-10-12 14:50:23

   目前,除了将16锰钢扩大使用做为- 40℃用钢以外,用于- 70~- 253℃的低温钢可分为两大类:一类是-70~-120℃的低温钢,这一类型的低温钢,含碳量较低,大都属于低碳级的铁素体一一少量珠光体钢;另一类则是用于-196~- 253℃的以锰奥氏体化的,并以铝稳定奥氏体的铁一锰一铝系统单相奥氏体钢。在这两类钢中,为改善性能,有的还加入了少量或微量的锰、铌、钒、铝、铜、氮以及稀土等元素。
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    这两类不锈钢管及其相应的焊接材料,在化学成分或金相组织上有所不同,但其焊接特点还是一致的,可归纳为:

    1、无论是低碳级的铁素体——少量珠光体钢,还是铁-锰一铝系统的单相奥氏体不锈钢管以及焊接材料,与一般的强度级钢不同的地方是淬硬倾向较小,不易形成冷裂缝;另外,这些材料(包括钢材和焊接材料)之所以能够用傲低温材料,就是因为它们本身具有良好的塑性和韧性。由于这两个原因,这些低温用钢及其焊接材料,一般具有良好的焊接性能。

    2、不锈钢管厂为了保持焊接接头(包括焊缝、熔合线、热影响区)具有与母材相同的低温性能,则要求焊接时向焊接区所输送的焊接热能量不宜过大。这点与一般的强度级钢恰恰相反,因为上述大部分低温钢种是通过以少量合金元素固溶强化的手段强化基体、细化晶粒,或者是通过热处理的手段细化晶粒、均匀组织,以达到提高低温性能,满足低温下使用要求的目的。如果焊接时热能量过大,焊接区不但温度较高,而且高温时间延续较长,使焊缝及热影响区形成较粗大的组织,从而降低了焊接接头的塑性和韧性。

    在焊接施工中,影响焊接热能量的因素主要有以下三方面:

    (1)焊接电流:

    要求焊接电流不宜过大,推荐按表10-2规范施焊。

    (2)焊接速度:

    在保证焊接质量的前提下,希望进行快速多道施焊。这样可以保证焊接接头具有较满意的低温性能。试验表明,焊接20锰23铝钢用的铁一锰一铝焊条,当进行慢速摆动施焊时,焊缝- 196℃低温冲击值比快速多道施焊低3~5公斤·米/厘米2。

    (3)层间温度:

    控制层间温度,也是控制焊接时向焊接区输送热能量的措施之一。为了保证焊接接头的低温性能,焊接低温钢时,一般不希望厚壁不锈钢管过热,而应适当的控制层间温度。例加,用(新)低147焊条焊接- 90℃用06锰铌钢时,傲了连续施焊和控制层间温度焊接的工艺对比试验。试验表明,焊接该钢种时要求控制层间温度不大于300℃,否则,焊缝的冲击值就会有所下降。工艺对比试验的结果列于表10-3。

      应该指出,在制作低温压力容器时,还须注意避免焊接缺陷。因为厚壁不锈钢管材料随着温度的下降,其塑性和韧性也都有所下降,这时对缺陷和应力集中的敏感性就会提高,从而容易发生脆性破坏。例如,压力容器低温爆破试验表明,简体上的弧坑及接管与筒体交接处的未焊透,就相当于一个“刻槽”和“应力集中”部位,因此,这些地方就易于成为容器爆破的起爆点。同时,压力容器低温爆破试验也表明,只要适当的修补和避免弧坑,并将接管与筒体交接处进行铲焊根、双面焊、以保证焊透,则可减少或避免在这些部位起爆。因此,为了使低温设备安全可靠的工作,在进行焊接施工时,注意避免和修补缺陷,尽力减少“刻槽”和“应力集中”部位。
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