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1、超级奥氏体不锈钢904L 的焊接 1 前言904L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的焊接特点21 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008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
2、力；但当奥氏体不锈钢的碳含量低于002 一003时，则碳全部溶解在奥氏体中，即使在450850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003 ，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。22 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
3、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：严格控制材料中硫、磷等有害杂质的含量；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；采用低线能量、窄焊道技术，提高熔池的冷却速度。23 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
4、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的焊接工艺31 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。32 焊接清理与焊接保护焊接时应注意以下几点：母材表面和焊丝表面必须清洁，防止污染物熔人焊缝；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2O30 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
5、6 2铝板制作了专用背面保护装置。33 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。34 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100RT检验，结果符合JB4730(压力容器无损检测标准的级要求，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。