焊接不銹鋼管怎樣保持耐蝕性的同時提高焊接效率
- 來源：
- 鄭州金之縷不銹鋼有限公司
- 發(fā)布時間：
- 2019-12-23 09:34:19
- 鄭州金之縷不銹鋼
摘要：在焊接不銹鋼管時-正確選擇填充金屬，接頭制備，清潔度和焊接工藝有助于確保最終產(chǎn)品符合指定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并保持其預(yù)期的耐腐蝕質(zhì)量。但是，
在焊接不銹鋼管時-正確選擇填充金屬，接頭制備，清潔度和焊接工藝有助于確保最終產(chǎn)品符合指定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并保持其預(yù)期的耐腐蝕質(zhì)量。但是，已經(jīng)建立了完善的工藝和技術(shù)，可以使管道制造商在不犧牲不銹鋼耐腐蝕性的情況下提高生產(chǎn)率。
本文將介紹焊接不銹鋼管的基礎(chǔ)知識，其應(yīng)用范圍從高純度食品和飲料，制藥和石化管到石油和天然氣應(yīng)用。在這些基本知識的基礎(chǔ)上，我們將介紹最佳方法和現(xiàn)有方法的新功能，這些方法可能有助于提高車間的生產(chǎn)率，同時改善或保持所需的耐腐蝕性。
填充金屬的選擇對于控制碳水平至關(guān)重要
選擇用于不銹鋼管的填充金屬是為了提高焊接性能并滿足應(yīng)用要求。帶有“ L”標(biāo)記的填充金屬（例如ER308L）可提供較低的最大碳含量，這有助于保持低碳不銹鋼合金的耐腐蝕性。例如：如果您將304L賤金屬與標(biāo)準(zhǔn)308填充金屬焊接在一起，則實際上會增加該接頭的碳含量并增加腐蝕的機會。在食品，飲料，制藥等高純度應(yīng)用中，低碳含量對于保持耐腐蝕性至關(guān)重要。相反，帶有“ H”標(biāo)記的填充金屬可為需要更高強度的應(yīng)用提供更高的碳含量，特別是在高溫下。具有較高硅含量的填充金屬（例如ER309LSi）可增加焊縫流動性，改善搭接并提高行進速度，從而提高生產(chǎn)率。 309系列填充金屬還特別擅長連接異種不銹鋼和堆焊應(yīng)用。
在焊接不銹鋼時，選擇低痕量（或“流痕”）元素的填充金屬也很重要。這些是用于制造填充金屬的原材料中的殘留元素。它們包括錫，銻，砷，磷和硫，并且可以對耐蝕性產(chǎn)生強烈影響。
用填充金屬控制感度，道間溫度控制
敏化是導(dǎo)致耐蝕性降低的主要原因，并且受基材和填充金屬的化學(xué)性質(zhì)以及焊縫冷卻溫度的影響。氧化鉻是不銹鋼的“不銹鋼”層。如果提高焊縫和鄰近的熱影響區(qū)的碳含量，則會形成碳化鉻，這些鉻會束縛鉻，從而防止形成氧化鉻。反過來，這會使鋼腐蝕或不具有預(yù)期的耐腐蝕性。
有三種主要的抗敏方法：第一種是在焊接應(yīng)用中使用低碳賤金屬和填充金屬來減少或消除碳。但是，這種方法并不總是可行的，因為碳在某些應(yīng)用中是至關(guān)重要的合金成分。
第二個是最小化焊接和熱影響區(qū)在有利于敏化的溫度下花費的時間。該范圍將根據(jù)您要求的人而有所不同，但是一般的共識是該范圍在500到800攝氏度之間。在該溫度區(qū)域中花費的時間越短，焊接熱所造成的損害就越小。因此，重要的是要遵守焊接程序中確定的最大道間溫度。多道次應(yīng)用的目標(biāo)應(yīng)該是使用盡可能少的道次，并以盡可能低的熱量輸入進行焊接，以實現(xiàn)更快的冷卻。
第三是使用帶有特殊合金成分的填充金屬，以防止形成碳化鉻。例如，鈦和鈮可以合金化到填充金屬中，并有助于防止鉻和碳之間的反應(yīng)。這些元素對強度和韌性也有很強的影響，限制了它們有用的應(yīng)用。對于熱影響區(qū)中距焊接最遠的區(qū)域，它們也沒有任何好處。
保護氣體對于保持耐腐蝕性至關(guān)重要
傳統(tǒng)上，焊接不銹鋼管需要反吹氬氣。在非關(guān)鍵應(yīng)用中，以成本為驅(qū)動因素，氮氣也可以用作反吹氣，但它可能導(dǎo)致焊縫根部形成某些氮化物，這犧牲了一些耐腐蝕性。在諸如大型壓縮空氣系統(tǒng)和液壓流體系統(tǒng)的不銹鋼管道等應(yīng)用中，這是可以接受的折衷方案，在這些應(yīng)用中，管道內(nèi)通常不存在水，并且內(nèi)部腐蝕的風(fēng)險較低。
本文將介紹焊接不銹鋼管的基礎(chǔ)知識，其應(yīng)用范圍從高純度食品和飲料，制藥和石化管到石油和天然氣應(yīng)用。在這些基本知識的基礎(chǔ)上，我們將介紹最佳方法和現(xiàn)有方法的新功能，這些方法可能有助于提高車間的生產(chǎn)率，同時改善或保持所需的耐腐蝕性。
填充金屬的選擇對于控制碳水平至關(guān)重要
選擇用于不銹鋼管的填充金屬是為了提高焊接性能并滿足應(yīng)用要求。帶有“ L”標(biāo)記的填充金屬（例如ER308L）可提供較低的最大碳含量，這有助于保持低碳不銹鋼合金的耐腐蝕性。例如：如果您將304L賤金屬與標(biāo)準(zhǔn)308填充金屬焊接在一起，則實際上會增加該接頭的碳含量并增加腐蝕的機會。在食品，飲料，制藥等高純度應(yīng)用中，低碳含量對于保持耐腐蝕性至關(guān)重要。相反，帶有“ H”標(biāo)記的填充金屬可為需要更高強度的應(yīng)用提供更高的碳含量，特別是在高溫下。具有較高硅含量的填充金屬（例如ER309LSi）可增加焊縫流動性，改善搭接并提高行進速度，從而提高生產(chǎn)率。 309系列填充金屬還特別擅長連接異種不銹鋼和堆焊應(yīng)用。
在焊接不銹鋼時，選擇低痕量（或“流痕”）元素的填充金屬也很重要。這些是用于制造填充金屬的原材料中的殘留元素。它們包括錫，銻，砷，磷和硫，并且可以對耐蝕性產(chǎn)生強烈影響。
用填充金屬控制感度，道間溫度控制
敏化是導(dǎo)致耐蝕性降低的主要原因，并且受基材和填充金屬的化學(xué)性質(zhì)以及焊縫冷卻溫度的影響。氧化鉻是不銹鋼的“不銹鋼”層。如果提高焊縫和鄰近的熱影響區(qū)的碳含量，則會形成碳化鉻，這些鉻會束縛鉻，從而防止形成氧化鉻。反過來，這會使鋼腐蝕或不具有預(yù)期的耐腐蝕性。
有三種主要的抗敏方法：第一種是在焊接應(yīng)用中使用低碳賤金屬和填充金屬來減少或消除碳。但是，這種方法并不總是可行的，因為碳在某些應(yīng)用中是至關(guān)重要的合金成分。
第二個是最小化焊接和熱影響區(qū)在有利于敏化的溫度下花費的時間。該范圍將根據(jù)您要求的人而有所不同，但是一般的共識是該范圍在500到800攝氏度之間。在該溫度區(qū)域中花費的時間越短，焊接熱所造成的損害就越小。因此，重要的是要遵守焊接程序中確定的最大道間溫度。多道次應(yīng)用的目標(biāo)應(yīng)該是使用盡可能少的道次，并以盡可能低的熱量輸入進行焊接，以實現(xiàn)更快的冷卻。
第三是使用帶有特殊合金成分的填充金屬，以防止形成碳化鉻。例如，鈦和鈮可以合金化到填充金屬中，并有助于防止鉻和碳之間的反應(yīng)。這些元素對強度和韌性也有很強的影響，限制了它們有用的應(yīng)用。對于熱影響區(qū)中距焊接最遠的區(qū)域，它們也沒有任何好處。
保護氣體對于保持耐腐蝕性至關(guān)重要
傳統(tǒng)上，焊接不銹鋼管需要反吹氬氣。在非關(guān)鍵應(yīng)用中，以成本為驅(qū)動因素，氮氣也可以用作反吹氣，但它可能導(dǎo)致焊縫根部形成某些氮化物，這犧牲了一些耐腐蝕性。在諸如大型壓縮空氣系統(tǒng)和液壓流體系統(tǒng)的不銹鋼管道等應(yīng)用中，這是可以接受的折衷方案，在這些應(yīng)用中，管道內(nèi)通常不存在水，并且內(nèi)部腐蝕的風(fēng)險較低。
建議將直氬用于不銹鋼管的鎢極氣體保護焊（TIG）。線材工藝的保護氣體選擇更加復(fù)雜。
傳統(tǒng)上，MIG焊接依靠的是氬氣和二氧化碳的混合物，氬氣和氧氣以及基于氦氣，氬氣和二氧化碳的3種氣體混合物。這些混合物通常主要包含氬氣或氦氣，而二氧化碳所占比例不到總氣體混合物的5％。這是因為二氧化碳可以在電弧中分解，并向焊縫中積碳，從而形成易于腐蝕的敏化焊縫。 MIG工藝不使用純氬氣，因為它不容易支撐穩(wěn)定的焊接電弧。其他微量成分（例如二氧化碳和氧氣）也可以起到這一作用。氬氣和氧氣的混合物只能用于扁平位置的焊接，因為氧氣會形成非常流動的熔融焊縫熔池。氬氣/二氧化碳與脈沖MIG組合可用于所有位置的焊接，Tri-Mix保護氣體混合物也可用于所有位置。
用于焊接不銹鋼的藥芯焊絲設(shè)計用于傳統(tǒng)的75％/ 25％的氬氣/二氧化碳混合物。助焊劑成分可防止保護氣體貢獻的碳污染焊縫，而爐渣覆蓋層的助焊劑作用可清除多余的碳并阻止其進入焊縫?？梢允褂谜{(diào)節(jié)金屬沉積（RMD™）工藝成功焊接304不銹鋼，而無需進行反向吹掃。對于雙相不銹鋼則不是這樣。這些必須用惰性氣體如氬氣吹掃。
焊縫準(zhǔn)備和裝配的重要性
如果沒有關(guān)于接頭準(zhǔn)備的討論，關(guān)于不銹鋼管焊接的討論是不完整的。適用于焊接不銹鋼的常規(guī)陷井：使用專用的刷子，銼刀和砂輪，它們切勿接觸碳鋼或鋁。清潔度至關(guān)重要。甚至焊縫中摻入的微量異物也可能導(dǎo)致缺陷，并降低耐腐蝕性和強度。由于不銹鋼對熱輸入非常敏感，以保持其形狀和耐腐蝕性能，因此，管子的切割和坡口方式也會對焊縫產(chǎn)生不利影響。任何縫隙或不適合的情況都要求焊工添加更多的填充金屬，并可能減慢焊接過程，導(dǎo)致受影響區(qū)域的熱量積聚。您想要盡可能接近完美的裝配，尤其是在衛(wèi)生和高純度管道上。
控制熱量輸入和速度驅(qū)動過程發(fā)展
焊接過程本身在控制熱量輸入和冷卻，從而控制耐腐蝕性和變形方面也起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)上，TIG焊接用于焊接不銹鋼管，對于直徑不超過6英寸且壁厚計劃為10英寸的管子或管子，其純度極高，仍然是最佳的解決方案。高純度食品級不銹鋼的首選方法是自體TIG方形對接焊。無需添加任何填充金屬即可熔化管道的功能有助于降低熱量，并消除了添加的填充金屬可能引起的任何化學(xué)變化。這種做法通常適用于任何小于1/8英寸的管子。厚。當(dāng)管子變厚時（在10到40的范圍內(nèi)），則有必要對管子進行倒角并添加填充金屬。有些較小直徑的管壁較厚，例如2英寸直徑表80，TIG仍然是理想選擇，因為在這么小的管直徑上切換成線材工藝是不切實際的。
如今，TIG逆變器在此應(yīng)用方面表現(xiàn)出色，因為自從大型變壓器式電機問世以來，脈沖功能已大大提高，并有助于降低熱量輸入。較舊的TIG技術(shù)僅限于以每秒約20個脈沖的速度進行脈沖。最新的TIG逆變器技術(shù)（例如Maxstar®200）允許每秒高達500個脈沖的高速DC TIG脈沖。能夠?qū)⒚}沖控制在該范圍內(nèi)，使焊工能夠顯著降低其平均安培數(shù)和熱量輸入，從而有助于控制熔深并減少變形。通過在較高的峰值和較低的背景電流之間快速脈動，以這些較高的頻率脈動可以增加電弧聚焦，從而使您能夠獲得更大的穿透力，更快地移動并減小熱影響區(qū)。測試表明，每秒250至400個脈沖之間的脈沖可將行進速度提高35％，而不會犧牲任何焊縫熔深。
