304不銹鋼法蘭焊接裂紋分析及處理工藝

張有文

摘 要：在我們發(fā)電企業(yè)設(shè)備管道連接經(jīng)常用到不銹鋼管道和法蘭，在有的水系統(tǒng)或酸堿管道經(jīng)常用不銹鋼替代碳鋼，在焊接過程中，經(jīng)常碰到焊接接頭或法蘭經(jīng)常出現(xiàn)裂紋開裂現(xiàn)象，因此對于其裂紋和焊接的工作進(jìn)行分析探討是現(xiàn)階段研究工作中的一項重要內(nèi)容。本篇文章將對于不銹鋼裂紋的相關(guān)問題展開討論，分析其產(chǎn)生的真實原因，并對于具體的處理工藝提供一些合理的建議。

關(guān)鍵詞：304不銹鋼；焊縫；裂紋；晶間腐蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.016

0 引言

一般而言，304不銹鋼具有十分優(yōu)秀的可塑性以及耐蝕性，但是自身屈服強度相對比較差。由于內(nèi)部碳的含量十分稀少，因此有著比較好的焊接性，適合安裝工件的制造。然而，其自身熱系數(shù)相對較小，因此有著比較高的電阻率。實際焊接的工作中必須嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，以防燒損的問題出現(xiàn)。

1 問題簡述

本次實驗選取了內(nèi)冷水管道，其連接方式為法蘭連接的形式。內(nèi)冷水管以及法蘭的內(nèi)部材料全部都是304不銹鋼，且具體焊縫的位置設(shè)置了K形的坡口。

在進(jìn)行檢修時，發(fā)現(xiàn)內(nèi)冷水管的內(nèi)部的焊縫有一條明顯的裂紋。對其打磨之后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有大量焊渣殘留。具體沒有完成焊接的部分大概有16毫米，內(nèi)冷水管焊接的深度約為12毫米，而尾水管外部焊接的部分為16毫米。

在發(fā)現(xiàn)問題之后，機組人員擴大了檢查的范圍，隔離內(nèi)冷水系統(tǒng)，對內(nèi)部的焊縫進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其裂紋與之前的裂紋十分相似，具有一定的共性。同時，最明顯法蘭本身也有十分明顯的裂紋存在[1]。

初步選擇的處理方式是將法蘭進(jìn)行更換，對所有焊縫進(jìn)行打磨，并重新焊接。具體焊接的方法為氬弧焊，為了確保檢修的進(jìn)度不會出現(xiàn)拖延，因此對于層間的溫度沒有進(jìn)行控制。在完成焊接的工作之后，發(fā)現(xiàn)法蘭本體的裂紋逐漸加大[2]。

2 原因分析

（1）焊縫裂紋分析。利用光譜檢驗的方式對于法蘭和尾水管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的化學(xué)成分與304不銹鋼完全不一樣。

焊縫裂紋的產(chǎn)生主要原因是在實際焊接的過程中存在沒有完全焊透的情況，而且層道之間的焊渣也沒有進(jìn)行清理。由此能夠判斷，焊縫本身存在一定缺陷，從而導(dǎo)致焊縫表面有裂紋存在，其中根部沒有焊透的情況所造成的結(jié)果最為嚴(yán)重。此類缺陷通常為危害性的缺陷，在管道投入運行的過程中，沒有完全焊透的部位會有裂紋產(chǎn)生，從而導(dǎo)致裂開的情況出現(xiàn)。

（2）法蘭本體裂紋分析。在內(nèi)冷水管道內(nèi)部發(fā)現(xiàn)碳化物聚集，比起法蘭的晶粒，其個體相對比較小。

由此能夠發(fā)現(xiàn)，法蘭本體內(nèi)部有大量碳化物析出，因此其內(nèi)部的強度大幅度下降。而且晶體在實際固溶處理的過程中長時間停留于敏化溫度的范圍之內(nèi)，從而出現(xiàn)了腐蝕[3]。

（3）返修裂紋分析。在進(jìn)行返修的過程中由于層間溫度沒有得到有效控制，導(dǎo)致焊縫長時間停留于敏化溫度的區(qū)間，從而產(chǎn)生晶間腐蝕。內(nèi)冷水管內(nèi)部的粒度相對較大，但是沒有碳化物析出。然而法蘭卻有腐蝕的傾向，而且焊接的操作進(jìn)一步加劇了這個過程，從而導(dǎo)致法蘭裂開。

3 處理工藝

（1）法蘭替換。為了防止在進(jìn)行法蘭制造的過程中有晶間腐蝕的現(xiàn)象出現(xiàn)，因此往往會對于其具體制造過程進(jìn)行限定。通常會要求終緞的溫度必須超過860℃，同時需要提前對平臺以及實際操作的砧面進(jìn)行預(yù)熱。在鍛造的實際過程中，盡可能防止有滲碳的情況出現(xiàn)，同時還要防止火焰噴射到毛坯上面。因此便需要使鋼增碳，從而能夠有效增加鋼體對于晶間腐蝕作用的敏感性。鍛造結(jié)束之后必須快速進(jìn)行冷卻，特別是在敏化溫度的附近。同時，固溶處理工作的溫度通常需要達(dá)到1050℃到1200℃。為了避免內(nèi)部的晶粒擴大過快，固溶的溫度較低為宜，實際保溫的時間較短為宜。此外還要注意，固溶結(jié)束之后需要快速冷卻。

（2）焊接返修。焊接返修的工作通常會采用焊條進(jìn)行操作，以此能夠避免在實際焊接的過程中接頭會停留在敏化溫度上。采取較小的電流，并以快速焊接的方式，可以有效限制熱量的實際攝入，從而能夠?qū)τ诤缚p的實際寬度進(jìn)行控制。同時，還需要對于層間的溫度進(jìn)行控制，確保其低于140℃，條件允許的情況下可以采取背后通水的方式強行降溫，而殘留于層道之間的焊渣可以采取機械方法進(jìn)行清除。為了能夠確保焊接的質(zhì)量能夠符合相關(guān)要求，在實際操作的過程中可以對其進(jìn)行檢測。在全部焊接完成的24小時之后，對其進(jìn)行全面檢測，確保其沒有任何損傷存在，則可以判定其為合格[4]。

（3）結(jié)論。首先，將內(nèi)冷水管與法蘭進(jìn)行對比，從中可以發(fā)現(xiàn)法蘭的金相組織里面，晶界的內(nèi)部有碳化物聚集的情況，而且十分明顯。因此可以推斷其在一定程度上有腐蝕的傾向。

其次，焊縫出現(xiàn)裂開的原因主要是焊縫本身沒有完全焊透，在進(jìn)行焊接返修的實際操作中，如果對焊接線能量不進(jìn)行有效控制，同樣會造成裂開的情況出現(xiàn)。同時，還會使得晶間腐蝕的具體影響區(qū)域產(chǎn)生大面積破壞。所以，在進(jìn)行焊接返修的過程中，需要對于實際熱量度輸入以及層間保持的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保敏化溫度不會對焊縫造成影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，304不銹鋼是當(dāng)前生活中應(yīng)用率非常高的一種材料。因此需要分析其常見問題的具體原因，并采取方案進(jìn)行處理，從而將其進(jìn)一步改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙強，肖維寶，王大強等.304不銹鋼法蘭焊接裂紋分析及返修[J].焊接，2017（02）：54-57.

[2]張正法，陳培敦.鈦/304不銹鋼板爆炸焊接界面開裂原因分析[J].焊接技術(shù)，2016（10）：89-91.

[3]王影，謝國君，韓露，等.法蘭開裂原因分析[J].失效分析與預(yù)防，2016，11（06）：369-371.

[4]劉露，韓克甲.304不銹鋼鋼管焊接斷裂原因分析[J].熱處理技術(shù)與裝備，2016，37（04）：56-57.endprint