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  對304H不銹鋼管采用埋弧焊(han)的焊(han)接方法(fa)進行了工藝試驗，分(fen)析了304H耐熱奧氏體(ti)不銹鋼管(guan)埋弧焊的(de)特點，提出(chu)了合理的(de)埋弧焊焊接(jie)(jie)工藝，檢(jian)驗焊縫質(zhi)量，分析焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)顯微組織(zhi)，測(ce)試其力學性(xing)能。結(jie)果表明：焊接(jie)(jie)工藝參數合理，在(zai)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)未發現任何焊接(jie)(jie)缺(que)陷(xian)，焊縫質(zhi)量良好；焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)強度、塑性(xing)均可達(da)到(dao)與(yu)母材相當(dang)的(de)水(shui)平。304H耐熱奧氏體(ti)不銹鋼(gang)管采用此工藝方法焊接，完全可以獲得(de)優良的焊接接頭。

  2004年，某廠(chang)承接了大(da)慶石油化工總(zong)廠(chang)苯乙烯裝(zhuang)置擴能改(gai)造項目(mu)的(de)核心設備SMART反應器的(de)制(zhi)造任(ren)務，該反應器為立式結構，總高度10 284 mm，總重量127.8 t，材質為304H，規格DN4100 mm×22/30/42mm。這臺設備(bei)屬高溫設備(bei)，設計溫度為(wei)650℃，所使用的材(cai)料304H為(wei)耐熱(re)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼，該(gai)種不銹(xiu)鋼具有良好的高溫力學(xue)性能(neng)和抗高溫蠕變性能(neng)，在苯乙烯裝置(zhi)反應器中(zhong)(zhong)大(da)量采(cai)用。文中(zhong)(zhong)通過焊接(jie)(jie)工藝(yi)試驗，研究了焊縫的力學(xue)性能(neng)、顯微組(zu)織和焊接(jie)(jie)工藝(yi)參數，最(zui)終取得了良好的焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，為(wei)今后承攬304H材質壓力容器的制造任(ren)務提供(gong)了技術(shu)支持。

1  SMART反應器制造技術要求

    設(she)備(bei)主體(ti)材料為(wei)304H，材料(liao)符合ASME-SA240標準(zhun)，材料為固溶狀態交貨。按圖樣要求對鋼板的(de)化學成分(fen)、力學性能、鋼板晶粒(li)度進行復驗。

    反應器的(de)A、B類(lei)焊縫進行100%射(she)線檢測，符合JB4730-94<壓力容(rong)器無損檢測>規(gui)定的Ⅱ級合格(ge)，100% PT檢查，I級合(he)格。

2焊(han)接工藝試驗

2.1母材復驗

    304H材料的化學成(cheng)分和力學性能復驗結果(guo)見表l和表(biao)2。

2.2焊(han)材選擇(ze)

    焊接(jie)材料選用哈爾濱(bin)焊接(jie)研究所威爾焊接(jie)有限責任公司生產的44.0 mm的ER308H焊(han)絲、10-60目(mu)SJ601焊(han)劑；焊(han)絲(si)、焊(han)劑的化(hua)學成分見(jian)表3和表4。

2.3焊接方法及焊前(qian)清理

    采(cai)用埋弧焊方法，試(shi)板(ban)(750 mm×150 mm×42mm．2件)加工(gong)不對(dui)稱X形坡口，坡口形式(shi)如圖(tu)1所示．焊接(jie)參(can)數見(jian)表5。

    由于304H耐熱奧氏體不銹(xiu)鋼管中C、S、P等(deng)雜質含(han)量很低，焊前必(bi)須防止焊接過(guo)程中C、S、P等(deng)雜質進入焊縫(feng)，而影響其力學性(xing)能，所以(yi)焊前(qian)坡口及其兩側各(ge)50mm范(fan)圍內(nei)先用電動不銹鋼絲刷除(chu)去表面(mian)雜(za)質(zhi)，露出金屬光(guang)澤，然后(hou)再用丙酮(tong)擦(ca)洗，除(chu)去油脂，并涂白堊粉，以防止焊接(jie)飛(fei)濺。

2.4焊接操作要(yao)點

    (1)焊接前(qian)，對焊絲表(biao)面進(jin)行(xing)除油；焊劑嚴格按照焊材使用說明書(shu)進(jin)行(xing)烘干。

    (2)焊(han)(han)接時，盡(jin)量選用(yong)小的(de)熱輸入(ru)，在保證焊(han)(han)接質量的(de)前提下(xia)，采(cai)用(yong)小規(gui)范焊(han)(han)接參(can)數，盡(jin)量采(cai)用(yong)多層(ceng)多道(dao)焊(han)(han)，每焊(han)(han)完(wan)一道(dao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)后，要等焊(han)(han)縫(feng)(feng)冷(leng)(leng)卻后再進行(xing)(xing)下(xia)道(dao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)焊(han)(han)接工作。焊(han)(han)接時，在施焊(han)(han)的(de)另(ling)一面(mian)采(cai)取通風強制冷(leng)(leng)卻的(de)方(fang)式對焊(han)(han)縫(feng)(feng)進行(xing)(xing)冷(leng)(leng)卻，嚴(yan)格(ge)控制層(ceng)間(jian)溫度不大于100℃。

    (3)選擇合(he)理的(de)焊(han)接(jie)順序(xu)，正(zheng)面焊(han)完幾層后，再進行(xing)(xing)背(bei)面的(de)焊(han)接(jie)，以減小由于焊(han)接(jie)所引起的(de)變(bian)形。對(dui)于與(yu)介質接(jie)觸的(de)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)，要最后進行(xing)(xing)焊(han)接(jie)，以減小焊(han)縫(feng)(feng)(feng)由于反復(fu)受熱而破(po)壞不銹鋼管焊(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)耐腐蝕(shi)性能和焊(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)晶粒度(du)。

    (4)采用碳弧氣刨(bao)時(shi)，要用砂(sha)輪徹底(di)打磨(mo)干凈，防止由于滲(shen)碳引(yin)起(qi)熱裂紋(wen)。

    (5)在焊接過程中(zhong)途(tu)停弧(hu)(hu)、最終(zhong)結束(shu)時，要(yao)盡(jin)量填滿弧(hu)(hu)坑，以防止(zhi)在弧(hu)(hu)坑處產生凝同裂紋。

    (6)對焊(han)(han)接接頭的焊(han)(han)接質量(liang)進行外觀(guan)和內部檢查(cha)，按JB4708-2000制取(qu)試樣，對力學性能、硬度、晶粒度和金(jin)相組織進行測(ce)試。

3試(shi)驗結果與討(tao)論

3.1焊接質(zhi)量(liang)檢驗(yan)

    對焊接接頭外表(biao)面觀察，焊縫呈銀白(bai)色(se)和淡黃色(se)的(de)(de)金(jin)屬(shu)光澤，屬(shu)于良好的(de)(de)保護等級。經宏觀檢查(cha)和X射線無損探傷證明(ming)，焊(han)(han)(han)縫截面(mian)豐滿，余高合(he)理，未(wei)發現氣孔、未(wei)熔合(he)及未(wei)焊(han)(han)(han)透等缺(que)陷(xian)。焊(han)(han)(han)前無須預(yu)熱，焊(han)(han)(han)后未(wei)發現焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱裂紋(wen)，表(biao)明(ming)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)質量合(he)格。

3.2焊接接頭的力學性(xing)能

    埋弧(hu)自動焊(han)的(de)(de)特點是熱(re)輸(shu)入量(liang)高(gao)，熔(rong)池尺寸較大(da)，冷(leng)卻速度(du)和凝(ning)周速度(du)較慢，加(jia)劇了合(he)金元素的(de)(de)偏析，促使形(xing)成粗大(da)的(de)(de)初次結晶(jing)，得到(dao)的(de)(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)塑性韌性較低，焊(han)縫(feng)(feng)金屬和近縫(feng)(feng)區熱(re)裂(lie)紋敏感(gan)性提高(gao)。奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼管焊(han)縫(feng)(feng)是否會產(chan)生裂(lie)紋主(zhu)要取決于雜(za)質的(de)(de)含(han)量(liang)，焊(han)縫(feng)(feng)金屬中(zhong)硅、硫、磷含(han)量(liang)如超(chao)標是十分有害的(de)(de)，錳在很大(da)程(cheng)度(du)上(shang)提高(gao)了焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)抗(kang)裂(lie)性。此次焊(han)接(jie)工藝試驗測試的(de)(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)試樣的(de)(de)力學性能(neng)、硬度(du)、晶(jing)粒度(du)如表6所示。從表中可以看(kan)出，304H鋼采用(yong)埋弧焊(han)(han)所獲得的(de)焊(han)(han)接接頭(tou)具有優良的(de)綜合性能。

3.3接(jie)頭的(de)顯(xian)微組織

    304H不銹鋼(gang)管埋弧焊對接接頭的顯微(wei)組織如圖2和圖3所示(shi)。可見，焊縫組織為(wei)枝晶狀(zhuang)奧氏體(ti)+鐵素體(ti)（圖(tu)2），熱影(ying)響區組織為奧(ao)氏體（圖3）。

    焊縫(feng)中(zhong)相的(de)(de)有利作用(yong)：一方面，鐵素(su)體散布在奧氏體晶(jing)(jing)粒的(de)(de)晶(jing)(jing)界，可(ke)打亂單一奧氏體柱狀(zhuang)晶(jing)(jing)的(de)(de)方向性，有阻隔晶(jing)(jing)界通道(dao)并延伸總通道(dao)長(chang)度(du)的(de)(de)作用(yong)，對減少晶(jing)(jing)間腐蝕是有效的(de)(de)；另一方面，由于鐵素(su)體的(de)(de)存(cun)在，大(da)大(da)提高了焊縫(feng)抗凝固裂(lie)紋的(de)(de)性能。

4結  論

    (1)304H不(bu)銹鋼管采用埋弧焊，選用合(he)理的焊接(jie)材料、坡口形狀尺寸及焊接(jie)工藝參數(shu)，焊縫成(cheng)形美觀，焊接(jie)質量優良。

    (2)焊接(jie)接(jie)頭(tou)強度、塑(su)性(xing)、韌性(xing)均可達到與母(mu)材相當的(de)水(shui)平，焊接(jie)接(jie)頭(tou)具有優良的(de)綜合力學性(xing)能(neng)。