王玉亮
摘要:焊接過程中,異種金屬包含諸多的優(yōu)點,其結構性能較高,也可降低焊接成本,促進經(jīng)濟效益的全面提升,加強企業(yè)在市場中的競爭力。然而,焊接異種金屬設計一定的局限性,交界面裂縫的現(xiàn)象較為常見,在一定程度上影響了焊接效果。對此,本文主要對大型鍋爐異種金屬焊接過程中出現(xiàn)的缺陷問題進行探究,并提出防控措施。
關鍵詞:大型鍋爐;異種金屬;焊接;缺陷
現(xiàn)代社會中,科學技術日益發(fā)展,工業(yè)化發(fā)展進程中往往引入現(xiàn)代技術來提高機械設備效率及運行效果,尤其是針對耐高溫、耐磨等設備更應注重自身技術發(fā)展,以此來滿足生產(chǎn)活動需要。在此背景下,傳統(tǒng)單一金屬焊接已經(jīng)無法迎合生產(chǎn)所需,異種金屬焊接備受關注。在實際焊接中,異種金屬積極發(fā)揮著不同金屬構件優(yōu)勢性能,促使金屬結構具有高性能,且還能夠降低設備成本投入,獲取最大化的經(jīng)濟效益。然而,在具體焊接方面,異種金屬涉及局限性,不只是異種金屬自身特性的原因,如比熱容、化學成分、物理構造差異較大,而且還焊接面處理的不當,特別是焊接交界面中金屬裂縫的情況較為常見。為了能夠有效避免這些局限性,人們往往嘗試采用鎳合金焊絲來避免這一缺陷。
1大型鍋爐異種金屬焊接的缺陷問題
1.1奧氏體鋼熔焊缺陷
根據(jù)大量實踐證實,奧氏體鋼焊絲屬于十分常見的一類質(zhì)量問題,根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)得知,鍋爐異種金屬的焊接缺陷的主要原因是過熱器,很多再熱器和過熱器中發(fā)現(xiàn)了焊縫缺陷,有的焊縫缺陷竟然出現(xiàn)于再熱器中[1]。分析原因在于,過熱器、再熱器管材材質(zhì)均選擇了T22,焊接缺陷則是因T22管材材質(zhì)所導致的?;趯嶋H操作得知,奧氏體鋼熔焊的焊縫缺陷運行時間超過 31000h時,其缺陷啟動次數(shù)高達45次,整個機組產(chǎn)生缺陷是在機組啟動201次后。同時,啟動次數(shù)最少的機組,缺陷出現(xiàn)的時間大約在47000h后。
1.2鎳基熔焊缺陷
鎳基因素也會引起機組產(chǎn)生裂縫的情況[2]。據(jù)金相相關檢驗結果顯示,鎳基焊接鐵元素體的過程中,鐵元素會出現(xiàn)諸多的裂紋,時間范圍通常在60000h,形成裂縫的平均時間約100000h,并且再熱器以及過熱器等,均會產(chǎn)生此缺陷,有的甚至會出現(xiàn)在吸熱段和非吸熱管子中。
1.3鐵素體熔焊
鍋爐異種金屬鐵素體焊接時,鐵元素體被頻繁利用,雖然這一操作較為常見,但會對異種金屬焊接質(zhì)量造成影響。因此,操作時需重點檢驗焊接交接處是否存在裂縫,其中最有效的檢驗方法則是確保鍋爐管材的吸熱管運行至少2萬h,通過不斷地驗證查看是否存在裂縫,把材料更換為T22,同時鐵素體熔焊后鍋爐管材吸熱管運行至少8萬h,在這一情況下便產(chǎn)生了裂縫[3]。
1.4壓力焊缺陷
鍋爐異種金屬的焊接時候,前晶界面是壓力焊裂縫出現(xiàn)的關鍵性因素。相關研究[4]指出,T22材料運營不低于50000h,且切動次數(shù)最少為280 次時便產(chǎn)生了壓力焊縫。全面分析得知,在這一過程中壓力焊縫缺陷出現(xiàn)的幾率較低,所需條件十分嚴格。
1.5電阻焊缺陷
相關研究結果表明,異種金屬焊接涉及到的焊縫性能存在較大差異。受焊縫結構復雜的影響,在應變、材料特性及運行工況等方面并不是完全固定的。針對鐵素體而言,極易出現(xiàn)缺陷的原因在于鐵素體鋼管和奧氏體鋼管在熱膨脹系數(shù)上的差異竟然高達25%—30%。然而這并不能完全證明有的焊接出現(xiàn)缺陷時間早或相似焊縫使用壽命長。當然,導致異種金屬焊接裂紋還存在碳元素的移動和外加的負荷兩個因素。
1.5.1碳元素的移動
碳元素移動,指的是處在焊縫交接面中的鐵素體鋼碳元素,向異種焊接金屬進行擴散的過程。對于此過程而言,過熱器需要符合相應的操作溫度,此點有利于對不銹鋼焊絲焊接過熱器的選擇,如果選擇運用鎳基焊絲焊接的過熱器,那么通常在幾年之后才會產(chǎn)生碳元素移動的狀況。
1.5.2外界負荷
外界負荷也可引起異種金屬焊接出現(xiàn)裂縫的情況,通過觀察出現(xiàn)缺陷的例子得知,裂縫分布范圍是彎管的四周,則是180° 圓弧之內(nèi),這充分證實了是彎曲變形所造成的[5]。
2 異種金屬焊接裂紋應對措施
通過以上分析,異種金屬焊接過程中會出現(xiàn)各種裂縫,可從如下幾點進行有效避免:(1)針對異種金屬焊接所出現(xiàn)的焊縫,可采取加厚與固定雙重保障措施,但是不得強力組配或敲打焊縫;(2)對兩種材質(zhì)的特點及性能進行全面分析與了解,基于焊接屬性選取恰當?shù)暮附庸に嚒@?,不銹鋼與熱強鋼焊接時,應對兩種不同材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)進行全面了解,對于散熱加快的一邊可適當?shù)匮娱L電弧停留時間;(3)在金屬焊接操作時,最好采用具有引弧裝備的設施,不僅可有效降低淬硬,還可避免夾鎢的出現(xiàn)。
結語:大型鍋爐異種金屬的焊接存在各種問題,我們應結合實際情況不斷創(chuàng)新技術,以此來廣泛推廣與運用金屬焊接技術。同時,采取科學合理的異種金屬焊接方式方法,并在做好各項前期準備及預防工作,有效預防焊接出現(xiàn)誤差的情況,而且還能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量。將來,隨著工業(yè)技術的日益成熟,異種金屬焊接所產(chǎn)生的問題也會得以解決,在確保產(chǎn)品品質(zhì)的基礎上獲取最大化的經(jīng)濟效益。
參考文獻
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