不銹鋼離心泵閥設備的補焊措
作者：離心泵 來源：不銹鋼泵 發布時間：2021-10-21
一、不銹鋼的特性
不銹鋼包括耐大氣污染的不銹鋼和耐酸鋼。按主要組織狀態分為馬氏體、鐵素體、奧氏體三大類，其中以奧氏體不銹鋼應用廣泛，占到總量的70%～80%。在化工廠常用的不銹鋼設備中，普遍采用的也是奧氏體不銹鋼（以下不銹鋼均指奧氏體不銹鋼）。以ICrl8Ni9Ti為例，其屬于18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼。具有良好的耐腐蝕、耐熱性能，使用溫度可達600～700℃，高抗氧化性700～900℃，塑性良好，但加工硬化敏感，切削性能很差。
二、不銹鋼腐蝕類型分析
奧氏體不銹鋼焊接發生的主要質量問題是晶間腐蝕和應力腐蝕破裂，也可不同程度出現腐蝕疲勞、焊縫腐蝕、點蝕和氫脆。在大多數情況下，不銹鋼發生腐蝕是多種腐蝕類型并存共同作用的結果。
1．晶間腐蝕奧氏體不銹鋼在450～850℃時，易出現晶粒析出，發生晶間腐蝕，這種腐蝕將造成材料機械性能顯著降低，由于晶間腐蝕不易出現，常造成設備突然破壞，所以危害很大。作為材料使用單位，防止晶間腐蝕的有效方法就是降低其含碳量，而降低碳含量，可將材料加熱到1100℃進行固溶處理，同時能使材料提高耐蝕性，并使其軟化。
2．應力腐蝕破裂
金屬材料在拉應力和化學腐蝕共同作用下發生的斷裂破壞，裂紋較小，有時只有一條，通常有分枝。應力的來源有外加的應力（設備操作運行時的工作應力、熱應力），有殘余的應力（焊接、冷加工及設備安裝時的固定殘余應力），還有腐蝕產物應力。對于應力腐蝕破裂來說，焊接和加工所殘留的應力是重要的。材料表面狀況對應力腐蝕破裂也有影響，焊縫增厚（重復補焊）或焊接飛濺物等也往往成為應力腐蝕破裂的間接原因，所以應將其打磨掉，越平滑越好。
3．點蝕
點蝕集中在金屬表面個別小區域上的深度較大的腐蝕，大多數情況下，點蝕比較小，冷加工會增加點蝕的傾向。
4．氫脆
溶液中的氫離子在裂紋的陰極區還原成氫，并在應力的作用下，擴散進入金屬內部，使該處金屬脆化，裂紋易于擴展，隨著氫的不斷產生并擴散到裂紋尖端，裂紋就持續向前發展。
5．腐蝕疲勞
腐蝕疲勞是由于腐蝕介質的作用，金屬材料耐疲勞能力的下降，其斷面特征是大面積上有腐蝕產物，小面積上粗糙。腐蝕疲勞可以有多條裂紋，裂紋通常發源于一個深點蝕區。
6．焊縫腐蝕
焊縫腐蝕分為熱影響區腐蝕和刃狀（刀口）腐蝕。在不銹鋼焊接件焊縫兩旁的熱影響區發生的腐蝕，造成這種腐蝕的原因是由于焊接過程中正好處在敏感的溫度范圍（450～850℃），從而產生晶間腐蝕。
刃狀（刀口）腐蝕特點是緊靠焊縫熔合線很窄區域內金屬的優先腐蝕，而熱影響區腐蝕則是切割或焊接過程中不熔化的基本金屬區在熱作用下的腐蝕，它的部位離焊縫尚有一段距離。一般不銹鋼焊縫的耐蝕性能比母材差。
三、焊接工藝措施 從不銹鋼腐蝕類型分析可知，不銹鋼腐蝕除對溫度較敏感外（晶間腐蝕、焊縫腐蝕），應力腐蝕破裂是十分重要的原因。因此，不銹鋼的焊接必須采取合理的焊接順序和方向等工藝措施，來消除和減少殘余應力及腐蝕。
焊接長焊縫或大型結構件時，焊接順序應從中間向兩端或四周，以分散應力。焊接平面上帶有交叉焊縫的接頭，焊接順序應保證交叉部位不易產生缺陷和過大的應力。焊接拼板時，應先焊錯開的短焊縫，然后再焊直通的長焊縫。
先焊收縮量大的焊縫，因先焊的焊縫收縮時，受阻力小，相應應力也小，如在結構上同時有對接焊縫和角焊縫時，應先焊對接焊縫，后焊角焊縫。采用較小的焊接能量，可以減小焊接加熱區的熱壓縮塑性變形，從而降低應力。
用手錘均勻地錘擊焊縫及周邊，使之延展，從而降低內應力。采取反變形法，在焊接封閉圓環焊縫或其他剛性較大、自由度較小的焊縫時，可采取反變形法以增加焊縫的自由度，從而降低應力。焊縫應盡量避免在大應力和應力集中的位置，還應盡量避開機構加工表面，焊縫密集或交叉會造成金屬過熱，加大熱影響區，使組織惡化，因此，兩條焊縫的間距一般≥l00mm。
四、焊接前的準備 如果是對在線設備的補充焊接（補焊），要用清水將設備泄漏處清洗干凈，特別要注意對腐蝕介質的清洗。補焊前要將泄漏處焊縫（堆積的焊瘤）用工具去除并修磨平滑。
對于容器缺陷補焊時，補焊長度≥l00mm，采用增強板補焊（打疤子）的尺寸應＞100mm×100mm。如果是多條焊縫交叉處補焊時，增強板（疤子）尺寸應適當放大，避開在焊縫交叉處焊接。
對于已產生裂紋、材料脆性大等缺陷補焊前，應用手錘輕輕錘擊裂紋區，便于消除殘余應力及時發現裂紋發展的趨勢，然后在裂紋長度方向（包括裂紋分枝）各端點以外10～50mm處鉆直徑5～8mm的止裂孔，其深度與坡口打磨深度相同。
補焊前，根據材料情況（焊縫）打坡口。對設備缺陷表面應先用丙酮、酒精清洗除污，特殊情況（如高濃度堿）也可將鹽酸配制成5％～15％的酸性溶液進行清洗，然后用大量清水進行清洗。需要注意的是奧氏體不銹鋼對酸洗較敏感，易形成點蝕，因此，應慎用酸洗。
五、焊條及焊機的選擇 焊條的選擇。不銹鋼焊接時，因受到重復加熱，會析出碳化物，使耐蝕性能和機械性能降低，因此，焊接時應根據工件化學成分、介質種類和工作溫度等合理選用焊條，對于18－8型鉻鎳不銹鋼，工作溫度低于300℃，一般的結構焊接，可選用A102焊條。而對于出現各種缺陷后的補焊，則可選用抗裂耐蝕性能較好的A122焊條。為防止焊接時產生氣孔，焊條需烘干，對于欽鈣型焊條，使用150℃溫度，烘1～2h。
焊機的選擇。因交流焊接熔深較淺，焊條易發紅，所以，盡可能采用直流焊機反接。
六、焊接工藝 目前在焊接奧氏體不銹鋼時，常用的是手工電弧焊和氫弧焊，補焊一般采用手弧焊，在此，只介紹手弧焊的焊接工藝。
1.焊前預熱
焊前預熱可使焊縫及熱影響區金屬溫差減小，還可減緩焊后冷卻速度，從而減小焊接應力，一般預熱溫度控制在250～425℃。
2.焊接過程
鉻鎳奧氏體不銹鋼的可焊性較好，為了防止焊接接頭在危險溫度范圍內（450～850℃）停留時間過長而產生晶間腐蝕，并防止接頭過熱而產生熱裂紋，焊接時應采用快速焊和窄焊道。焊接過程中，不得在焊件上隨便引弧，地線與焊件（工件）應緊密接觸，以免操作焊件表面，影響腐蝕性能。焊條好不作橫向擺動，一次焊成的焊縫不宜超過焊條走絲的3倍，運條要穩，電弧不宜太長，收弧時填滿弧坑。
焊接電流應比焊低碳鋼時低20％左右，一般按焊條走絲的25～35倍計算。
多層焊接時，每焊完一層須徹底清除熔渣，并對焊縫仔細檢查，確無缺陷，并等到前尾焊縫冷卻后（<60℃）再焊下一層，與腐蝕介質接觸的焊縫應盡量后焊接。為防止由于過熱而產生晶間腐蝕，焊接完后，可采取強制冷卻措施，如水冷等。一般情況下，在空氣中自然冷卻也是可以的。
3．焊后熱處理
結構焊接或缺陷補焊是否需要焊后熱處理，應根據材料特性、焊接條件、工件結構、使用條件及圖樣要求等綜合考慮。一般熱處理步驟：加熱＞850℃，空冷，基本不會發生應力腐蝕破裂；加熱到1100℃，水冷，進行固溶處理，保溫時間按1～2min/mm計算，可以提高抗晶間腐蝕能力；加熱到850～900℃，保溫4～6h，空冷，穩定化處理，可以提高使用穩定性能。 經補焊及熱處理后的焊縫，應稍打磨一下補焊部位，使其表面光潔。
