（大慶石油化工機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163000）

淺談ND鋼鋼管的焊接技術(shù)

劉紹寬

（大慶石油化工機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163000）

對ND鋼鋼管的化學(xué)成分和使用要求進(jìn)行了介紹，對使用過程存在的問題進(jìn)行了分析，對焊接技術(shù)進(jìn)行了歸納提煉。

ND鋼鋼管；使用；焊接技術(shù)

1 ND鋼鋼管的化學(xué)成分和使用要求

ND（09CrCuSb）鋼是一種耐腐蝕鋼材，尤其是耐硫酸低溫露點(diǎn)，ND鋼制造的無縫鋼管已經(jīng)被廣泛的用在生產(chǎn)制造某種高含硫的煙氣場所的省煤器、熱交換器、空氣預(yù)熱器，以及蒸發(fā)器等設(shè)備，目的是用來抵御某種含硫煙氣露點(diǎn)的腐蝕。ND鋼同時還具有耐氯離子腐蝕能力。ND鋼無縫鋼管需要符合GB150-1998要求。技術(shù)規(guī)范如下。

1.1 ND鋼的化學(xué)成分（熔煉分析）（表1）

1.2 ND鋼組織結(jié)構(gòu)

ND鋼屬于低合金高強(qiáng)鋼。按用途分類，應(yīng)屬于不銹鋼，ND鋼的組織結(jié)構(gòu)以奧氏體為主。

ND鋼管需要進(jìn)行一種耐腐蝕性能的試驗(yàn)，通常每批次是在3根ND鋼管內(nèi)分別取1個試驗(yàn)樣品，每個樣品是以10mm長鋼管。然后在50%濃度的H2SO4溶液里，同時在恒溫條件為70±2℃的環(huán)境下浸泡24小時，按樣品腐蝕的速率平均值小于每小時14mg/cm2，鋼管的其他技術(shù)要求按GB9948的規(guī)定，逐支進(jìn)行渦流，超聲波探傷。

鋼管用于受壓元件的設(shè)計壓力P≤6.4 MPa。

使用溫度為0～400℃。

2 ND鋼鋼管在使用中存在的問題及分析

ND鋼鋼管在中壓鍋爐省煤器上使用后，短時間內(nèi)即出現(xiàn)了腐蝕泄漏，割管檢查發(fā)現(xiàn)，泄漏點(diǎn)距離焊口1～3厘米，見圖1，小孔外壁特別光滑，為自外而內(nèi)的腐蝕。因?yàn)镹D鋼為奧氏體，自身的導(dǎo)熱性較差、線膨脹系數(shù)較大，通常在約束焊接變形的時候，能夠殘留很大焊接的應(yīng)力，這些應(yīng)力基本集中在焊口周圍的熱影響區(qū)。

從表1能夠看出來，通過對局部進(jìn)行防水強(qiáng)化的處理，同時選擇新型的保溫介質(zhì)材料，在對保溫材料進(jìn)行優(yōu)化配比，最終能夠得到滿意保溫效果，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。這同時對保溫層的強(qiáng)度以及防水性能都得到很大的提高，這就對裝置長周期的運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。

圖1 ND鋼鋼管腐蝕泄漏圖

因?yàn)楹蛉剂先紵龝r，所有的硫基本上轉(zhuǎn)化為SO2，其中少量SO2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成SO3，然后有些SO3形成氣溶膠，與煙氣中的水蒸氣化合生成稀硫酸。在此運(yùn)行環(huán)境下，殘余應(yīng)力未經(jīng)消除的焊口周圍，陽極發(fā)生金屬的溶解，金屬以離子狀態(tài)溶入介質(zhì)，便發(fā)生陽極溶解腐蝕，在高溫稀硫酸環(huán)境下，不斷的擴(kuò)展、延伸，最終導(dǎo)致形成泄漏點(diǎn)。

3 ND鋼管焊接技術(shù)的特點(diǎn)

為了避免在焊接過程時產(chǎn)生的應(yīng)力消除不了而產(chǎn)生了腐蝕，因此在焊接時的技術(shù)需要嚴(yán)格要求如下。

在焊接材料選擇上，其化學(xué)成分應(yīng)盡可能與母材一致，使焊縫具有較好的抗應(yīng)力腐蝕能力。

因?yàn)镹D鋼的導(dǎo)熱系數(shù)較小，因此其線膨脹的系數(shù)較大，在自由狀態(tài)時的焊接容易出現(xiàn)比較大的變形量。因此，需要選擇使用焊接能量比較集中的某種焊接方式，這里選用機(jī)械化快速焊為好。

由于ND鋼電阻率大，導(dǎo)熱系數(shù)小，焊絲的熔化系數(shù)比較大。在自動焊時，焊絲的伸出長度就需要短，在焊絲的直徑是2～3mm的時候，焊絲的伸出長度則不能達(dá)到20～30mm。

表1 化學(xué)成分 %

由于ND鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，在同樣的焊接電流下可獲得更大的熔深。為了防止過熱，焊接電流應(yīng)比普通低合金鋼小10～20%。

對彎頭和焊縫則必須進(jìn)行消除應(yīng)力的處理，焊接后應(yīng)力的消除不但能夠降低冷裂以及脆斷的故障，同時還能夠降焊接低應(yīng)力腐蝕的發(fā)生以及改善焊接接頭的組織。對于某些是在腐蝕條件下進(jìn)行的焊接結(jié)構(gòu)，則必須進(jìn)行消除應(yīng)力處理。如進(jìn)行整體熱處理，加熱650℃，保溫20～40h，基本上是能夠消除全部殘余應(yīng)力。

為降低成本，可采用局部消除應(yīng)力的處理方式。可以采取紅外、火焰、感應(yīng)、電阻等各種加熱的方式，來保持加熱的均勻，同時也具有一定的加熱寬度，這種加熱寬度是：

式中：R——管道半徑，mm；

H——板厚，mm。

ND鋼焊接時，更應(yīng)嚴(yán)格控制隨處任意打弧、火花四處飛濺、焊縫表面凹凸不平、殘渣清除不凈等現(xiàn)象，管與管之間焊縫要交錯安排。

ND鋼作為一個新的鋼種，1998年才有國家標(biāo)準(zhǔn)，在使用環(huán)境、腐蝕介質(zhì)、焊接要求這三大方面，因?yàn)樯婕暗母鞣N問題比較多，因此在影響因素，形成機(jī)理，以及防治措施等方面都還需要完善，技術(shù)資料嚴(yán)重匱乏。這些都有待于研究機(jī)構(gòu)及使用者做進(jìn)一步的深入研究和探索。

[1]張文鉞.焊接冶金與金屬焊接性[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]春汽車材料研究所編寫組編.機(jī)械工程材料手冊.黑色金屬材料[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]壓力容器.GB150-2011.

TV547+.6

：A

：1671-0711（2017）08（上）-0120-02