复合板焊接裂纹分析及防治(1)

64焊接质量控制与管理焊接技术第42卷第lO期2013年10月

文章编号：1002—025X(2013)10—0064一02

加氢反应釜堆焊层焊接裂纹的处理

朱昌宏1，张涛俊2

(1．江苏特种设备监督检验院镇江分院，江苏镇江212300；2．江苏华泰重工装备有限公司，江苏镇江212300)

摘要：在某加氢反应釜首次全面检验中，人孔接管堆焊层经渗透检测发现有多条环向裂纹，经超声波探伤进一步确定，裂纹深度未达到基材，缺陷存在于人孔接管的堆焊层。该裂纹产生的主要原因是焊接层间温度控制不稳定、合金元素的流失产生硬脆的马氏体组织、焊后热处理温度不均匀：但氢气和微量的硫化氢在此工作压力和工作温度中不会对复合层OCrl8Nil0Ti和基层材质15CrMoR产生氢腐蚀．关键词：加氢反应釜；堆焊层裂纹；焊接层间温度；焊后热处理中图分类号：TC457．5文献标志码：B

0前言

某化工有限公司在生产混合甲苯产品的装置中．

对1台2006年投入使用的二段加氢反应釜首次进行

全面检验．在人孔接管堆焊层经渗透检测发现有多

条环向裂纹。裂纹宏观形貌如图1所示。

lbj图1人孔接管堆焊层裂纹宏观形貌

该容器直径1200mm，母材壁厚：基材40mm，复合板3mm，总长：10415mm，容积8．31in3，设

收稿日期：2013-04—03计压力6．6MPa，工作压力6．0MPa，设计温度370

℃，工作温度350oC。使用介质：妒(H2)>90％，(300一

l000)×10巧的硫化氢气体及碳九混合物。容器材质：基材为15CrMoR钢，复合层材质为0Crl8NiOTi，堆

焊层材质为321不锈钢，人孔接管材质为15CrM0111

钢，内壁堆焊层材质为321不锈钢。

1使用状况和检验结果

该容器使用中，釜内碳九混合物先升温至135

℃，随至升压到<2．4MPa，再逐步加入氢气反应后产

生硫化氢气体，通过逐步升温升压到工作温度和工

作压力，反应结束后，先降压到<2．4MPa，再降温

＠２０ｏ８年第３期　拿　室　科　学　２０ｏ８年６月出版　

不锈钢复合板焊接缺陷原因分析及解决方法　

郭新照　田治礼王文辉　（东营市技术学院、东营职业学院、胜利油田油建公司山东东营２５７０９１）　

摘要：不锈钢复合板在石油化工行业得到了广泛的应用，但在实际生产中，如果采用的工艺措施　不当，常会出现各种焊接缺陷。本文作者结合个人的生产实践经验，对这类４￣．ｚ－设备在焊　接时出现的各种缺陷的原因进行了分析，并提出了十分有效的解决方法。　关键词：不锈钢复合板；焊接缺陷；解决方法　

１．前言　焊接是制造业的重要组成部分，应用广泛，发　展迅速，在制造行业占有重要的地位。我国是世界　产钢、用钢大国，也是焊接大国。随着高新技术和　新工艺的不断出现，机械制造、安装、维修业也逐步　向精细方向发展，对焊接技术和材料的要求也越来　越高。其中不锈钢复合材料是一类常用的重要焊　接材料。　不锈钢复合板具备了不锈钢的耐腐蚀性和低　合金高强度的双重优点，同时还具备了价格较低的　优势，因此在石油化工行业中应用十分广泛，有许　多化工设备，如常压塔、催化装置、减压塔、分馏塔　等，常大量采用不锈钢复合板。由于这种钢材主要　由覆层不锈钢和基层低合金高强钢两种材料复合　而成的，因此在形成焊接接头过程时，除了能出现　焊接同种金属时可能出现的焊接缺陷外，还会出现　因这两种金属复合到一起后出现的焊接缺陷。如　裂纹、夹渣、未熔合等等。　本文分析了这类复合钢板的覆层和过渡层在　焊接时出现的各缺陷的原因，提出了防止出现这些　缺陷应采用的工艺措施。能有效地提高焊接质量，　大大提高了这类重要化工设备的使用安全性。　２．各种缺陷形成的原因　２．１．未熔合　这类钢板厚度大多在几至几十毫米之间，坡口　多采用如图１所示的形式。但由于是异种金属焊　接，在其过渡层部位，常会出现未熔合现象。　形成的原因是使用的焊接规范不正确。按照　工艺规程要求，焊接过渡层时应采用较小的焊接线　能量，在实际操作中，有些焊工由于经验不足，焊接　时使用的电流过小，焊速偏快，结果出现电弧在两　人　：　ｆ　粤　ｉ　

科技创新与应用ｌ　２０１４￣２期　工业技术　不锈钢复合板筒体出现裂纹的原因及防止措施　赵刚　（南京锅炉压力容器监督检验研究院，江苏南京２１００００）　摘要：复合板设备成型时有其自身特点，对焊接工艺和坡１２＇形式有特殊要求。在生产不锈钢复合板筒体的过程中经常会出现　裂纹等问题，直接影响到其质量。文章就针对这方面问题进行阐述，并提出相应的解决措施。　关键词：不锈钢复合板；坡口；过渡层；焊接　１概况　因为不锈钢复合板兼有不锈钢的耐蚀性和碳钢的价格及强度优　势，随着它的制造技术日渐成熟，在容器器制造中的应用日益广泛。某　容器制造厂，制作了几台主材为１６ＭｎＲ＋０ｃｒ１８　Ｎｉ９的不锈钢复合板，规　格有（２５＋３）ｍｍ，（２８＋３）ｍｍ的压力容器。在首台压力容器制造中筒节既　没有留型遒，也没预压的情况下，筒节纵缝全部焊完后，校圆时发现在　焊缝中及热影响区有裂纹出现，裂纹方向沿着焊缝，有的在复层，有的　在基层，有的甚至从基层裂到复层。为此技术人员分析原因，制定处理　措施。　２原因分析　筒节发生裂纹后，查看了原材料，基层、复层及复合板的化学成分，　机械性能都符合相关标准要求。由于裂纹出现在筒节校圆后的焊缝和　焊缝的热影响区，故从以下方面进行分析。　２．１　１６ＭｎＲ和ＯＣｒＩ　８Ｎｉ９是两种不同的材质，其化学成分、物理ｌ生　能及晶体组织存在很大差异，导致在焊接中容易出现以下问题。　２．１．１　１６ＭｎＲ和ＯＣｒｌ　８Ｎｉ９在焊接过程中稀释作用强烈，使过渡层、　复层焊缝中含碳量增多，增大了结晶裂纹倾向；焊接熔合区则可能出现　马氏体组织而导致硬度和脆眭增加；同时由于基层与复层的含铬量差别　较大，促使碳向复层迁移扩散，在其交界处的焊缝金属区域形成增碳层　和脱碳层，即在基层侧（１６ＭｎＲ）形成脱碳层，而在复层侧（０ＣｒＴ　８Ｎｉ９形　成增碳层，两侧性能相差悬殊，这一过渡层的存在往往使塑性性能局部　恶化，该过度层导致筒节在校圆承受压应力时容易出现裂纹。　２．１．２由于复层和基层材料的导热系数和线膨胀系数相差较大，不　锈钢的导热系数约为碳钢的１１３，线膨胀系数是碳钢的１．５倍，随着温度　的升高，膨胀的差值也相应地增加。因此复合板在焊接过程中，多次热　循环会使焊接接头内部产生很大的内应力。同时由于在焊接过程中，加　热和冷却的不均匀，使得沿基层厚度的方向上产生很大的残余应力，这　种残余应力在复层表面上形成拉伸应力，造成了复合钢板焊接后复层　表面易产生裂纹，特别是微裂纹较为明显。而这些微裂纹在筒节校圆过　程中则使裂纹扩展，形成更大的裂纹。　２．１．３焊缝热影响区处性能薄弱，筒节校圆是一种加压过程，在加压　过程中热影响区易产生裂纹。　２．２坡口形式及焊接工艺不合理　２．２．１坡口形式及相应的焊接工艺不合理。以板材厚度规格为（２８＋　３）ｍｍ为例，原来筒节的纵焊缝的坡口形式如图１所示。　

- 1 - 建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施

钢结构作为建筑工程中重要的材料之一，广泛应用于不同类型的建筑物中。然而，在钢结构的生产和施工过程中，焊接裂纹是一个常见的问题，会导致结构的强度和稳定性受到影响，甚至可能引发严重的事故。因此，了解钢结构焊接裂纹的产生机理，采取防止措施，对于保障钢结构的安全性和可靠性具有重要意义。

钢结构焊接裂纹的产生机理主要有以下几个方面：

1. 材料缺陷：焊接过程中，如果钢材本身就存在缺陷，比如孔洞、气孔、裂纹等，容易在焊接过程中扩大，形成焊接裂纹。

2. 焊接过程中的热应力：钢材在焊接过程中会受到热应力的影响，会产生变形和应力集中的问题。如果应力集中过于严重，就会导致焊接裂纹的产生。

3. 焊接参数不当：焊接参数的选择不当，比如电流、电压、焊接速度等不合理，容易导致焊接温度不均匀，从而引发焊接裂纹。

为了防止钢结构焊接裂纹的产生，可以采取以下措施：

1. 选择质量好的材料：在选材的过程中，应选择质量好的钢材，尽可能避免存在缺陷的材料被用于焊接。

2. 确定合理的焊接参数：在焊接过程中，应根据钢材的材质和焊接方式确定合理的焊接参数，保证焊接温度均匀，减少应力集中的问题。

3. 采用预热和后热处理技术：在焊接前进行预热，可以减少焊接过程中的热应力，从而避免焊接裂纹的产生。在焊接后进行后热处 - 2 - 理，可以降低残余应力，进一步保证结构的稳定性和安全性。

总之，了解钢结构焊接裂纹的产生机理，采取有效的防止措施，对于确保建筑物整体的安全性和可靠性具有重要意义。