分析alloy20鐵鎳基合金焊接

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.comAlloy20鐵鎳基合金焊接中石油第二建設(shè)公司(蘭州市730060)周光河王益銘摘要分析了烷基化反應(yīng)器工藝管線Alloy2~0的化學(xué)成分及其焊接性，選用了相應(yīng)的焊接材料，制定了適當(dāng)?shù)暮附庸に噮?shù)和現(xiàn)場施工措施，確保焊接接頭滿足要求，并成功應(yīng)用在生產(chǎn)實踐中。關(guān)鍵詞：Alloy20焊接性分析焊接工藝參數(shù)中圖分類號：TG455液、氯氣和含氯化物的各種介質(zhì)、干燥氯氣、甲酸和醋0前言酸、¨酸酐、海水和鹽水等，成為理想的介質(zhì)輸送材料。針對煉油廠烷基化裝置工藝管線用材所使用的1焊接性分析20無縫鋼管，因其設(shè)備在運行過程中，鋼管

2、焊縫處產(chǎn)生裂紋，險些釀成嚴(yán)重后果。有關(guān)部門決定對其進行更Alloy20(NS143／N08020)的焊接具有與奧氏體不換，更換材質(zhì)為Alloy20無縫鋼管。銹鋼相類似的問題，即具有較高的熱敏感性，氣孔生成Alloy20(NS1403／N08020)，又稱20合金，是一種率較高，容易產(chǎn)生未融合、未焊透等缺陷。此外，鐵鎳進口奧氏體鐵鎳基耐蝕合金，對氧化性和中等還原性基合金鋼還具有較高的焊接熱裂紋傾向、焊接區(qū)域產(chǎn)腐蝕有很好的抵抗能力，具有優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕開裂生晶問腐蝕傾向。由于鐵鎳合金具有較高的鎳含量，能力和好的耐局部腐蝕能力。在很多化工工藝介質(zhì)中液態(tài)鎳

3、流動性差，焊接時易產(chǎn)生未熔合。母材化學(xué)成有令人滿意的耐蝕特性，包括侵蝕性很強的無機酸溶分及力學(xué)性能見表1及表2。表1Alloy20的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)表2Alloy20的力學(xué)性能織應(yīng)力小。熔合區(qū)中碳擴散層的形成是由于珠光體鋼含碳量較高，合金元素少，而奧氏體鋼卻相反。在高溫加熱過程中珠光體鋼與奧氏體鋼界面發(fā)生碳遷移，珠光體鋼一側(cè)形成脫碳層，奧氏體鋼一側(cè)形成增碳層，造成兩側(cè)珠光體鋼合金元素含量遠不及奧氏體鋼，熔池中力學(xué)性能相差較大，引起應(yīng)力集中。為阻礙碳化物的的氧化還原反應(yīng)會引起合金元素的燒損；焊接熔池邊形成，同時可以縮短焊縫高溫停留時間，可以采

4、用增加緣，液態(tài)金屬溫度低、流動性差，熔化母材金屬在熔池奧氏體焊縫中鎳含量的方法。邊緣上與填充金屬不能實現(xiàn)很好地熔合，使得在靠近焊縫中的殘余應(yīng)力是由于珠光體鋼和奧氏體鋼的珠光體母材的狹窄區(qū)域內(nèi)形成和焊縫金屬內(nèi)成分不線膨脹系數(shù)相差較大引起的(珠光體鋼與奧氏體鋼的同、寬度為0．2～0．6mm的過渡層，離熔合線越近，珠膨脹系數(shù)之比為14：17)，且奧氏體鋼的導(dǎo)熱能力差，僅光體鋼的稀釋作用越強，特別是Cr，Ni，Mo等合金元素為珠光體鋼的50％，因此焊后在焊縫和熔合線附近產(chǎn)的稀釋。焊接時考慮采用鉻鎳含量較高的焊條，改生較大的焊接殘余應(yīng)力。在交變溫度條件下，就

5、可能善異種鋼熔合區(qū)質(zhì)量，將不存在相變過程，接頭各區(qū)組出現(xiàn)熔合區(qū)珠光體鋼側(cè)熱疲勞裂紋，使接頭過早斷裂。若優(yōu)先選用與珠光體鋼線膨脹系數(shù)相近且塑性收稿日期：2015—07—07較好的鎳基材料作為填充金屬，這會使得焊接應(yīng)力集482016年第2期學(xué)兔兔www.xuetutu.com生產(chǎn)應(yīng)用r蜉慈中在焊縫與塑性變形能力強的奧氏體鋼一側(cè)，同時應(yīng)嚴(yán)格控制焊接層間溫度，控制冷卻速度，避免溫度劇烈變化。2焊接工藝2．1焊接坡口形式坡口適宜采用冷加工制造。若采用等離子等熱切圖1坡口形式及尺寸割則應(yīng)在焊接前去除表面氧化物和熔渣，且Alloy20表面的此類雜質(zhì)附著性比不銹鋼

6、更強，應(yīng)使用細晶砂帶會產(chǎn)生冷裂紋，而較容易產(chǎn)生熱裂紋。因鎳和硫、磷等和細晶砂輪進行打磨。鎳合金的液態(tài)金屬流動性(尤都能形成低熔點共晶，鎳合金凝固時常形成粗大的樹其是潤濕性)較差，焊接時很容易產(chǎn)生未熔合，熔池熔枝狀奧氏體結(jié)晶，低熔點雜質(zhì)更易集中于晶界，在晶粒透深度一般只有低碳鋼時的50％左右，奧氏體鋼的凝固收縮應(yīng)力和焊接應(yīng)力的作用下，未完全凝固的晶60％左右。通過加大焊接電流來增加金屬流動性，其界低熔點物很容易被拉裂形成熱裂紋J，所以應(yīng)嚴(yán)格效果不大，而且還會造成過熱的不良影響3J。為保證控制焊接材料中的硫、磷含量。母材及焊材的化學(xué)成熔合良好且有一定的

7、熔深，坡口角度及根部圓弧半徑分見表3，力學(xué)性能見表4。均應(yīng)稍大。焊接坡口形式如圖1所示。2．3焊接工藝參數(shù)2．2焊接方法及焊材選用為防止焊接接頭過熱，應(yīng)使用小的熱輸入，并采用由于母材厚度較薄并考慮到焊接接頭的實際結(jié)多層多道焊，每層熱輸入不大于20kJ／era，層間溫度控構(gòu)，文中選用鎢極氬弧焊打底、焊條電弧焊蓋面的焊接制在100℃以下，以防止焊縫及熱影響區(qū)晶粒長大，造工藝。Alloy20具有鎳合金的共同特點，焊接時一般不成焊接接頭韌性下降。具體工藝參數(shù)見表5。表3焊接材料的合金成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)GTAW直流反接ERNiCrMo一362．5110～1

8、6010—165～9SMAW直流正接ENiCrMo一34,3．280～12019～255～8和鉛脆化，導(dǎo)致焊縫沿晶界開裂并