冬季焊接316L不锈钢如何防止晶间腐蚀和热裂纹
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316 l焊接热处理
316L不锈钢是一种低碳钢,其主要成分是铬、镍和钼。
在316L不锈钢的焊接中,由于焊接时的高温和热应力,会导致不锈钢材料的晶格结构发生改变,从而影响不锈钢的力学性能和腐蚀性能。
为了提高316L不锈钢焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能,通常需要进行热处理。
热处理的目的是通过控制温度、时间等参数,使不锈钢的结构发生变化,达到优化力学性能和腐蚀性能的效果。
常见的316L不锈钢热处理方法有两种:退火和固溶处理。
1. 退火处理
退火处理是将焊接接头加热到一定温度(通常为900℃以下),然后将其缓慢冷却。
这样可以使316L不锈钢晶格结构重新排列并消除应力,达到优化力学性能的效果。
2. 固溶处理
固溶处理是将焊接接头加热到一定温度(通常为1050℃以上),然后快速冷却。
这种方法可以使316L不锈钢中的碳元素和其他合金元素溶解在晶格中,达到优化腐蚀抵抗力的效果。
总之,对于316L不锈钢的焊接接头,热处理通常是必要的。
对于不同的应用场景和需求,需要根据具体情况选择合适的热处理方法和参数。
五大措施预防钢结构焊接预出现裂纹
钢结构焊接裂纹有两种:一热裂纹,二冷裂纹。
热裂纹是指高温下所产生的裂纹,又称高温裂纹或结晶裂纹,通常产生在焊缝内部,有时也可能出现在热影响区,表现形式有:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹弧坑裂纹和热影响区裂纹。
其产生原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象,低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层形式存在从而形成偏析,凝固以后强度也较低,当焊接应力足够大时,就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹。
此外,如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质,当焊接拉应力足够大时,也会被拉开。
总之,热裂纹的产生是冶金因素和力学因素共同作用的结果。
针对其产生原因,其预防措施如下:
(1)限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素和有害杂质的含量,特别应控制硫、磷的含量和降低含碳,一般用于焊接的钢材中硫的含量不应大于0.045%,磷的含量不应大于0.055%;另外钢材含碳量越离,焊接性能越差,一般焊缝中碳的含量控制在0.10%以下时,热裂纹敏感性可大大降低。
(2)调整焊缝金属的化学成分,改善焊缝组织,细化焊缝品粒,以提高其塑性,减少或分散偏析程度,控制低熔点共品的有害影响。
(3)采用碱性焊条或焊剂,以降低焊缝中的杂质含摄,改善结晶时的偏析程度。
(4)适当提高焊缝的形状系数,采用多层多道焊接方法,避免中心线偏析,可防止中心线裂纹。
(5)采用合理的焊接顺序和方向,采用较小的焊接线能超,整体预热和锤击法,收弧时填满弧坑等工艺措施。
不锈钢焊缝腐蚀原因及处理方案
不锈钢焊缝腐蚀是指在不锈钢焊接过程中,焊缝处出现的腐蚀现象。
这种腐蚀会导致不锈钢焊接件的使用寿命缩短,甚至出现安全隐患。
不锈钢焊缝腐蚀的原因主要有以下几点:
1. 焊接时产生的气孔、夹杂物和氧化皮等缺陷会破坏不锈钢的保护膜,从而形成腐蚀点。
2. 不锈钢焊接时,由于热影响区的晶粒尺寸增大,导致晶间腐蚀的发生。
3. 在高温高压环境下,不锈钢焊缝处容易发生应力腐蚀开裂。
针对不锈钢焊缝腐蚀问题,可以采取以下的处理方案:
1. 选择优质的不锈钢焊接材料,并严格控制焊接工艺,避免在焊接过程中产生缺陷。
2. 在不锈钢焊接过程中,采用合适的保护气体,减少氧化皮的产生,从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。
3. 针对晶间腐蚀问题,可以采用焊缝后热处理的方法,使晶粒尺寸重新变小,降低晶间腐蚀的发生。
4. 针对应力腐蚀开裂问题,可以通过降低焊接件的应力水平来减少应力腐蚀开裂的风险。
总之,要想有效解决不锈钢焊缝腐蚀问题,必须从材料、工艺和环境等多个方面进行综合考虑,采取相应的措施来降低腐蚀的风险,提高不锈钢焊接件的使用寿命。
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不锈钢晶间腐蚀控制措施1 问题的提出技术统一规定中通常包括“奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境, 焊后应做固溶或稳定化处理”, 提出这样的要求, 自有其存在的合理性。
但即使设计人员在图样的技术要求中提出这一条, 要求制造厂进行不锈钢制容器(比如换热器) 的焊后热处理, 由于实际热处理工艺参数难以控制和其他一些意想不到的困难, 通常难以达到设计人员提出的理想要求, 实际上在役的不锈钢设备绝大部分是在焊后态使用。
这就促使我们去思考:晶间腐蚀是奥氏体不锈钢最常见的腐蚀形式, 那么产生晶间腐蚀的机理是什么? 在什么介质环境下会引起晶间腐蚀?防止和控制晶间腐蚀的主要方法有哪些?奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境焊后是否都要热处理?本文查阅有关的标准、规范,专著,结合生产实际谈谈个人看法。
2 晶间腐蚀的产生机理晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀, 腐蚀沿着金属或合金晶粒边界或它的临近区域发展, 而晶粒腐蚀很轻微,这种腐蚀便称为晶间腐蚀,这种腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱。
严重的晶间腐蚀,可使金属失去强度和延展性,在正常载荷下碎裂。
现代晶间腐蚀理论, 主要有贫铬理论和晶界杂质选择溶解理论。
2. 1 贫铬理论常用的奥氏体不锈钢, 在氧化性或弱氧化性介质中之所以产生晶间腐蚀, 多半是由于加工或使用时受热不当引起的。
所谓受热不当是指钢受热或缓慢冷却通过450~850 ℃温度区, 钢就会对晶间腐蚀产生敏感性。
所以这个温度是奥氏体不锈钢使用的危险温度。
不锈钢材料在出厂时已经固溶处理,所谓固溶处理就是把钢加热至1050~1150 ℃后进行淬火, 目的是获得均相固溶体。
奥氏体钢中含有少量碳, 碳在奥氏体中的固溶度是随温度下降而减小的。
如0Cr18Ni9Ti , 在1100 ℃时, 碳的固溶度约为0. 2 % , 在500~700 ℃时, 约为0.02 %。
所以经固溶处理的钢,碳是过饱和的。
当钢无论是加热或冷却通过450~850 ℃时,碳便可形成( Fe 、Cr) 23C6 从奥氏体中析出而分布在晶界上。
浅谈316L不锈钢的成份性能及焊接技术316L不锈钢有较强的耐高蚀性(氧化性酸、有机酸、气蚀),近年来在化工、石油行业中广泛应用,可是在焊接316L不锈钢时,往往产生晶间腐蚀以及相应的热裂纹,所以应该制定合理的焊接工艺以保证焊接质量。
标签:316L;焊接性;焊接技术为保证316L不锈钢在焊接过程中得到较好的焊缝接头避免产生晶间腐蚀和热裂纹。
笔者结合近年来对316L不锈钢的焊接进行扼要的阐述。
1 316L不锈钢成分及性能(1)在316不锈钢的基础上添加Mo(2~3%),得到优秀的耐蚀性和高温蠕变强度。
316L特点:1)经过冷轧之后的产品在外光方面具有光泽性;2)在其中加入一定量的钼,其可以加强耐腐蚀性,特别在耐点蚀方面性能优良;3)耐高温性好;4)具有良好的加工硬化性;5)当处于固溶状态时没有磁性;6)和304不锈钢相比较,其价格比较高。
316L材料适于海水用设备、草酸、化学、食品工业、造纸、染料、肥料生产设备、沿海设施等。
(2)316L不锈钢的力学性能。
屈服强度一般大于等于480N/mm2;抗拉强度延伸比例大于等于40%;硬度HB、HRB、HV分别小于等于187、90、200;密度取7.87;比热c;电阻率0.71;熔点。
316L对应的国内标准是00Cr17Ni14Mo2,在不仅和316钢具有等同的特性之外,而且抗晶界腐蚀性能高于316。
在其中添加了Mo元素后如下几个方面可以有效的提高性能,比如:晶间腐蚀、抗氧化性、在焊接的过程中可以有效的降低热裂倾向性的概率以及耐氯化物腐蚀。
2 316L不锈钢的焊接通过对316L奥氏体不锈钢焊接性进行探究,规划了有效的焊接工艺,其中包括如下几个方面:焊条以及焊丝的选择、相应的焊接工艺参数、在焊后进行的处理等,这样可以有效的提升焊接质量。
2.1 316L不锈钢焊接性的分析(1)316L焊接裂纹。
一般情况下,316L奥氏体不锈钢在导热方面的参数仅仅为低碳钢的一半,可是相应的线膨胀系数却比较大,由此可以看出在焊接头位置具有较大的焊接应力。
焊接热裂纹的产生原因及防止方法一、热裂纹产生的原因分析1、焊缝中杂质和拉应力的存在因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。
原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上,形成液态薄膜,凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。
热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量,减少低熔点共晶物的天生。
同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果,二者缺一不可。
低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因,焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。
2、焊缝终端部位温度的变化埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。
熔宽与熔深比小易形成裂纹,熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。
3、焊接线能量的影响因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能量的大小直接影响到焊缝的成形,而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况,因而对结晶裂纹产生与否影响较大。
另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显.4、其他情况如存在强制装配,装配质量不符合要求.二、焊缝裂纹的性质及特点终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm 范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直,露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。
不锈钢焊接时防止晶间腐蚀的措施(一)不锈钢焊接时防止晶间腐蚀引言不锈钢在焊接过程中常常会面临晶间腐蚀的问题,这是由于焊接过程中产生的热影响区域内的铬元素与碳结合形成了铬化物,导致不锈钢的耐蚀性能下降。
为了有效防止晶间腐蚀,我们可以采取以下措施。
1. 选择合适的焊接材料选择合适的焊接材料是防止晶间腐蚀的关键措施之一。
应选择低碳、低硫和低氮含量的不锈钢焊条,以减少铬元素与碳结合形成铬化物的可能性。
2. 控制焊接过程中的温度控制焊接过程中的温度有助于减少晶间腐蚀的风险。
应注意避免焊接温度过高或保持焊接部位过长时间的高温状态。
可以通过调整焊接电流、焊接速度和预热温度等方式进行控制。
3. 进行后焊热处理后焊热处理是另一种有效的防止晶间腐蚀的措施。
通过在焊接完成后对不锈钢进行退火或固溶处理,可以促使铬元素重新溶解,减少晶间腐蚀的可能性。
4. 使用阻气焊接保护在焊接过程中使用阻气焊接保护是防止晶间腐蚀的常用手段之一。
阻气焊接保护可以有效地减少氧气的接触,降低氧化反应的发生,从而减少晶间腐蚀的风险。
5. 避免过度形变过度形变也是导致晶间腐蚀的因素之一。
在焊接过程中,应避免使用过大的焊接电流或施加过大的焊接压力,以防止不必要的形变。
结论通过选择合适的焊接材料、控制焊接过程中的温度、进行后焊热处理、使用阻气焊接保护和避免过度形变等措施,可以有效地防止不锈钢焊接时出现晶间腐蚀的问题。
在实际应用中,我们应根据具体情况采取相应的防腐措施,以确保不锈钢焊接后的耐蚀性能。
6. 清洁焊缝表面在进行不锈钢焊接前,必须确保焊缝表面的清洁度。
因为焊接过程中,焊接材料与焊缝表面的杂质如油脂、灰尘以及氧化物等会影响焊接的质量。
应使用适当的清洁剂和刷子将焊缝表面清洁干净,以确保焊接质量。
7. 采用合适的焊接方法正确的焊接方法对于防止晶间腐蚀至关重要。
常用的防晶间腐蚀焊接方法包括TIG焊、MIG焊和电阻焊等。
根据具体需求选择合适的焊接方法,可以减少晶间腐蚀的发生。
怎么避免不锈钢晶间腐蚀断裂应力腐蚀断裂(SCC) 应力腐蚀断裂是指材料在外加或残余应力和腐蚀介质联合作用下产生的破坏。
这种破坏具有滞后性,无或很少宏观塑性变形,端口通常呈解理或冰糖块状,最常见的类型是奥氏体不锈钢的氯离子应力腐蚀断裂。
应力腐蚀破裂过程包括裂纹始发孕育期和裂纹扩展期。
裂纹始发主要是局部钝化膜破坏和应力加速裸露区活性溶解形成微裂纹的过程。
裂纹扩展则是裂纹的尖端高拉伸应力和点化学腐蚀协同作用的结果。
主要特征是:(1)几乎每一种材料都可能发生应力腐蚀断裂(2)在一些不锈钢上可能发生不同种类的 SCC,如:氯离子SCC,氢氧化物 SCC,氢 SCC—,连多硫酸 SCC 等等。
微生物腐蚀微生物腐蚀(MIC)是一种由于活细菌(微生物)与材料接触所导致的直接或间接腐蚀形式,微生物不是直接“吃掉”材料,但是它们可能需要材料作为养料,它们会分泌液体或产生使材料发生腐蚀的条件,几乎所有的金属都可能发生微生物腐蚀。
来自大坝、河流和地下的原水(未经氯气消毒处理的水)常常含有细菌,细菌会在不锈钢上生长形成菌群,菌群之下形成“缝隙”,这里氧含量低,可能呈酸性和高氯化物含量,导致菌群之下发生腐蚀。
防止微生物腐蚀的方法有:(1)对水进行消毒灭菌处理,如用氯气(2)输送原水的设备停机时或用原水进行水压试验期间,要使设备排尽水并干燥,避免原水的滞留。
(3)采用高水流速防止菌群形成,即保持水的循环(4)使用更耐蚀(较高 PRE 值)的不锈钢钢种(5)焊缝去除热回火色晶间腐蚀在 AOD 技术出现之前,低碳含量的不锈钢还很昂贵的时代,当不锈钢中的碳含量很高时,常常发生晶间腐蚀。
晶间腐蚀的主要特征是:(1)不锈钢中碳与铬结合,在晶界形成碳化铬(2)沿晶界的区域铬含量降低(3)使用中这些低铬晶界部位会发生腐蚀避免晶间腐蚀的主要方法是:(1)采用带 L 的低碳不锈钢牌号(如 304L)Ti 稳定化牌号 (如 321) 或 Nb 稳定化牌号(如 347) (2)焊接之后进行固溶退火处理(备注:对于低碳含量牌号,一般问题不大;对于氧化性非常强的酸性溶液, 仍需注意)电偶腐蚀电偶腐蚀发生于下列条件:简而言之:阴极产生腐蚀电流,集中在阳极上如果阴极大,则产生的腐蚀电流大 38 39 如果阳极小,则腐蚀电流将集中在小面积区域,导致快速腐蚀。
焊接裂纹产生原因及防治背景焊接裂纹就其本质来分,可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。
下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。
1.热裂纹在焊接时高温下产生的,故称热裂纹,它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。
根据所焊金属的材料不同(低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等),产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。
目前,把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。
1)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si缝偏高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。
这种裂纹是在焊缝结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。
防治措施:在冶金因素方面,适当调整焊缝金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊缝金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。
它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。
特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。
3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。
这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2、再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。