304L不锈钢管的碳含量较低,合金元素锰和硅的含量亦不高。总的来说,其焊接性良好,不会因焊接热周期的快速冷却,引起淬硬而使组织脆化。因此,在焊接板厚小于70mm的焊件时,焊前不需预热,不必严格保持层间温度。除了锅炉、压力容器等重要的焊接结构外,焊后不必作消除应力处理,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性能优良。当采用高热输入焊接法焊接304L不锈钢管时,也会出现各种问题。

1焊接缺陷的含义及分类

焊接缺陷是指焊接接头处的不完整性,主要包含裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透、形状及尺寸不良等,这些缺陷中危害最大的是裂纹和气孔。另外,根据焊接缺陷在焊缝中的位置不同,可以把焊接缺陷分成外部缺陷和内部缺陷两大类。

外部缺陷是位于焊接外表面的缺陷,能够用肉眼观察到的明显缺陷或用低倍放大镜和检测尺等能检测出来的缺陷。包括裂纹、咬边、下塌、焊瘤、表面气孔、弧坑、焊穿、电弧擦伤和成形不良等。这些缺陷大多是由于操作工艺不当引起,易造成应力集中、设备泄漏、工件失效,影响焊接结构的使用寿命。因此这些缺陷的及时清除及修补是是十分必要的。

内部缺陷位于焊缝的内部,用肉眼观察不到,可以通过RTUT等无损检测方式或破坏性试验进行检验。主要包括裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等。其中危险性最大的是裂纹。这些缺陷的存在使得焊件的承载能力大大降低,疲劳强度削弱,极易引发焊接质量事故。

2304L不锈钢管的焊接性

通过对304L不锈钢管的基础了解,我们都知道304L不锈钢管是非常容易焊接的,但是304L不锈钢管具体是因为什么原因才具有良好的焊接性,以及304L不锈钢管是否有缺点呢?接下来我们一起来讨论。

2.1304L不锈钢管使用的焊接方法

因为304L不锈钢管的良好特性,所以大部分焊接方法都可以使用,并且焊接效果非常好,所以对焊接工人的要求也不是很严格。在最近几年的发展过程中,因为对焊接技术的不断研发,也出现了几种比较新式的焊接方法以及工艺。因为304L不锈钢管的焊接性良好,使得新研发的技术很好地被应用。所以到目前为止,304L不锈钢管的焊接方法多种多样。

2.2304L不锈钢管使用的焊接材料

虽然304L不锈钢管具有良好的焊接性,但是在选择焊接材料时,也要慎重,不是所有的焊接材料都能使用在304L不锈钢管的焊接过程中。对于304L不锈钢管焊接材料的选择要遵循强度相适应的匹配原则。我们都知道,304L不锈钢管具有强度低、硬度低,并且质地非常软的特点,所以在选择焊接材料时,不能选择那种强度大、硬度大并且质地非常刚硬的焊接材料。如果选择与304L不锈钢管硬度和方面都不匹配的焊接材料,会直接影响焊接效果,导致焊接效果非常差。所以,目前市场上虽然有各式各样的焊接材料,但是一定要根据具体情况具体分析的原则选择304L不锈钢管的焊接材料。

2.3304L不锈钢管在焊接过程中需要注意的关键点

要想在304L不锈钢管焊接过程中不出错,顺顺利利地将焊接任务完成,要非常注意焊接过程中的要点。我们都知道304L不锈钢管的冷却速度非常快,并且极易成形。这虽然是304L不锈钢管的优点,但是在操作不当的情况下,也会变成它的缺点。因此在焊接过程中,要尤其注意焊接接头处的环境影响,一定要采取相应的防范措施,以保证焊接的顺利完成。了解完304L不锈钢管的焊接性之后,我们再来看一下304L不锈钢管在焊接过程中的缺点以及我们可以通过什么方法进行防范。

3304L不锈钢管与低合金钢焊接前的准备

技术人员需在施行焊接工艺前,仔细研究304L不锈钢管与低合金钢产品图纸,观察产品结构设计特征,明晰焊接重点、要点及难点,为提高焊接工艺应用质量奠定基础,待明晰焊接方向后,技术人员需依据焊接工艺施行标准,仔细检查焊接单件,确保相关零件符合焊接要求,从根本上保障304L不锈钢管与低合金钢焊接质量,选定优质零件并清除表面油渍、灰尘、氧化皮、铁锈等污垢,装备顺序需科学合理,避免零部件在焊接过程中发生形变现象,确保304L不锈钢管与低合金钢焊接工艺科学有效。

为提高304L不锈钢管与低合金钢焊接质量,技术人员可在总结以往工作经验同时,立足二者焊接实况,编制焊接工艺前期准备制度,引导技术人员高效完成相关工作,推动工业生产制造行业朝着标准化、制度化、科学化方向发展,继而有效提升304L不锈钢管与低合金钢焊接工艺施行成效。

4304L不锈钢管与低合金钢预热温度选择

304L不锈钢管与低合金钢焊接过程中,容易发生冷淬问题,尤其在304L不锈钢管与低合金钢强度存在极大差异时,该问题会异常突出,严重影响二者焊接综合成效,为此技术人员在焊接时需科学选择预热温度,确保二者可有效适应焊接工艺,然而预热会对焊接接头造成影响,使其发生冷却缓慢,焊接头处结构受热量影响范围不断扩展现象,相关组织韧性、塑性随之降低,且还会出现组织粗大等情况,无法保障焊接精度,影响304L不锈钢管与低合金钢焊接后的力学性能。基于此,技术人员在焊接过程中,需科学选择预热温度,通常情况下技术人员需以焊接性较差的金属元件为标准设定预热温度,并可以采用实验法、公式法等方式进行计算,而后以碳当量得出预热温度。

综合304L不锈钢管与低合金钢及相关焊接元件实际厚度、性能等条件,可以采用以下公式对二者焊接预热温度进行估算:[C]=C+Mn/9+Cr/9+Ni/18+Mo/13,其中,算式中的英文字母代表304L不锈钢管与低合金钢主要的化学成分,相关元素与数量之比,形成实际质量分数。304L不锈钢管与低合金钢焊接厚度计算公式为:[C]=0.005δ[C]化,其中δ表示焊接元件厚度,厚度对焊接预热温度选择具有极大影响,为此需通过计算得出精准数值。在整合以上两个计算公式基础上,可以得出304L不锈钢管与低合金钢碳当量总量计算公式为:[C]=[C]+[C]=[C]厚×(0.005δ+1),同时可直接算出预热前温度值,相关公式为T=350[C]总—0.25,将304L不锈钢管与低合金钢厚度带入算式,便可得出预热温度,以此为由控制相关温度,旨在为高效完成二者焊接任务奠定基础。

5焊接缺陷与预防措施

5.1焊缝金属的热裂纹问题

在直边对接接头的单面或双面埋弧焊中,当母材的wC)超过0.20%wS)大于0.03%,且板厚大于16mm时,往往会在焊缝的中心线形成热裂纹。当母材的偏析现象严重时,也可能在枝晶间形成人字形裂纹。这些裂纹形成的原因是,在直边对接接头焊接时,母材在焊缝中所占的比率较大(约70%),使焊缝金属中的碳、硫、磷含量超过了产生热裂纹的临界值,如焊缝成形系数小于1.3就会导致焊缝金属形成热裂纹。为防止这种热裂纹的形成,一是可选用碳含量较低的焊丝;二是调整焊接参数,以改善焊缝的成形。如采取这两种措施均未凑效,则必须修改焊接工艺,在接缝边缘开一定深度的V形或U形坡口,减少母材在焊缝中的混合比,从而降低焊缝中的碳、硫含量。

5.2液化裂纹问题

液化裂纹多半出现于以高热输入量焊接的直边对接焊接接头中,裂纹部位总是在焊缝的熔合区。这种液化裂纹的尺寸很小,有的甚至只有几个晶粒的长度,不易被发现,但经常导致焊接产品试板弯曲,试样冷弯不合格。在分析液化裂纹的成因时发现,虽然所焊母材的碳、硫等含量均在钢材标准规定的范围之内,但因冶炼质量低劣,存在明显的偏析带,使硫、磷等有害杂质含量局部偏高;当以高热输入焊接时,焊缝熔合区在高温停留的时间较长,如焊接应变速率高于晶体变形能力的增长速度,就会产生液化裂纹;但弧焊热周期高温段的时间较短,限制了液化裂纹的扩展,如不仔细检查,则很难发现这种裂纹。

为消除这种液化裂纹,首先可适当降低焊接热输入,加快焊接速度,以缩短焊缝在高温停留的时间;但热输入量的降低可能会引起未焊透。因此,当热输入降低至容许的最低值而仍未消除液化裂纹时,则必须采取第二种办法,即将直边对接改成V形坡口对接,并将单层焊改为多层焊。这样,虽然降低了焊接效率,但避免了液化裂纹,保证了焊缝的质量。

6结语

总之,在304L不锈钢管管道焊接工程开始前,对焊接人员、焊接材料、焊接工艺的选择至关重要,把握好焊接的第一步。其次,严格控制好焊接环境、焊接操作、焊接检验,在细节上把握住焊接的质量。同时,管道技术人员要加强培训,提高焊接技能,学习先进焊接技能。相关项目负责人要履行自身职责,全面落实质量监管工作,发现质量缺陷于萌芽状态,避免重大质量事故的产生,从而降低工程成本,提高效益。