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压力容器用不锈钢及其焊接特性

2020-08-28 09:53:31

一般来说,不锈钢实际上是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢不一定是耐酸的,耐酸钢通常具有良好的防锈性。不锈钢根据其钢结构可分为四类,即奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢,马氏体不锈钢,奥氏体-铁素体双相不锈钢。

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1、奥氏体不锈钢及其焊接特性

(1)奥氏体不锈钢由于热导率低,线膨胀系数大而导致焊接热裂纹,因此在焊接过程中,焊接接头的高温滞留时间较长,容易形成粗大的柱状晶体结构,这是在凝固和结晶过程中。如果杂质元素(例如硫,磷,锡,锑和铌)的含量高,则在晶体之间会形成低熔点的低共熔物。当焊接接头承受高拉伸应力时,容易在焊缝中形成凝固裂纹。在热影响区中形成液化裂纹,它们都是焊接热裂纹。

(2)晶间腐蚀根据铬的耗竭理论,碳化铬在晶间析出,导致晶界处的铬耗竭是晶间腐蚀的主要原因。

(3)应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏,破坏过程时间短,破坏严重。奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要原因是焊接残余应力。

(4)焊接接头的σ相脆化σ相是一种脆而硬的金属间化合物,主要沉淀在柱状晶体的晶界中。 γ相和δ相均可经历σ相变。对于铬-镍奥氏体不锈钢,特别是铬-镍-钼不锈钢,容易发生δ→σ相变。这主要是由于铬和钼元素具有明显的σ化作用。当焊缝中的δ铁素体含量超过12%时,δ→σ的过渡非常明显,导致焊缝金属明显变脆。这就是为什么热壁加氢反应器内壁的堆焊层将δ铁素体含量控制在3%〜10%的原因。

2、铁素体不锈钢及其焊接特性

(1)在焊接高温的作用下,加热温度超过1000℃的热影响区,特别是近接区的晶粒会急剧长大。即使焊接后迅速冷却,也不能避免由于晶粒粗大而导致的韧性急剧下降。晶间腐蚀的趋势更高。

(2)铁素体钢本身含铬量高,碳,氮,氧等有害元素更多,脆性转变温度高,缺口敏感性强。因此,焊接后的脆化现象更加严重。

(3)在400℃〜600℃长时间加热和缓慢冷却时,会发生475℃脆化,严重降低了室温下的韧性。在550℃〜820℃下长时间加热后,σ相容易从铁素体中析出,其可塑性和韧性也显着降低。

3、马氏体不锈钢及其焊接特性

Cr13马氏体不锈钢焊缝和热影响区的硬化趋势特别高。在空冷条件下,焊接接头可以获得硬而脆的马氏体。在焊接约束应力和氢扩散的影响下,焊接容易发生。冷裂纹。当冷却速率低时,近接头区域和焊缝金属将形成粗大的铁素体,并沿晶体析出碳化物,这将大大降低接头的可塑性和韧性。

冷却后,低碳和马氏体不锈钢的焊缝和热影响区均转变为低碳马氏体,但没有明显的硬化现象,具有良好的焊接性能。


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