Сварка — это основной процесс формирования фланцевых, U-образных и изогнутых интегрированных нагревательных трубок из нержавеющей стали 316. Дефекты сварки, такие как поры, трещины, неполное проплавление и межкристаллитная сенсибилизация, являются основными скрытыми опасностями, ведущими к утечкам и преждевременному слому во время эксплуатации. Многие неисправности нагревательных трубок возникают из-за нестандартной сварки, а не из-за коррозии средней степени тяжести. В статье рассмотрены типичные дефекты сварки, механизмы опасности и целевые схемы управления технологическим процессом.
1. Дефекты пор и причины
Поры — это крошечные полости внутри или на сварном валике, возникающие в основном из-за загрязненной поверхности заготовки, нестабильной аргоновой защиты и чрезмерной влажности сварочной проволоки. Масляные пятна, ржавчина и водяной пар на поверхности трубы при сварке разлагаются на водород и кислород, которые не могут вовремя покинуть ванну расплава и образуют дыры. Слишком малый поток аргона или закупорка сопла приводят к проникновению воздуха и образованию пор азота. Поры нарушают непрерывность структуры сварного шва, становясь точками концентрации хлорид-ионов и вызывая быстрое проникновение питтинговой коррозии.
Меры профилактики: Тщательно отполировать и протереть место сварки от масла и оксидной пленки; прокалить сварочную проволоку для удаления влаги; установить разумную скорость подачи аргона, обеспечить полную защиту передней и задней части сварного шва; контролировать скорость сварки, чтобы продлить время плавания расплавленной ванны для выпуска газа.
2. Сенсибилизация межкристаллитной коррозии.
Когда сварной шов и зона термического воздействия-длительное время остаются в температурном диапазоне 450–850 градусов, карбид хрома выпадает в осадок вдоль границ зерен, что приводит к обеднению хромом на границах зерен и значительному снижению местной коррозионной стойкости. Даже если основной материал соответствует классу 316, свариваемая деталь станет самым слабым звеном коррозии. Наиболее эффективным решением является использование низкоуглеродистой нержавеющей стали 316L в качестве сырья для уменьшения источника осаждения углерода. После сварки применяется быстрое охлаждение, чтобы сократить время пребывания в температурной зоне сенсибилизации; для толстостенных-нагревательных трубок, используемых в сильноагрессивных средах, после-сварочный раствор проводится для растворения осажденных карбидов.
3. Термические трещины и холодные трещины.
Термические трещины возникают при затвердевании расплавленной сварочной ванны, что связано с чрезмерным содержанием примесных элементов, таких как сера и фосфор, в основном материале и чрезмерным сварочным током. Холодные трещины чаще всего появляются после охлаждения сварки, что связано с остаточными растягивающими напряжениями сварки и хрупкостью материала. Кончики трещин создают концентрацию напряжений под действием термического цикла и среднего давления, быстро расширяются в проникающие трещины и вызывают утечку среды. Методы контроля: выбирать сырье с низким-загрязнением 316; оптимизировать параметры сварки во избежание перегрева; внедрить сегментированную сварку и пропустить сварку, чтобы снизить общее остаточное напряжение; избегайте принудительного зажима и сборки во время установки, чтобы предотвратить наложение дополнительных внешних напряжений.
4. Неполное проникновение и отсутствие слияния.
Этот дефект обычно появляется в корне стыковых сварных швов труб. Небольшие зазоры, которые не заросли полностью, образуют щелевые структуры. Технологическая среда проникает в зазоры, ионы хлорида постоянно обогащаются, и щелевая коррозия происходит преимущественно внутри зазора, которую невозможно обнаружить при обычном внешнем осмотре до тех пор, пока не произойдет утечка через перфорацию. Оптимизация процесса: стандартизация размера канавок и монтажного зазора; используйте обратную аргоновую защиту, чтобы обеспечить корнеобразование; провести необходимый радиографический контроль или контроль проникновения нагревательных трубок основного оборудования для устранения скрытых внутренних дефектов.
5. Остаточное сварочное напряжение.
Неравномерный нагрев и охлаждение неизбежно приводят к возникновению больших остаточных напряжений после сварки. При использовании хлоридсодержащей среды- и рабочей температуры выше 60 градусов непосредственно начинается коррозионное растрескивание под напряжением. План усовершенствования: Провести общий отжиг для снятия напряжений после сварки нагревательных труб, работающих в тяжелых условиях; рационально спроектировать приспособления для снижения напряжения во время сварки.
表格
| Сварочный дефект | Основной вред | Основной метод управления |
|---|---|---|
| Поры | Локальная точка начала питтинга | Очистка поверхности + стабильная аргоновая защита |
| Сенсибилизация | Межкристаллитная коррозия | Используйте 316L + быстрое охлаждение |
| Сварка трещин | Быстрое распространение трещин и утечка в результате взрыва | Очистка сырья + оптимизация тепловложения при сварке |
| Неполное проникновение | Скрытая щелевая коррозия | Стандартная канавка + не-неразрушающий контроль |
| Остаточное растягивающее напряжение | Коррозионное растрескивание под напряжением | Обработка для снятия напряжения после-сварки |
Строгая стандартизация всего сварочного процесса, начиная с проверки сырья, технических условий и заканчивая после-обработкой сварки, позволяет устранить более 70 % проблем, связанных с преждевременным выходом из строя нагревательных трубок из нержавеющей стали 316, вызванных качеством сварки.
