浅谈真空冶炼炉用奥氏体不锈钢的焊接缺陷及预防措施(word版)
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真空钎焊的突出优点是可连接不同的金属、实现复杂结构的同时焊接,焊接后的焊接头光洁致密、变形小且具有优良的力学性能和抗腐蚀性能。
1 钎料层厚度当钎料层厚度过薄时,易造成焊接强度低、焊接不牢、承压不达标等焊接缺陷;过厚时,则会造成芯层合金厚度过薄、承压不达标、甚至出现熔蚀现象导致泄漏。
因此,钎料层厚度及其均匀性是衡量其质量的重要指标,也是影响钎焊质量的重要因素之一。
2 其它质量要求内在缺陷如芯层合金的气孔、夹渣、与钎料层的焊合不良等;外在缺陷除表面处理不洁净外,还有在加工过程中的磕碰伤、划伤,当其深度超过钎料层厚度时,会直接破坏金属的连续性,导致承压能力下降。
3 真空钎焊工艺制度在真空钎焊炉中,工件主要靠热辐射进行加热。
而辐射传热有其特有的规律,即斯蒂芬玻尔兹曼定律:性质:1879年J.斯蒂芬经实验求出黑体总发射本领和温度之间关系的定律。
1884年L.玻尔兹曼又由热力学定律加以证实。
定律表明:黑体的总发射本领E0(T)和黑体热力学温度T的4次方成正比,即E0(T)=σT4,式中σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。
奥氏体不锈钢的焊接特点及焊接工艺【摘要】奥氏不锈钢的焊接技术在我国得到了广泛的使用,其虽然有很多的优点,但仍还存在许多的缺点,本文将从奥氏体不锈钢的化学成分、组织和性能,奥氏体不锈钢焊接方法,奥氏体不锈钢焊接问题及解决措施等方面去了解在这方面内容。
【关键词】奥氏体,不锈钢,焊接工艺,焊接特点一、前言不锈钢是一种广泛使用的金属材料,而且不锈钢使用的前景也是十分广阔的,我们应该深入的了解不锈钢焊接的本质和实在意义,为下一步发展打下坚实的基础。
本文的简单介绍和深入理解将会给读者带来全新的和全方位的视角去看待奥氏不锈钢的优缺点。
二、奥氏体不锈钢的化学成分、组织和性能奥氏体不锈钢基本成分为18%Cr、8%Ni,简称18- 8 型不锈钢。
为了调整耐腐蚀性、力学性能、工艺性能和降低成本,在奥氏体不锈钢中还常加入Mn、Cu、N、Mo、Ti、Nb 等合金元素,以此在18- 8 型不锈钢基础上发展了许多新钢种。
奥氏体不锈钢具有良好的焊接性、低温韧性和无磁性等性能,其特点是含碳量低于0.1%,利用Cr、Ni 配合获得单相奥氏体组织,具有良好的冷变形能力、较高的耐蚀性和塑性,可以冷拔成很细的钢丝、冷拔成很薄的钢带或钢管。
与此同时,经过大量变形后,钢的强度大为提高,这是因为除了冷作硬化效果外,还叠加了形变诱发马氏体转变。
奥氏体不锈钢具有良好的抗均匀腐蚀能力,但在抗局部腐蚀方面仍存在一些问题。
奥氏体不锈钢焊接的主要问题是:焊接接头晶间腐蚀、焊接接头应力腐蚀开裂、焊接接头热裂等。
三、奥氏体不锈钢焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法有很多,例如手工焊、气体保护焊,埋弧焊、等离子焊等等。
最常用的焊接方法是手工焊(MMA),其次是金属极气体保护焊(MIG/MAG)和钨极惰性气体保护焊(TIG)。
本文以石油化工行业管道安装施工中最常用的手工电弧焊及钨极氩气保护焊为例,简单描述其焊接施工中的注意事项。
1.手工焊条电弧焊,是焊接厚度在2 mm 以上的奥氏体不锈钢板最常用的焊接方法。
奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀性好、耐热性强、可加工性能好等优点的重要金属材料。
在工业生产和生活中有着广泛的应用,其加工和使用也需要注意一些问题。
其中焊接是奥氏体不锈钢加工的重要环节。
本文将对奥氏体不锈钢焊接的一些总结进行介绍。
一、奥氏体不锈钢的焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法主要包括手工电弧焊、气体保护焊、等离子焊、电子束焊等多种方法。
其中较常用的是手工电弧焊和气体保护焊。
手工电弧焊以其简单、易上手的特点被广泛应用。
气体保护焊则可分为TIG焊和MIG焊两种,TIG焊使用惰性气体保护,其焊缝质量高,但生产效率相对较低;MIG焊使用惰性气体和活性气体保护,其生产效率较高,但焊接缝质量相对较低。
针对不同的焊接要求,可以选用不同的焊接方法进行。
二、奥氏体不锈钢焊接过程中需要注意的问题1、预热温度的选择:奥氏体不锈钢的焊接需要进行预热,其目的是通过预热来减少焊接时的热应力和裂纹。
预热温度一般选择在200-300℃之间,具体预热温度需根据奥氏体不锈钢的材质和焊接方法确定。
2、焊接电流和电压的选择:奥氏体不锈钢的焊接电流和电压需根据焊接材料的厚度、管壁厚度等因素进行选择,同时需要根据实际焊接情况进行调整。
3、焊接速度的控制:焊接速度过慢会导致热输入过多,从而影响焊缝的强度和质量;焊接速度过快则会导致焊缝破裂、夹杂物等缺陷,因此需要根据实际情况进行控制。
4、焊接环境的准备:奥氏体不锈钢焊接需在清洁环境中进行,否则会影响焊缝质量。
在焊接前需进行清洗和脱脂等处理。
三、常见的奥氏体不锈钢焊接缺陷及其原因1、热裂纹:奥氏体不锈钢焊接时,存在热应力,当焊接温度过高、预热量不足或冷却速度太快时,会导致热裂纹的产生。
此时需增加预热量、降低焊接温度或采用慢冷却方式来避免热裂纹的产生。
2、焊接夹杂物:由于焊接时未清洁干净或镍等元素含量过高等原因,会导致焊接夹杂物的产生,从而影响焊缝质量,该缺陷可通过选用合适的焊接材料、准备好焊接环境以及加强焊接质量管理等方法进行修复。
不锈钢焊接缺陷以及应对措施不锈钢焊接是工业生产中常见的一种加工方法,但是在焊接的过程中,也会出现各种缺陷。
这些缺陷会影响到焊接质量,降低不锈钢焊接件的使用寿命。
本文将介绍不锈钢焊接常见的缺陷及其应对措施。
一、裂纹裂纹是不锈钢焊接中常见的缺陷。
产生裂纹的原因包括焊接时温度不均匀、焊接时应力过大、焊接时焊接材料不匹配等。
裂纹分为热裂纹和冷裂纹两种,热裂纹一般在焊接后立即出现,而冷裂纹则是在焊接后一段时间内出现。
应对措施:首先要控制好焊接时的温度和应力,保证焊接质量。
其次,选择匹配的焊接材料,避免焊接材料不匹配的情况出现。
同时,对于焊接后的零件,需要进行热处理,以消除残余应力,避免裂纹的出现。
二、气孔气孔是不锈钢焊接中常见的缺陷之一。
当焊接时,焊接区域内的空气不能完全排出,就会产生气孔。
气孔会降低不锈钢焊接件的强度,对焊接质量造成影响。
应对措施:在焊接前,需要对焊接区域进行清洁,以避免杂质的存在。
焊接时,需要控制好焊接的电流和气体流量,保证焊接区域内的空气完全排出。
如果出现气孔,需要对焊接区域进行修补,直至完全消除气孔。
三、未焊透未焊透是不锈钢焊接中另一种常见的缺陷。
未焊透是指焊接区域内的焊接材料没有完全熔化,没有形成完整的焊接缝。
未焊透会导致焊接件的强度降低,影响焊接质量。
应对措施:在焊接前,需要对焊接区域进行清洁,以避免杂质的存在。
焊接时,需要控制好焊接的电流和焊接速度,保证焊接材料可以完全熔化。
如果出现未焊透的情况,需要对焊接区域进行修补,直至完全焊接透。
四、焊接变形焊接变形是不锈钢焊接中常见的问题之一。
当焊接时,由于焊接区域内温度的变化,会导致零件发生变形。
焊接变形会影响不锈钢焊接件的尺寸精度和装配质量。
应对措施:首先要选择合适的焊接方法和焊接参数,控制好焊接时的温度和应力。
其次,需要在焊接前进行预热,以减少焊接区域内的应力。
在焊接后,需要对焊接区域进行热处理,以消除残余应力,避免焊接变形的出现。
山西机电职业技术学院机械工程系毕业论文设计题目浅谈奥氏体不锈钢的焊接问题专业材料成型与控制技术班级姓名学号指导教师前言不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢,是20世纪初材料领域最伟大的发明之一。
不锈钢工业化生产自1912年由克虏伯公司开始至今已有近百年的历史,是一种重要的工程材料,已经被广泛用于各种工业和环境的结构中去。
近年来,中国不锈钢的生产和消费迅速的发展,不锈钢的表观消费量由1990年的26万吨增长到2009年近千万吨,成为世界上备受关注的不锈钢第一消费大国。
奥氏体不锈钢,含铬大于18%,还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好,可耐多种介质腐蚀。
是不锈钢中最为重要的钢类,其生产量和使用量约占不锈钢总量的70%。
奥氏体不锈钢的综合焊接性能良好,但在焊接过程中由于设备、材料、工艺、及操作等原因,会形成一定的焊接缺陷,使焊件质量达不到要求,影响工作质量及使用寿命。
目录1.焊接成型特点 (3)2.奥氏体不锈钢的焊接性 (3)3.奥氏体不锈钢的焊接问题 (4)3.1焊接接头的晶间腐蚀 (4)3.2焊接接头的刀口腐蚀 (4)3.3应力腐蚀开裂问题 (5)3.4焊接接头的热裂纹问题 (5)4.奥氏体不锈钢焊接问题的原因及防止措施 (5)4.1焊接接头的晶间腐蚀 (5)4.2焊接接头的刀口腐蚀 (6)4.3应力腐蚀开裂问题 (7)4.4焊接接头的热裂纹问题 (7)5.奥氏体不锈钢的焊接工艺 (8)5.1焊前准备 (8)5.2奥氏体不锈钢焊接方法 (8)5.2.1焊条电弧焊 (8)5.2.2钨极氩弧焊 (10)5.2.3埋弧焊 (10)6.结论 (11)7.致谢 (12)8.参考文献 (13)1.焊接成型特点焊接是通过加热或加压,或者两者并用,并且用或不用填充材料,使焊件达到原子结合的一种加工方法,其实质是使两个分离金属通过原子或分子间的相互扩散与结合而形成一个不可拆卸的整体的过程。
奥氏体不锈钢的焊接特点及其焊接构件的质量控制
奥氏体不锈钢的焊接特点及其焊接构件的质量控制
摘要:文章阐述了奥氏体不锈钢的焊接问题及产品焊接控制措施。
关键词:奥氏体不锈钢焊接裂纹变形产品质量控制
【中图分类号】p755.1
前言
不锈钢由于在钢中加入了较高含量的cr、ni等元素,具有高度的稳定性,在氧化性,中性及弱还原性介质中均有良好的耐腐蚀性,因而得到了广泛应用。
不锈钢一般可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢及双相不锈钢,在地铁车辆制造过程中以奥氏体不锈钢应用最为广泛,因此对奥氏体不锈钢的焊接特点及其焊接产品质量控制措施的研究就显得尤具意义。
一、奥氏体不锈钢焊接问题及解决措施
(一)、焊接接头的热裂纹
1. 焊接接头产生热裂纹的原因
单相奥氏体组织的奥氏体型不锈钢焊接接头易产生焊接热裂纹,这种裂纹是在高温状态下形成的。
奥氏体型不锈钢易产生焊接接头热裂纹的主要原因有以下几点:
(1)焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力,这是产生凝固裂纹的必要条件。
(2)有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成。
2. 焊接时避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径。
浅议奥氏体不锈钢管的焊接缺陷分析及预防措施[摘要]针对奥氏体型不锈钢管焊接中出现的焊接缺陷,分析了其形成原因。
并根据其焊接缺陷产生的原因结合自己焊接教学和实际操作情况给出了相应的防止措施。
[关键词]奥氏体不锈钢;接缺陷产生的原因;预止措施随着我国石油企业的不断发展,建立起许多大型贮油库、气库等,由于输送介质有特殊性要求.需用大量使用具有抗腐蚀性较强的不锈钢材质的管道。
为确保油气管道的能够持久、安全的运行,需对油气管道焊接工艺、参数选择及其焊接缺陷的分析,下面作以简单的浅议。
不锈钢按正火状态下钢的组织状态,划分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体一铁素体型不锈钢等。
下面从奥氏体不锈钢管性能进行分析。
一、奥氏体不锈钢的金属性能(一)不锈钢的性能(焊接有关的物理性能)1.不锈钢的热导率低于碳钢,尤其是奥氏体不锈钢的热导率,约为碳钢的1/3。
2.不锈钢的电阻率高,尤其是奥氏体不锈钢的电阻率,约为碳钢的5倍。
3.奥氏体不锈钢的线膨胀系数比碳钢约大50%,马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的线膨胀系数大体上与碳钢相等。
4.奥氏体不锈钢的密度大于碳钢,马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的密度稍小于碳钢。
5.奥氏体不锈钢没有磁性,马氏体不锈钢和铁素体不锈钢有磁性。
(二) 奥氏体不锈钢管力学性能(1Cr18Ni9Ti管为例)不锈钢力学性能(三)奥氏体不锈钢管的焊接性能奥氏体不锈钢塑性和韧性很好,具有良好的焊接性,焊接时一般不需要采取特殊的焊接工艺措施。
(四)奥氏体不锈钢管焊接工艺性能1.焊接开始时,不要在焊件上随便引弧,以免损伤焊件表面,影响耐腐蚀性。
2.由于奥氏体不锈钢的电阻大,焊接时产生的电阻热也大,所以同样直径的焊丝,焊接电流值应比低碳钢焊丝小20%左右。
3.焊接过程中,采用小电流、快焊速。
一次焊成的焊缝不宜过宽,最好不超过焊丝直径的3倍。
4.多层多道焊时,每焊完一道要彻底清除氧化渣,并控制道间温度,等到前道焊缝冷却到60℃以下时再焊接下一道。
奥氏体不锈钢焊接性能分析奥氏体不锈钢是一种重要的工程材料,具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和焊接性能。
在工程实践中,对奥氏体不锈钢的焊接性能进行分析和研究,有助于优化焊接工艺、改善焊接质量,满足工程结构的要求。
本文将从焊接材料选择、焊接缺陷和焊接工艺参数等方面,对奥氏体不锈钢的焊接性能进行详细分析。
首先,对于奥氏体不锈钢的焊接,焊接材料的选择非常重要。
一般来说,焊接材料应具有与基材相似的化学成分和机械性能,以确保焊接接头的一致性。
同时,还需要考虑焊接材料的耐腐蚀性和耐高温性,以满足工程结构的使用要求。
常用的奥氏体不锈钢焊接材料有AWSE308、AWSE316等。
在选择焊接材料时,还需要考虑到焊接接头的力学性能要求,例如强度、韧性等。
其次,在奥氏体不锈钢的焊接过程中,常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、未熔合、未熔透等。
这些焊接缺陷会降低焊接接头的质量,甚至引起接头的失效。
为了减少焊接缺陷的产生,需要采取适当的预处理措施,例如清洁和除氧等。
同时,选择合适的焊接工艺参数,例如焊接电流、焊接速度等,可有效控制焊接过程中的熔合情况和热影响区的形成,从而减少焊接缺陷的发生。
最后,对于奥氏体不锈钢的焊接工艺参数选择,需要综合考虑焊接接头的形状、要求和工艺设备的特点。
一般来说,焊接时应采用较小的电流和较高的焊接速度,以减小热输入和热影响区的尺寸。
此外,还可采用预热和后续热处理等措施,改善焊接接头的性能和组织结构。
需要注意的是,焊接过程中应注意避免产生过高的残余应力和变形,可采用适当的焊接顺序和夹具。
综上所述,奥氏体不锈钢的焊接性能分析是一项复杂的工作,需要综合考虑焊接材料选择、焊接缺陷和焊接工艺参数等多个方面的因素。
通过合理选择焊接材料、预处理和控制焊接工艺参数,可以提高奥氏体不锈钢焊接接头的质量和性能,满足工程结构的要求。
在实际工程应用中,应根据具体情况和要求进行分析和优化,以确保焊接接头的可靠性和持久性。
浅谈真空冶炼炉用奥氏体不锈钢的焊接缺陷及预防措施
Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.
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浅谈真空冶炼炉用奥氏体不锈钢的焊接缺陷及预防措施
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奥氏体不锈钢具有良好的焊接性, 目前工业上应用最广, 本文比较详细的分析了奥氏体不锈钢在焊接时产生热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂原因和防治措施, 在生产中加以预防, 便可获得优良的焊接接头。
不锈钢是不锈耐酸钢的简称, 按合金元素和显微组织不锈钢可分成五种类型:马氏体钢;铁素体钢、奥氏体钢、沉淀硬化钢;双相钢。
其中奥氏体不锈钢是在铬含量为18%的铁素体型不锈钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形成元素而获得的钢种系列, 它是目前工业上应用最广的不锈钢, 被广泛应用于化工容器、食品工业和机械设备中, 真空冶炼炉普遍采用奥氏体不锈钢作为炉体材料。
1.奥氏体不锈钢的焊接缺陷
1.1.晶间腐蚀
产生在晶粒之间的腐蚀, 其导致晶粒间的结合力丧失, 强度几乎完全消失, 当受到应力作用时, 即会沿晶界断裂。
1.1.1.产生原因
根据贫铬理论,焊缝和热影响区在加热到450~850℃敏化温度(危险温度区)时, 由于Cr原子半径较大, 扩散速度较小, 过饱和的碳向奥氏体晶粒边界扩散, 并与晶界的铬化合物在晶界形成Cr23C6,造成贫铬的晶界,不足以抵抗腐蚀
的程度。
1.1.
2. 防止措施
1.1.
2.1.控制含碳量采用低碳或超低碳(W(C)≤0.03%)不锈钢焊接焊材。
1.1.
2.2.添加稳定剂在钢材和焊接材料中加入Ti、Nb等与C亲和力比Cr 强的元素, 能够与C结合成稳定碳化物, 从而避免在奥氏体晶界造成贫铬。
常用的不锈钢材和焊接材料都含有Ti、Nb, 如1Cr18Ni9Ti、E347-15焊条、
H0Cr19Ni9Ti焊丝等。
1.1.
2.
3. 采用双向组织由焊丝或焊条向焊缝中熔入一定量的铁素体形成元素,如Cr、Si、AL、MO等, 以使焊缝形成为奥氏体+铁素体的双相组织, 因为Cr在铁素体内扩散速度比在奥氏体中快, 因此Cr在铁素体内较快的向晶界扩散, 减轻了奥氏体晶界的贫铬现象。
一般控制焊缝金属中铁素体含量为5%~10%, 如铁素体过多, 会使焊缝变脆。
1.1.
2.4.快速冷却因为奥氏体不锈钢不会产生淬硬现象, 所以在焊接过程中, 可以设法增加焊接接头的冷却速度, 如焊件下面用铜垫板或直接浇水冷却。
在焊接工艺上, 可以采用小电流、大焊速、短弧、多道焊等措施, 缩短焊接接头在危险温度区停留的时间, 以免形成贫铬区。
1.1.
2.5.进行固溶处理或均匀化热处理焊后把焊接接头加热到1050~1100℃, 使碳化物又重新溶解到奥氏体中, 然后迅速冷却, 形成稳定的单相奥氏体组织。
另外, 也可以进行850~900℃保温2h的均匀化热处理, 此时奥氏体晶
粒内部的Cr扩散到晶界, 晶界处Cr量又重新达到了大于12%, 这样就不会产生晶间腐蚀了。
1.2.热裂纹
奥氏体不锈钢在焊接时热裂纹是比较容易产生的缺陷, 包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等, 特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢更容易产生。
1.2.1.产生原因
1.2.1.1.奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大, 结晶时间较长, 且单相奥氏体结晶方向性强, 所以杂质偏析比较严重。
1.2.1.2.导热系数小, 线膨胀系数大, 焊接时会产生较大的焊接内应力(一般是焊缝和热影响区受拉应力)。
1.2.1.3.奥氏体不锈钢中的成分如C、S、P、Ni等, 会在熔池中形成低熔点共晶。
例如, S与Ni形成的Ni3S2熔点为645℃,而Ni- Ni3S2共晶体的熔点只有625℃。
1.2.2.防止措施
1.2.2.1.采用双相组织的焊缝尽量使焊缝金属呈奥氏体和铁素体双相组织,铁素体的含量控制在3~5%以下, 可扰乱奥氏体柱状晶的方向, 细化晶粒。
并且铁素体可以比奥氏体溶解更多的杂质, 从而减少了低熔点共晶物在奥氏体晶界的偏析。
1.2.2.2.焊接工艺措施在焊接工艺上尽量选用碱性药皮的优质焊条、采用
小线能量, 小电流、快速不摆动焊,收尾时尽量填满弧坑及采用氩弧焊打底等, 可减小焊接应力和弧坑裂。
1.2.2.3.控制化学成分严格限制焊缝中S、P等杂质含量, 以减少低熔点共晶。
1.3.应力腐蚀开裂
金属在应力和腐蚀性介质共同作用下, 发生的腐蚀破坏。
应力腐蚀最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。
容易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀主要是盐酸和氯化物含有氯离子的介质, 还有硫酸、硝酸、氢氧化物(碱)、海水、水蒸气、H2S水溶液、浓NaHCO3+NH3+NaCl水溶液等介质等。
1.3.1.产生原因
应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。
奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式,表现为无塑性变形的脆性破坏。
1.3.
2.防止措施
1.3.
2.1.合理制定成形加工和组装工艺尽可能减小冷作变形度,避免强制组装,防止组装过程中造成各种伤痕。
1.3.
2.2.合理选择焊材焊缝与母材应有良好的匹配,不产生任何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体。
1.3.
2.
3.采取合适的焊接工艺保证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷,例如, 避免十字交叉焊缝, Y形坡口改为X形坡口、适当减小坡口角
度、采用短焊焊道、采用小线能量。
1.3.
2.4.消除应力处理焊后热处理,如焊后完全退火或退火;在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。
为了保障真空冶炼炉用奥氏体不锈钢的焊接质量, 需要综合分析奥氏体不锈钢的焊接性能, 根据具体产生的缺陷, 分析其产生的原因, 采取针对性的措施, 以保证获得高质量的焊接接头。