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不锈钢薄板(件)焊接方法及工艺设计

发布日期:2020-05-10 12:00 作者:牙买加赌场 点击:

  不锈钢薄板(件)焊接方法及工艺设计_经济/市场_经管营销_专业资料。毕业论文(设计) 题目 不锈钢薄板(件)焊接方法及工艺设计 学生姓名 班 专 分 级 业 院 金钰鑫 学号 1502152209 15021522 焊接技术及自动化 工程技术分院 杨成超

  毕业论文(设计) 题目 不锈钢薄板(件)焊接方法及工艺设计 学生姓名 班 专 分 级 业 院 金钰鑫 学号 1502152209 15021522 焊接技术及自动化 工程技术分院 杨成超 指导教师 2017 年 10 月 20 日 摘要 304L 不锈钢(ASTM标准) 为奥氏体不锈钢, 属于超低碳级不锈钢, 具有良 好的综合性能, 是目前工业上应用最广泛的不锈钢。 文章通过现场实际操作, 研 究总结了304L 不锈钢焊接的工艺特点, 针对晶间腐蚀、层间未熔合、引弧夹钨、 收弧缩孔等问题提出了具体的解决办法和注意事项, 有效地解决了焊接质量问 题。 关键词: 奥氏体不锈钢; 晶间腐蚀; 危险温度区; 焊接线 前言……………………………………………………………………………3 2 实验方案及实验方法…………………………………………………………4 2.1 实验材料…………………………………………………………………4 2.2 304L不锈钢的特性和焊接工艺参数……………………………………4 2.3 304L不锈钢焊接工艺特点………………………………………………4 2.3 1 晶间腐蚀及应对措施………………………………………………4 2.3 2 层间未熔合的解决方法……………………………………………4 2.3 3 采用专用氩弧焊机, 克服引弧夹钨和收弧缩孔…………………4 2.3 4 采用单侧连续送丝方式……………………………………………4 2.3 5 采用小热量输入、小电流快速焊…………………………………5 2.4 焊接设备…………………………………………………………………5 2.5 焊前准备…………………………………………………………………6 2.6 注意事项…………………………………………………………………7 3结论…………………………………………………………………………9 参考文献…………………………………………………………………………9 致谢………………………………………………………………………………10 前言 当今随着石油、化工、医药及其它工业的不断发展,对耐腐蚀性的设备需求 越来越多, 更多的不锈钢设备在化工企业得以广泛应用, 特别是 18- 8 型奥氏 体不锈钢以其良好的耐腐蚀性和热稳定性, 在工业应用上呈逐年上升的趋势。 输 送天然气管道增输工程压缩机(组)中的润滑油系统、 干气密封系统和前置加热系 统的工艺管道均为不锈钢管,18-8 奥氏体不锈钢热处理工艺,由于含有较高的镍 且在室温下呈奥氏体单相组织,所以它与 Cr13 不锈钢相北具有高的耐蚀性,在 低温、室温及高温下均有较高的塑归和韧性,以及较好的冷作成型和焊接性。但 室温下的强度较低,晶间腐蚀及应力腐蚀倾向较大,切削加工性较差。 奥氏体 在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热 处理:固溶处理;其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中,从而 在常温下获单相奥氏体组织,使钢具有最高的耐腐蚀性能。 2 实验方案及实验方法 2.1 实验材料 本实验选用的是材质为 304L 不锈钢( 美国 ASTM 标准) , 主要管道规格为 D60 mm ×6 mm;本文主要以 D60 mm ×6 mm 管道为例, 分析奥氏体不锈钢管道 焊接中易发生的缺陷, 并介绍采取的预防措施。 2.2 304L 不锈钢的特性和焊接工艺参数 奥氏体不锈钢 304L 对应我国的标准是 00Cr19Ni10, 其主要化学成分和机 械性能见表 1。 304L 不锈钢的热导率较低, 约为碳钢的1/3,电阻率约为碳钢的5 倍, 线%, 密度大于碳钢。奥氏体不锈钢焊条大体分为酸性钛钙型和碱 性低氢型两大类:低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较高, 但成型不如钛钙型焊条, 抗腐蚀性也较差,钛钙型不锈钢焊条具有良好的工艺性能,生产中用得较多。由 于不锈钢存在众多与碳钢不同的特性, 其焊接工艺规范也与碳钢有所不同,对于 304L 不锈钢钢管( D60 mm ×6 mm) 我们采用的焊丝为ER308L, 焊接工艺参数见 表2 2.3 304L不锈钢焊接工艺特点 2.3 1 晶间腐蚀及应对措施 晶间腐蚀是在腐蚀介质作用下, 起源于金属表面的晶界并且沿晶粒边界深 入金属内部产生在晶粒之间的一种腐蚀。 晶间腐蚀是奥氏体不锈钢常见的焊接缺 陷:Cr 是奥氏体不锈钢中具有耐腐蚀性的基本元素, 当Cr 含量低于12%时, 就 不再具有耐腐蚀性了。 304L 不锈钢在焊接过程中存在焊接危险温度区间( 为450 ~ 850 ℃) , 见图1。当温度达到这一范围时, 奥氏体中过饱和的碳向晶界处迅 速扩散并在晶粒边界析出, 析出的碳和铬形成碳化铬( Cr23C6) 。因为铬在奥氏 体中的扩散速度很慢, 来不及向晶界扩散, 这样就大量消耗了晶界处的铬,使晶 界处含铬量降低到小于12%, 这时晶界就失去了耐腐蚀能力。如果温度低于 450 ℃, 则奥氏体中的碳扩散速度不快, 不能在晶界处扩散析出而形成碳化铬, 所以没有晶间腐蚀现象。 如果温度高于850 ℃, 这时不仅碳在奥氏体中的扩散速 度极快, 而且铬在奥氏体中的扩散速度也很快, 故不能造成晶粒边界处贫铬, 因而也不会发生晶间腐蚀。 为防止304L 不锈钢在焊接过程中耐腐蚀性能下降, 可以采取以下几点措 施: (1)焊接时在管道内部进行充氩施工, 并且确保根焊时充氩浓度达到92%以上。 在 填充、 盖帽焊时, 也要进行充氩, 防止焊缝金属在高温时进行氧化反应, 造成晶 间腐蚀。(2)焊接时采用小电流, 快速焊, 降低焊接线能量, 缩短奥氏体不锈钢 在危险温度区间( 450~ 850 ℃) 的停留时间, 防止晶间腐蚀。(3)对有条件进行 热处理的焊缝, 在焊接后可以进行快速冷却, 使焊缝温度低于450℃, 防止晶间 腐蚀。 2.3 2 层间未熔合的解决方法 相对于碳钢, 不锈钢在熔化后黏度大, 流动性差, 容易形成层间未熔合等 缺陷。为此在焊接时相应地增大焊缝坡口角度, 便于熔敷金属流动,通常坡口角 度为75°±5°。 另外在根焊中尽量采用小直径焊丝, 小电流, 降低焊接线能量, 提高熔敷金属的流动性。 2.3 3 采用专用氩弧焊机, 克服引弧夹钨和收弧缩孔 不锈钢焊接易产生引弧夹钨和收弧缩孔, 需要配备具有高频引弧和电流衰 减特性的专用氩弧焊机, 高频引弧可以减少焊接夹钨, 电流衰减可以减少收弧 缩孔。 2.3 4 采用单侧连续送丝方式 不锈钢焊接中, 对于焊口组对间隙较大的焊缝, 采用单侧连续送丝方式 ( 见图2) , 焊枪连续摆动, 焊丝只在一侧徐徐送入, 靠液态金属流动性与另一 侧熔化母材结合, 这样可以防止根焊内部的单侧咬边问题, 改善内部成型。 2.3 5 采用小热量输入、小电流快速焊 不锈钢焊接中采用小热量输入、小电流快速焊。焊丝不做横向摆动, 焊道宜 窄不宜宽, 最好不超过焊丝直径的3倍, 这样焊缝冷却速度快,在危险温度区间 停留时间短, 有利于防止晶间腐蚀。 小热量输入时, 焊接应力小, 有利于防止应 力腐蚀和热裂纹, 而且焊接变形小。 2.4 焊接设备 不锈钢焊接工艺采用钨极氩弧焊, 它以燃烧于非熔化电极钨棒与焊件间的电 弧作为热源,使不锈钢板自熔形成焊缝。 电板和电弧区及熔化的不锈钢均由氩 气保护,使之与空气隔离。由于氩气是惰性气体,它不与金属起化学作用,也不 熔解于金属, 因此可以避免焊缝金属的氧化及合金元素的烧损。使焊接的过程简 单和易控制,在焊接中采用氩气保护,它导热系数低,高温不吸收热,因此热量 损失小,其工作电压仅 8-15 伏即可。 2.5 焊前准备 a 焊接坡口。不锈钢的焊接坡口一般与碳钢相同,但坡口间隙不能过小。因 为间隙过小, 容易引起未焊透。 但也不宜过大, 过大时容易引起裂纹夹渣等缺陷。 因此应执行有关规定而开坡口。 b 坡口部位最好采用机械切削。用机械进行切削,在施焊的过程中可以减少 阻力,使焊工保持平稳均匀运条。这样既能保证不锈钢焊口的内在质量,又能使 外在的焊口质量光洁平整。如果采用氧熔剂切割,等离子切割等方法,对加工后 的坡口应仔细地用打磨机打光,去除渗炭面,露出金属光泽面,为下一步扫除不 合乎施焊标准的因素。 c 焊前清理。首先,将接头和坡口内及两侧的杂质扫清,然后用干净抹布将 接头处,坡口处污渍擦去。其次,将接口和坡口处及坡口两侧用丙酮或酒精等进 行除油、 清洗。 再次, 对于焊接表面要求高的不锈钢结构, 可在坡口的两侧 150mm 范围内涂白栗粉糊剂,可以减少时的飞溅损伤不锈钢表面。 d 装焊引弧和收弧板。 在焊接平板对接焊缝时,焊缝两侧在焊接前应装与同 质的引弧板和收弧板,防止在焊件上随便引弧,损伤焊件表面,影响耐腐蚀性。 2.6 注意事项 (1)焊接前要检查氩气浓度。 不锈钢氩弧焊的氩气浓度需达到99.9%以上, 这样可 以起到保护 作用, 防止出现焊接缺陷。 (2)在焊接前要确定管道内充氩的浓度。不锈钢焊接前管道内需要充氩, 且充氩 浓度需达到92%以上, 充氩浓度可以通过仪器检测或者在管道焊口引弧确定。 (3)焊接后要对焊缝表面和内部进行酸洗钝化处理。经过钝化处理的焊缝表面呈 银白色, 具有较高的耐腐蚀性。 3.结论 (1)钨极氩弧焊稳定性好,不同钨极形状对不锈钢薄板焊接质量有较大影 响。 (2)平顶锥端头钨极焊接可提高单面焊双面成形率,减小焊接热影响区, 焊缝成形美观,综合力学性能较好。 (3)采用正确的焊接方法可有效预防焊接缺陷。 【参考文献】 [1]张立新,周天锡.复合钢板加工中常见裂纹及解决方法探讨[J].中国化工装 备,2003(3) :25. [2]中国机械工程学会焊接分会.焊接手册[M].北京:机械工业出版社,1992. [3]王宗杰.熔焊方法及设备[M].北京:机械工业出版社,2006.12. [4]李亚江.焊接冶金学-材料焊接性[M].北京:机械工业出版社,2006.10 致 谢 本次课程设计得到了我的指导老师杨成超导师的悉心指导,在这里衷心感谢 她。从论文一开始的选题、提纲写作、初稿以及最后的定稿每一阶段都离不开老 师的耐心指导和帮助。 王老师多次询问论文进度,并为我们的设计方案提出建设 性的意见和技术上的支持, 使我们写作论文时思路更加开阔, 考虑问题更加周到。 杨老师渊博的专业知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、诲人不倦的高 尚师德对我影响深远,再次感谢她对我的淳淳教导。经过此次的毕业设计,我相 信对我以后的学习和工作将有很大的帮助。

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