焊工高级技师论文.docx

高级技师论文

题目：再生塔衬里的焊接工艺

姓名：

职业：电焊工

身份证号：

鉴定等级：高级技师（一级）

单位：

再生塔衬里的焊接工艺

摘要：本文通过对炼铁厂再生塔254SMo不锈钢衬板的性能进行分析，针对用于腐蚀性环境使用的性能，选择合适的焊接方法及相对应的焊接材料，采取搭接接头和塞焊缝方式，制定出合理的焊接工艺和措施，保证了254SMo不锈钢衬板的安装焊接质量，达到了衬板的使用性能要求。

关键词：254SMo不锈钢腐蚀焊接

0．前言
攀钢烧结工序中产生的烟气含有大量的氯化物、硫氧化物、氮氧化物等腐蚀性较强的成分，由于这些腐蚀性物料的作用，烟气脱硫工序原使用316L材质的钢材制作设备，使用3个月左右就发生腐蚀穿透的情况，必须停产更换。为提高脱硫塔设备衬里的使用寿命，保证生产正常运行，决定采用耐蚀性强的254SMo不锈钢代替316L不锈钢用于再生塔、脱硫塔等设备衬里。
254SMo是一种高强度（比316L钢的强度高50％）、高韧性的奥氏体不锈钢。具有较高的含氮量，主要用于强腐蚀环境中，有较高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能，优秀的耐晶间腐蚀能力；它还具有很高的延展性和冲击强度及较好的可焊性【1】。但是在焊接过程中，如果焊接工艺和措施不正确，极易造成钢材组织粗大、成分偏析和焊接变形，导致耐腐蚀性能下降等，达不到设计要求。
1．焊接性分析
254SMo属高合金纯奥氏体不锈钢，它相当于国产牌号00Cr20Ni18Mo6CuN，由于其合金含量较高，使得它比其他不锈钢具有优异的抗腐蚀性能和综合力学性能。其化学成分见表1，力学性能见表2。
表1254SMo不锈钢的化学成分%
CSiMnSPCrNiMoCuN技术要求≤0.02≤0.80≤1.00≤0.01≤0.0319.5～20.517.5～18.56.0～6.50.5～1.00.18～0.22实测含量0.0150.0310.420.0010.02219.9317.856.070.70.204表2254SMo不锈钢的力学性能
σ0.2/MPaσb/MPaδ5/％AK/J.cm-2HB技术要求≥300≥650≥35≥120≤210实测含量34471254130181从表1可以看出，254SMo不锈钢是一种含碳量极低的高镍含氮奥氏体不锈钢。此钢的突出特点是在氯化物环境中具有优异的耐蚀性，包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能，同时在很多还原性酸介质中耐腐蚀性也很好。另外，该钢中氮质量分数较高，因而具有比常用奥氏体不锈钢更高的强度。
奥氏体不锈钢焊接时有热裂纹敏感性【2】。因奥氏体不锈钢的物理特性是热导率小、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承受较高的拉伸应力与拉伸应变，当有低熔点共晶体存在时，就易在焊缝中产生热裂纹。因此，应降低焊接过程中的应力值和收弧时填满弧坑。
254SMo不锈钢虽具有较高的耐腐蚀性能【1】，如果焊接材料选择不合理和焊接工艺方法不当时，会降低焊接接头的耐腐蚀性能。产生晶间腐蚀的敏化温度区为加热峰值温度在500℃～1000℃范围的区域，在此温度区内停留时间过长，就易产生晶间腐蚀，原因是奥氏体晶界析出碳化铬造成晶界贫铬所致。为防止焊接接头的晶间腐蚀，可选用含有稳定化元素Nb或Ti的低碳焊接材料，焊接工艺上采用较小的焊接热输入，加快冷却速度等【3】。
254SMo奥氏体不锈钢焊接后，当焊接接头有较大的残余应力和接头的组织变化时，在腐蚀介质中易产生应力腐蚀开裂。要防止应力腐蚀发生，应降低和消除焊接残余应力和应力集中，在工艺方法上合理布置焊道顺序和采用焊后立即锤击焊缝等措施；在选择焊接材料时，为保证焊缝金属的耐应力腐蚀性能，应采用超合金化的焊接材料，即焊缝金属中的耐蚀合金元素Cr、Mo、Ni等含量高于母材。
254SMo钢在制造过程中为了使其具有纯奥氏体组织，通常是经过1150～1200℃的退火过程，这样在钢材中心可能出现微量的金属间相，资料介绍为x相和σ相。对母材取样经金相分析反映出为奥氏体+σ相，σ相是一种又硬又脆并且无磁性的金属间化合物，从使用的角度讲，σ相存在一定危害，尤其是热加工过程，如焊接过程，如果不严格控制σ相的含量，将影响材料的使用性能。254SMo钢母材本身存在σ相，尤其当它经过600～1000℃范围内长期暴露以后，σ相在晶界沉淀，这是一种硬而脆的相，它降低钢的冲击韧性和耐蚀性。σ相形成的危险随着铬和钼含量的增加而增加，若焊接操作不当，就会出现σ相。要克服这个问题，焊接时采用尽可能小的线能量是关键。
2．254SMo奥氏体不锈钢在再生塔的焊接
再生塔衬里焊接结构如图1所示（筒体、衬板、盖板、塞焊孔焊接及衬板搭接大样图）。衬板搭接如图2所示。再生塔塞焊孔排列