超级奥氏体不锈钢管904L的焊接注意事项

 1.前言
904L不锈钢管是为解决硫酸的腐蚀而开发应用的超级奥氏体不锈钢，其耐常压下任何浓度、任何温度醋酸的腐蚀，具有优良的耐晶间腐蚀和应力腐蚀能力，其化学成分介于普通奥氏体不锈钢与镍基合金之间，Mo、Cu等合金元素含量较高。为掌握904L的焊接性能，我们对这种材料进行了多次焊接工艺试验，最终确定了合理的焊接工艺参数，并在装置检修中得到了成功应用。

2 904L不锈钢管的焊接特点
2．1 具有良好的耐晶间腐蚀能力
根据“晶间贫铬”理论，当奥氏体不锈钢的碳含量高于0．08％时，在加热过程中，过饱和的碳能以Cr23C6 的形式沿晶界析出，很容易造成晶间贫铬，从而降低奥氏体不锈钢的耐晶问腐蚀能力；但当奥氏体不锈钢的碳含量低于0．02％一0．03％时，则碳全部溶解在奥氏体中，即使在450—850℃之间加热，晶界也不会形成“贫铬区”而引起晶间腐蚀。由于超级奥氏体不锈钢904L的碳含量小于0．03％，在焊接时采用较小的焊接热输入，加快冷却速度，与腐蚀介质接触的焊缝最后焊接，基本可以消除晶间腐蚀现象。
2．2 具有较高的热裂纹敏感性
与其他不锈钢相比，奥氏体不锈钢焊接时有较大的热裂纹敏感性，主要与以下几个特点有关：第一，奥氏体不锈钢的导热系数小，线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，焊接接头部位的高温停留时间较长，焊缝金属及近缝区在高温时承受较高的拉伸应力与拉伸应变，在冷却过程中可形成较大的拉应力，焊缝金属凝固期问存在较大拉应力是产生凝固裂纹的必要条件；第二，奥氏体不锈钢易形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，一些有害杂质元素易在晶间形成低熔点的液态膜，从而产生焊缝凝固裂纹。为了防止奥氏体不锈钢焊缝中产生热裂纹，可采取以下措施：①严格控制材料中硫、磷等有害杂质的含量；②采用能够形成焊缝双相组织的焊丝，从而打乱奥氏体柱状晶的方向性，减少了晶间低熔点共晶的偏析量；③采用低线能量、窄焊道技术，提高熔池的冷却速度。
2．3 具有一定的应力腐蚀开裂倾向
奥氏体不锈钢由于导热性差和线膨胀系数大，焊接时会产生较大的焊接拉伸应力，而拉伸应力的存在是应力腐蚀开裂不可缺少的重要条件，在腐蚀介质的作用下，904L的焊接接头有一定的应力腐蚀开裂倾向。有关试验表明，焊接接头过热区对应力腐蚀开裂最为敏感。
3 904L不锈钢管的焊接工艺
3．1 焊接方法
904L焊接通常采用钨极氩弧焊，电弧能量大，热量集中；而且有氩气流的冷却作用，热影响区小，有利于提高焊接接头的抗晶间腐蚀能力，同时焊接质量稳定，焊缝成型好，且无飞溅和熔渣。
3．2 焊接清理与焊接保护
焊接时应注意以下几点：①母材表面和焊丝表面必须清洁，防止污染物熔人焊缝；②高温熔池和高温焊道必须得到氩气的有效保护，防止焊缝金属的氧化。施焊前，我们对试件的坡口两侧2O～30 mm范围内均用砂轮机进行清理，并用丙酮对坡口及焊丝进行擦洗，以去除其表面的杂质及氧化膜等。为保证焊缝背面得到充分的保护，可以采用6 2铝板制作了专用背面保护装置。
3．3 注意事项
焊接时应采用小电流、低电压、窄焊道，快速焊；打底焊时为保证与根部熔合良好，焊缝不能太厚，收弧时要成缓坡形；熄弧时应填满弧坑，如出现收缩孔或弧坑裂纹，必须用磨光机磨掉重焊；因904L热裂纹敏感性较强，多层焊接时必须控制其层问温度不得大于6O℃ 。为加快焊缝的冷却速度，焊后可采用水进行强制冷却。
3．4 焊缝检验
焊接完毕后，我们依据JB4708(钢制压力容器焊接工艺评定》的规定对试件进行了检验。焊缝表面无气孔、焊瘤、凹陷、咬边等缺陷，焊波均匀，焊缝金属与母材过渡圆滑，对焊接试验试件进行100％RT检验，结果符合JB4730(压力容器无损检测》标准的Ⅱ级要求，未发现未熔合、裂纹等缺陷。对试件进行拉伸试验及面弯、背弯试验结果均符合性能要求。
4 应用效果
2005年10月，在某厂化工车间溶剂脱水塔BT403检修过程中，车间人员发现该设备材质为904L的人口分配管焊缝发生严重腐蚀，需进行修复。我们依据上述工艺参数对接管进行了焊接修复，使用效果良好，该设备运行至今未发生腐蚀现象。