不鏽鋼壓力容器板的焊接特點
不鏽鋼壓力容器板的焊接特點
不鏽鋼是指在鋼中加入一定量的鉻元素後，其表麵形成致密鈍化膜，從而有了不容易生鏽的特性。而要達到這一目標，不鏽鋼中鉻含量就一定要大於12％。此外為提高不鏽鋼的鈍化性，往往還需要向不鏽鋼中加入可使不鏽鋼更易於鈍化的鎳、鉬等元素。通常所指的不鏽鋼實質(zhì)上就是不鏽鋼和耐酸鋼的合稱。不鏽鋼不一定能夠耐酸，但耐酸鋼一般都具有較好的不鏽性能。不鏽鋼按金相組織差異主要可分成奧氏體不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼等。
奧氏體不鏽鋼容器板的焊接特點
應用*廣泛的不鏽鋼要屬奧氏體不鏽鋼了，其中高鉻-鎳型*為常見。現(xiàn)在的奧氏體不鏽鋼大致可分為Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奧氏體不鏽鋼的焊接特點主要是四點。
1、首先是焊接熱裂紋。由於奧氏體不鏽鋼的熱傳導率小，線膨脹係數(shù)大，所以在焊接工序進行時，焊接接頭部位的高溫停留時間較長，焊縫容易形成粗大的柱狀晶組織，在凝固結(jié)晶過程中，如果硫、磷、錫、銻、鈮等雜質(zhì)元素的含量較高，就會在晶間形成低熔點共晶，在焊接接頭承受較高的拉應力時，也容易在焊縫中產(chǎn)生凝固裂紋，進而在熱影響區(qū)形成液化裂紋，這屬於焊接熱裂紋。而避免熱裂紋*有效的途徑就是降低奧氏體不鏽鋼及焊材中易產(chǎn)生低熔點共晶的雜質(zhì)元素，另外要使鉻鎳奧氏體不鏽鋼中含有4％~12％的鐵素體組織。
2、其次是晶間腐蝕。根據(jù)貧鉻理論，如果在不鏽鋼晶間上析出碳化鉻，就會造成晶界貧鉻，這是形成晶間腐蝕的主要原因。所以避免晶間腐蝕的主要措施是選擇超低碳焊材或含有鈮、鈦等穩(wěn)定化元素的焊材。
3、應力腐蝕開裂。一般這種情況的表現(xiàn)是脆性破壞，並且破壞發(fā)生的過程時間也比較短，所以危害嚴重。導致奧氏體不鏽鋼產(chǎn)生應力腐蝕開裂的主要原因是焊接殘餘應力，即焊接接頭的組織變化或應力集中存在，另外局部腐蝕介質(zhì)濃縮也是會促使產(chǎn)生應力腐蝕開裂的原因。
4、焊接接頭的σ相脆化。σ相是一種脆硬的金屬間化合物，主要析集於柱狀晶的晶界。γ相和δ相都可發(fā)生σ相轉(zhuǎn)變。比如對於Cr25Ni20型焊縫在800℃~900℃加熱時，就會發(fā)生強烈的γ→δ轉(zhuǎn)變。對於鉻鎳型奧氏體不鏽鋼，特彆是鉻鎳鉬型不鏽鋼，易發(fā)生δ→σ相轉(zhuǎn)變，這主要是由於鉻、鉬元素具有明顯的σ化作用，當焊縫中δ鐵素體含量超過12％時，δ→σ的轉(zhuǎn)變非常顯著，造成焊縫金屬的明顯的脆化，這也就是為什麼熱壁加氫反應器內(nèi)壁堆焊層將δ鐵素體含量控製在3％~10％的原因。
鐵素體不鏽鋼容器板的焊接特點
鐵素體不鏽鋼有普通鐵素體不鏽鋼和超純鐵素體不鏽鋼兩大種類，其中普通鐵素體不鏽鋼有Cr12~Cr14型，如00Cr12、0Cr13Al；Cr16~Cr18型，如1Cr17Mo；Cr25~30型。由於普通鐵索體不鏽鋼中的碳、氮含量較高，因此進行加工成形和焊接相對較為困難，耐腐蝕性能也難有效保障，所以應用受限。而在超純鐵素體不鏽鋼中則嚴格控製了碳和氮元素的總量，通常控製在0.035％~0.045％、0.030％、0.010％~0.015％三個層次，另外還加入了必要的合金元素來提高不鏽鋼的耐腐蝕性和綜合性能。和普通鐵素體不鏽鋼相比，超純高鉻鐵素體不鏽鋼的耐均勻腐蝕、點蝕及應力腐蝕性能都非常好，更多的應用在了石化設備中。鐵素體不鏽鋼的焊接特點主要有以下幾點。
1、在焊接高溫作用下，加熱溫度達到1000℃以上的熱影響區(qū)尤其在近縫區(qū)的晶粒會急劇長大，焊後即使快速冷卻，也無法避免因晶粒粗大化引起的韌性急劇下降及較高的晶間腐蝕傾向。
2、鐵素體不鏽鋼自身就含有較高的鉻元素，另外有害元素碳、氮、氧等也較多，脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，缺口敏感性較強。所以在焊後脆化現(xiàn)象比較嚴重。
3、在400℃~600℃長時間加熱緩冷時，容易出現(xiàn)475℃脆化，嚴重降低常溫韌性。在550℃~820℃長時間加熱後，則容易從鐵素體中析出σ相，也明顯降低其塑、韌性。
馬氏體不鏽鋼容器板的焊接特點
馬氏體不鏽鋼主要有Cr13型馬氏體不鏽鋼、低碳馬氏體不鏽鋼和超級馬氏體不鏽鋼三種。Cr13型有著一般抗腐蝕性能，從Cr12為基的馬氏體不鏽鋼，因加入鎳、鉬、鎢、釩等合金元素，除有著一定的耐腐蝕性能，還具有較強的高溫強度和抗高溫氧化性能。
馬氏體不鏽鋼的焊接特點主要是Cr13型馬氏體不鏽鋼焊縫和熱影響區(qū)的淬硬傾向特彆大，焊接接頭在空冷條件下便可得到硬脆的馬氏體，在焊接拘束應力和擴散氫的作用下，非常容易出現(xiàn)焊接冷裂紋。當冷卻速度較小時，近縫區(qū)及焊縫金屬會形成粗大鐵素體及沿晶析出碳化物，使接頭的塑、韌性顯著降低。
另外低碳及超級馬氏體不鏽鋼的焊縫和熱影響區(qū)冷卻後，雖然全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體，但也不會出現(xiàn)明顯的淬硬現(xiàn)象，其焊接性能也是非常好的。
