奧氏體不銹鋼壓力容器的制造特點分析

常曉曦

（大慶油田工程建設公司石油石化設備廠，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

因為奧氏體不繡鋼采用面A立方晶格金屬，一般沒有韌脆改變溫度，屈強比率較低，沖壓特性較高，在-196°C 極低溫度下，仍然擁有較好的低溫初塑特性。而且還擁有優秀的綜合表現，由于本身較好的抗腐蝕特性、焊接特性、塑型特性，被廣泛使用在核電設施、鍋爐、壓力器具等產品的生產工藝中。和平時的碳素鋼材、低合金壓力器具相比，奧氏體不銹鋼壓力容器在生產當中擁有自己的特征，生產企業需要了解這些特征，理解特征出現的原因，才能較好的作出相應策略。

1 奧氏體不銹鋼壓力容器的制造特點

1.1 易受污染

奧氏體不銹鋼擁有較好的抗腐蝕特性，和本身的鉻元素含量有一定的關系：當鉻品質數值位于10.5%～12%之間的時候，合金外層會形成一層緊密的、起到防護作用的鈍化膜4；一旦這層膜受到損壞同時部分區域鉻元素含量較低，本身不能修復的時候，產品的抗腐蝕特性就會下降甚至消失。如果奧氏體不銹鋼和鐵物質接觸，鈍化膜會受到強大氯離子的影響作用很容易損壞，氯離子會在產品表面產生很多細小的腐蝕坑洞，這些較小的坑洞會進一步加快奧氏體不銹鋼抗腐蝕特性的喪失[1]。另外和碳素鋼或較低合金鋼直接接觸，暴露在空氣當中生銹出現的鐵離子也會讓奧氏體不銹鋼發生電偶侵蝕等情況。

1.2 易出現熱裂紋缺陷和應力腐蝕、晶間腐蝕傾向

奧氏體不銹鋼的熱量物理特征是：導熱數值較小、線膨脹數值較大，它的導熱量數值大概是碳素鋼的三成多，線膨脹數值大概是碳素鋼的1.4倍多；這些熱量物理特征都導致焊接難度加大，最終的結果是出現焊接縫隙收縮形狀變化大，焊接應力較大等問題。隨之出現應力侵蝕、晶間侵蝕趨向等問題。超出溶解數值的碳原子會讓晶界擴張，并且和鉻組合成一些碳化物質，比如Cr23C6，并且在晶界中沉積。而晶顆粒內部的鉻擴散很是緩慢，不能及時彌補晶界，導致依賴晶界的晶粒表面出現“鉻缺失”情況，讓晶界金屬鈍化大幅變慢，從而削弱晶界的抗腐蝕特性。

1.3 縱縫、環縫易出現咬邊和余高超標缺陷

和氬弧焊接、等離子焊接技術相比，埋弧焊接的熱量輸入較多，很容易導致電流數量太大、電弧長度太長，焊接條角度錯誤，運條方式不合適等；使用埋弧焊接技術對奧氏體不銹鋼壓力器具進行縱縫焊接和環縫焊接的使用，很容易導致焊縫隙咬邊和焊縫隙余高超出標準缺陷。咬邊不但會弱化焊管和接頭強度，而且會因為應力聚集很容易出現裂紋。焊縫的寬度數值不一樣，除了會引起焊縫不夠精致之外，還會影響焊縫和母材料的融合強度；焊縫余高數值太大，導致應力聚集，而焊接縫比母材料低，不能獲得充足的接頭強度；錯邊和形狀改變太大，會讓傳送力扭曲，集中出現應力，導致強度變弱[2]。

2 奧氏體不銹鋼壓力容器的制造的預防措施

2.1 污染方面的預防措施

2.1.1 制造適宜的環境

如果奧氏體不銹鋼生產的時候受到較大污染，容器制作完成之后通過酸洗鈍化處置很難通過藍點方法的檢驗，容器使用之后受到腐蝕物質影響，有可能會出現部分受侵蝕或者應力侵蝕，后果非常嚴重。為了避免受到鐵離子和其他有害物質的污染，需要保證生產環境干凈干燥，同時嚴格控制灰塵數量，目前有一些工廠使用水磨石頭地面，不僅很容易清理保養，價格也較為合適。

2.1.2 設置專門存放場地

應該建立封閉式倉庫存放奧氏體不銹鋼板材、管材，封頭、部件、半成品和產成品，而且還需確保倉庫內沒有鐵銹、碳素鋼、低合金鋼材。

2.1.3 避免材料損傷

需要特別關注原料外表品質，避免直接擦傷和碰撞，嚴密保護表層的保護薄膜，對表層的部分劃傷、刻槽、輕微裂紋等損傷，必須進行打磨修復。打磨修復的深度數值不能超過鋼板厚度的負偏差數值。不然需要在實際焊接或熱量切割之前，在可能受到飛濺物品損傷的奧氏體不銹鋼表層噴上或者涂抹防止飛濺的溶劑涂層。

2.2 預防熱裂紋缺陷和應力腐蝕、晶間腐蝕方面的措施

2.2.1 選擇合適焊接工藝

奧氏體不銹鋼壓力器具焊接一般都使用氬弧焊接、埋弧焊接和小孔洞等離子弧焊接。在焊接筒節卷制之后進行縱縫隙和環縫隙焊接的時候，如果條件滿足，最好是使用擁有熱輸入量較小、焊接應力量較小、焊接形狀改變較小、高品質高效率等很多優勢的小孔洞等離子弧焊接方法。同時對于沒有能力進行內部焊接，而且沒有辦法進行內部氣體防護的最后一次封閉環形縫焊接，一般使用擁有永久特性襯環的單獨面手工氬弧焊接技術。

2.2.2 選擇合適的焊材

對于有改變鐵素物體含量需求的低溫奧氏體不銹鋼壓力器具（比如空氣分離設施當中的精餾塔），應該使用碳元素含量非常低而且鉻和鎳含量可以確保焊接縫金屬材料是奧氏體的不銹鋼焊接材料。

2.2.3 進行合理的焊接順序

對于厚板的多重焊接頭，應該使用合理的焊接次序：（1）先進行內坡口組合、點固焊接、內部坡口1到2道填充焊接；（2）然后進行外部坡口清根、外部坡口多道填充焊接和蓋面焊接；（3）最后一步是內部坡口剩下的填充焊接和蓋面焊接。

2.2.4 通過壓縮空氣冷卻，控制層間溫度

每一個焊道焊接完成之后，最好使用壓縮氣體強行冷卻，并且讓各層之間的溫度小于100度，有助于減少焊接縫和熱量影響區域在敏化溫度區域之間的留存時間，避免出現擁有晶間侵蝕趨勢的缺乏鉻元素區域。

2.3 預防咬邊和余高超標方面的措施

咬邊的處置方式需要使用正確的焊接電流數值和運條速度，并且科學選擇運條角度數值和電弧長度數值，在實際焊接當中，讓軌道盡量趨向平行。

焊接縫余高超出標準的防止方法是嚴格依據通過評定合適的焊接技術指導書進行，需要特別注意三個數值，分別是焊接電流數值、電弧電壓數值和焊接速度，同時還需要注意焊絲露出長度、焊接部件傾斜程度和焊接溶劑堆放高度。強化開坡口子角度控制，焊接的時候應該確保線熱量在合理范圍之內。注意筒體回圓的品質控制，降低不圓程度。強化對組合品質的操控，特別控制錯邊數量和組裝縫隙。另外工作人員還需加強觀察記錄焊接流程，及時歸納焊接數值對焊接縫余高的影響。

3 結語

壓力器具是一種存在較大危險隱患的特殊設備。從事奧氏體不銹鋼壓力容器生產的企業，應該了解這種容器的生產特性，使用正確可行的解決方法，確保容器的生產品質和使用安全，特別是在原料存放和生產的各個環節當中，應該盡量保護奧氏體不銹鋼不受外界污染；在焊接過程中，應該使用最合適而且評判合適的焊接技術對奧氏體不銹鋼焊接不足進行控制；在裝配當中，應該減少幾何大小誤差，避免粗暴組裝。