加氢裂化反应器内壁堆焊层开裂分析及返修探讨

对加氢裂化反应器内壁堆焊层进行检验,发现第一冷氢盘下部第11、16带堆焊层上有70 mm×75 mm、60 mm×50 mm糊状焊接缺陷,打磨后呈网状裂纹。通过外壁超声检测、磁粉检测,堆焊层渗透检测、铁素体含量测定、硬度测定、化学成分分析,金相组织分析等检测方法分析裂纹成因,确定堆焊层奥氏体不锈钢中铁素体含量不足,氢聚集和热应力叠加是形成裂纹的主要原因。提出针对性返修工艺、日常操作建议,其结果为同类、同工艺设备运行提供参考。

Q235钢上钨极氩弧焊不锈钢堆焊技术研究

本文基于全国职业院校技能大赛焊接技术赛项比赛模块,研究了Q235钢上钨极氩弧焊不锈钢堆焊技术难题,针对堆焊时产生的变形过大、焊缝易发蓝、易氧化、焊缝宽窄难以控制等问题,经实践提出解决问题的措施。可为从事堆焊的相关技术人员提供参考,具有一定的推广价值。

CAP1400型非能动余热排出热交换器支撑组件的关键制造工艺

非能动余热排出热交换器的换热管束通过不锈钢支撑框架以及管束支撑组件精确固定,但是不锈钢材质线膨胀系数高、导热率低,焊后易产生收缩变形造成管束支撑组件位置偏移,影响换热管在框架内侧的精确安装。CAP1400型核电机组是我国在现有AP1000型压水堆核电技术基础上改进研发的新型压水堆核电机组,由于新机组总体尺寸规格有所增大,焊接收缩和变形趋势更明显,更难以满足关键设备的焊接与定位精度要求。为此对新机组中换热管束支撑框架的结构和制造工艺进行详细研究,改进和优化了H型钢的焊接制造工艺和坡口加工工艺,有效降低H型钢组装时的误差。针对焊接变形问题,提出反变形支撑及水冷却方法,防止支撑框架中各部分型钢变形;提出管束支撑组件精准定位方法,实现了管束支撑组件在框架内的精准定位安装。实践证明,用上述改进与优化的工艺和提出的方法能够大大提高支撑框架的制造精度,达到换热管在支撑框架内的顺利引入以及与管板管孔精准对接的效果。

不锈钢带极埋弧堆焊防剥离工艺优化研究

对不锈钢带极埋弧堆焊层进行热模拟试验,研究高温停留时间对堆焊层过渡区硬化层厚度的影响,用剪切试验检测不同硬化层厚度条件下的界面结合强度,用焊接数值模拟分析堆焊层数对界面残余应力的影响。研究结果表明:随着高温停留时间增加,堆焊层过渡区硬化层厚度增大,堆焊层与母材的结合强度降低。随着堆焊层数的增加,界面残余应力增大,堆焊层数达到6层残余应力为380 MPa。较小的热输入、较低的预热温度和层间温度、较少的堆焊层数,可以减小不锈钢带极埋弧堆焊过渡区硬化层厚度,提高堆焊层与母材结合强度,降低堆焊层界面残余应力,防止堆焊层剥离。

Fe_3Al基合金的堆焊工艺试验研究

采用钨极氩弧焊(GTAW)方法在1Cr18Ni9不锈钢基体上进行Fe3Al合金堆焊性试验,结果表明:在焊接电流为80A,焊接电压为13～15V,预热温度为150℃,焊接速度为1.5mm/s,单道焊,焊后空冷条件下,可以在不锈钢基体上得到高硬度且韧性较好的堆焊层,且焊缝成形良好,表面无延迟裂纹出现。

基于A508/ER347钢的不锈钢堆焊层组织分析

选取三种不同化学成分的不锈钢焊材,在带有不锈钢覆层的合金钢上,采用手工氩弧堆焊工艺依次进行三种不锈钢堆焊层的堆焊试验。采用光学显微镜、铁素体测试仪及显微硬度计对三种堆焊层分别进行组织检查、铁素体检测以及硬度测试,结果表明,缺陷发生风险最大的堆焊层区域的组织、硬度及铁素体含量正常;采用高Ni不锈钢焊材焊接的堆焊层的组织形貌、显微硬度及能谱分析结果均支持熔合区存在部分马氏体转变或一定量的碳化物,且焊层间出现了再热裂纹;采用奥氏体不锈钢焊材堆焊的堆焊层的宏微观组织、显微硬度及铁素体含量均正常。总结了堆焊工艺的关键控制要点。对核电设备维修中类似组合材料的堆焊工艺应用具有指导作用及参考意义。

焊缝层数对不锈钢复合板残余应力和变形的影响

利用有限元法开发顺次耦合的弹塑性焊接残余应力有限元分析程序,对304不锈钢复合板补焊残余应力进行分析;在试验验证的基础上,讨论焊缝层数对残余应力的影响。计算结果表明,最大焊接残余应力出现在热影响区。由于覆材和基材强度的不匹配,在基材和覆材的界面产生了不连续的应力分布,对开裂影响很大。随着焊缝层数增加,变形增加,导致部分残余应力释放,使得残余应力降低。

Fe_3Al合金的堆焊性能研究

采用钨极氩弧焊方法(GTAW),在奥氏体不锈钢基体上堆焊Fe3Al合金,考察焊接电流和预热温度等工艺参数对堆焊试验结果的影响。研究表明,工艺参数的改变对能否获得F3Al合金堆焊层有较大的影响,裂纹是堆焊Fe3Al合金时出现的主要缺陷。基于试验结果,对试验参数进行优化,得到一套在工程上行之有效的堆焊工艺及参数,并对该工艺参数下所获得的堆焊层的显微组织、相构成和显微硬度进行检测分析。

不锈钢堆焊试件熔合区充氢前后的断裂韧性研究

研究了氢对不锈钢堆焊层熔合区的断裂韧性的影响作用。发现不锈钢堆焊层熔合区的断裂韧性随着充氢时间的增加而下降。结果表明，氢是引起加氢反应器不锈钢堆焊层剥离的主要因素。

不锈钢带极埋弧堆焊技术应用性的研究

对30 mm×0.5 mm,60 mm×0.5 mm,90 mm×0.5 mm焊带的焊接工艺性能及参数进行了试验研究,通过逐步调整焊接参数,分别获得了有缺陷和无缺陷的堆焊层,并结合堆焊层成形照片,分析了焊接参数及操作对堆焊层成形的影响。最终选取最佳参数,堆焊出厚度均一、表面光滑的堆焊层,成功地将堆焊层厚度控制在了6.0～6.5 mm范围内。同时,通过对堆焊层进行力学性能、化学成分检测及铁素体含量测定等检验,验证了工艺参数,掌握了不同规格焊带的带极埋弧堆焊工艺性能。

焊后热处理对双相不锈钢带极堆焊层组织性能的影响

双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占一半且兼有两相组织特征,它保留了铁素体不锈钢强度高,导热系数大,线膨胀系数小,耐点蚀、缝隙腐蚀及氯化物应力腐蚀的特点,又具备奥氏体钢不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点。对2209型双相不锈钢带极堆焊层在焊态及焊后经过690℃下不同时间热处理后堆焊层的组织和性能进行了试验,结果表明,焊后热处理的堆焊层铁素体含量降低、力学性能下降、硬度增高、腐蚀性能下降,这主要是由于堆焊层经热处理后未能保持适当的相比例以及σ相的析出导致的。

氢对不锈钢堆焊层的力学性能和断裂形貌的影响

研究了在模拟加氢反应器工况条件下,国产加氢反应器壁材料2(1/4)Cr1Mo内壁上的309L和347L不锈钢堆焊层的力学性能和断裂形貌.结果表明:热渗氢后,明显降低了其断裂应力(σf)和塑性.对于309L和347L堆焊层,未经热渗氢的光滑试样与缺口试样(除缺口位置在309L区域试样外)均断裂在347L区域内.而经渗氢后,无论是起裂于2(1/4)Cr1Mo和309L的熔合线,还是309L和347L的熔合线处,最后都断在309L区域内(除缺口位置在347L区域试样外).在对短裂纹的低周疲劳特性研究中,计算了裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(ΔJth).经热渗氢后,ΔJth有明显下降,da/dNΔJ曲线也向左移,提高了da/dN.SEM断口分析结果与上述结论一致,裂纹扩展以穿晶为主,热渗氢后有二次裂纹存在,说明热渗氢降低了其力学性能,增加了加氢反应器壁材料的断裂敏感性.

加氢反应器用不锈钢带极堆焊焊剂的研制

研发的加氢反应器用不锈钢带极堆焊JWF304D、JWF205D焊剂具有优良的焊接工艺性能,适用于30~90 mm宽焊带施焊。可根据不同的制造工艺进行调整,适用于多种制造工艺堆焊。焊接时飞溅小(针对于电渣焊)、脱渣优良、焊道成形质量好。埋弧焊用焊剂JWF304D焊接参数调整范围大,不但适合于90 mm宽带大电流焊接,而且适合小电流薄层快速焊。电渣焊用焊剂JWF205D可实现快速堆焊,在电流、电压适宜的情况下,堆焊速度可达27 cm/min,提高了生产效率。两种焊剂均实现了一剂多带,可配合EQ309L、EQ308L、EQ347L等多种型号不锈钢焊带使用,所得堆焊层的化学成分及各项性能指标均符合相关标准规定及用户技术协议要求。

E309LT1-1不锈钢药芯焊丝堆焊层侧弯试样开裂原因分析

E309LT1-1不锈钢药芯焊丝堆焊层侧弯试样在弯曲时有时会出现开裂现象。利用低倍检测、扫描电镜能谱分析和金相显微镜,对金相试样的横切面进行观察和分析,结果表明,开裂现象与过渡层出现的M23C6相有关。利用Thermal-Calc软件进行模拟得出,影响M23C6相出现的主要原因是碳含量较高,通过控制过渡层熔敷金属中的碳含量可以消除M23C6相的出现,从而使侧弯性能合格。

热处理对不锈钢药芯焊丝堆焊过渡层的影响

压力容器在石油化工、电站锅炉及能源制造等行业广泛应用.然而随着社会进步和科技的创新,越来越多的压力容器在高温、高压和强腐蚀等特殊工况下工作.因此,在制造过程中常在压力容器表面堆焊不锈钢来提高构件综合性能.不锈钢堆焊后采用焊后热处理来消除异种钢焊接接头在焊接过程中产生的应力来提高使用安全性.然而,堆焊构件熔合线两侧合金元素在热作用下发生扩散,形成脱碳层、增碳层和马氏体区域.在使用过程中易发生开裂,降低构件使用寿命.为研究不锈钢药芯焊丝堆焊过渡层在热处理条件下的变化,本试验设计多组热处理工艺来分析不锈钢堆焊试样成分变化、组织演变和性能差异.结果表明,富Cr碳化物析出是造成不锈钢堆焊弯曲开裂的主要原因.通过对比不同工艺条件下Q345R堆焊构件发现,随着热处理温度升高,保温时间延长,碳化物析出越剧烈,硬化程度加剧.通过比较Q345R和15CrMo两种材料发现,在相同热处理条件下Q345R堆焊构件中碳原子迁移能力更强,析出碳化物程度更剧烈,弯曲更易开裂.通过显微硬度测试发现,不锈钢药芯焊丝过渡层熔合区附近最高硬度值小于350HV_(0.025),堆焊试件弯曲性能合格,并提出针对于Q345R和15CrMo两种材料适用的两种热处理工艺参数.该研究工作为不锈钢药芯焊丝堆焊热处理工艺的制定提供了依据.

低合金高强钢表面不锈钢带极堆焊的研究

采用不锈钢带极双层堆焊,在低合金高强钢表面堆焊不锈钢耐蚀层。研究了过渡层、表面层带极成分对堆焊层的成分、组织及堆焊层δ铁素体含量的影响,并对堆焊试样进行横向侧弯和纵向侧弯测试。结果表明：过渡层采用309L、表面层采用347L宽50 mm带极,在焊接电流700~850 A、焊接速度140~160 mm/min条件下,可获得与低合金高强钢基体结合良好的堆焊层,堆焊层的增碳层无明显M脆化倾向,堆焊层组织为均匀的奥氏体＋δ铁素体双相组织,δ铁素体含量在4.5%~5.5%之间,奥氏体晶粒明显细化。

不锈钢堆焊层耐蚀性研究

本次研究采用三种不锈钢焊条A102、A132和A302在廉价的Q235低碳钢上进行堆焊。研究不同焊接工艺参数对母材熔合比的影响,以及熔合比与堆焊层耐蚀性的关系。通过对熔合比的测定,并对比发现,焊接电流越小熔合比越小。本次研究采还用了稀硫酸和稀盐酸作为腐蚀液,在扫描电镜下观察了腐蚀后的形貌。结果发现,A102焊条和A302焊条腐蚀后的形貌都出现了晶间腐蚀,其中A302不锈钢焊条堆焊层腐蚀形貌中还出现了部分点腐蚀。在A132焊条的腐蚀形貌中未发现晶间腐蚀,只发生了均匀腐蚀。还发现A302不锈钢焊条的堆焊层在稀盐酸和稀硫酸中的耐腐蚀性均好于A102和A132不锈钢焊条。

A102、A132和A302焊条堆焊层耐蚀性研究

采用手工电弧焊直流反接的方式,将三种不锈钢焊条A102、A132和A302在Q235钢的表面进行堆焊。用扫描电镜观察了腐蚀后堆焊的形貌,对三种牌号不锈钢焊条堆焊的试样进行了极化实验和腐蚀实验。结果表明,随着铬、镍合金元素含量的增加,堆焊件表现出更强的耐蚀性能;同时,发现铌作为添加合金时,少量铌元素含量就可以对堆焊件的耐蚀性有很大的提高,表现出最佳耐蚀性能。

双相不锈钢带极电渣堆焊工艺比较及选用

文中叙述了带过渡层和不带过渡层两种形式的双相不锈钢带极电渣堆焊工艺评定的条件和过程,分析比较了试验结果,两者侧弯试验、化学成分、无损检测、硬度试验等指标差别不大,均合格,其焊接工艺均可行。得出了不带过渡层堆焊工艺是一种优点明显的新方法的结论。工程应用表明,其工艺性能稳定可靠。

铁路货车专用不锈带钢(TCS345)的研制

随着铁路运输事业向高速、重载的发展,对铁路货车用材提出了更高要求。铬12型铁素体不锈钢以其综合性能优良、寿命周期成本低于耐候钢的优势,逐渐扩大在铁路货运领域的应用,为此,宝钢在2006年成功开发TCS345不锈钢用于大秦线C80B运煤货车的制造。TCS345钢合金含量较低,在合理的成分配比和工艺条件下,可以获得良好的机械性能和韧性,其焊接性能良好。宝钢不锈钢公司在短期内完成了从试验室向工业生产跨越,实现了铁路货车用不锈钢国产化的目标。