焊接不銹鋼管怎樣保持耐蝕性的同時提高焊接效率
- 來源：
- 鄭州金之縷不銹鋼有限公司
- 發布時間：
- 2019-12-23 09:34:19
- 鄭州金之縷不銹鋼
摘要：在焊接不銹鋼管時-正確選擇填充金屬，接頭制備，清潔度和焊接工藝有助于確保最終產品符合指定的質量標準并保持其預期的耐腐蝕質量。但是，
在焊接不銹鋼管時-正確選擇填充金屬，接頭制備，清潔度和焊接工藝有助于確保最終產品符合指定的質量標準并保持其預期的耐腐蝕質量。但是，已經建立了完善的工藝和技術，可以使管道制造商在不犧牲不銹鋼耐腐蝕性的情況下提高生產率。
本文將介紹焊接不銹鋼管的基礎知識，其應用范圍從高純度食品和飲料，制藥和石化管到石油和天然氣應用。在這些基本知識的基礎上，我們將介紹最佳方法和現有方法的新功能，這些方法可能有助于提高車間的生產率，同時改善或保持所需的耐腐蝕性。
填充金屬的選擇對于控制碳水平至關重要
選擇用于不銹鋼管的填充金屬是為了提高焊接性能并滿足應用要求。帶有“ L”標記的填充金屬（例如ER308L）可提供較低的最大碳含量，這有助于保持低碳不銹鋼合金的耐腐蝕性。例如：如果您將304L賤金屬與標準308填充金屬焊接在一起，則實際上會增加該接頭的碳含量并增加腐蝕的機會。在食品，飲料，制藥等高純度應用中，低碳含量對于保持耐腐蝕性至關重要。相反，帶有“ H”標記的填充金屬可為需要更高強度的應用提供更高的碳含量，特別是在高溫下。具有較高硅含量的填充金屬（例如ER309LSi）可增加焊縫流動性，改善搭接并提高行進速度，從而提高生產率。 309系列填充金屬還特別擅長連接異種不銹鋼和堆焊應用。
在焊接不銹鋼時，選擇低痕量（或“流痕”）元素的填充金屬也很重要。這些是用于制造填充金屬的原材料中的殘留元素。它們包括錫，銻，砷，磷和硫，并且可以對耐蝕性產生強烈影響。
用填充金屬控制感度，道間溫度控制
敏化是導致耐蝕性降低的主要原因，并且受基材和填充金屬的化學性質以及焊縫冷卻溫度的影響。氧化鉻是不銹鋼的“不銹鋼”層。如果提高焊縫和鄰近的熱影響區的碳含量，則會形成碳化鉻，這些鉻會束縛鉻，從而防止形成氧化鉻。反過來，這會使鋼腐蝕或不具有預期的耐腐蝕性。
有三種主要的抗敏方法：第一種是在焊接應用中使用低碳賤金屬和填充金屬來減少或消除碳。但是，這種方法并不總是可行的，因為碳在某些應用中是至關重要的合金成分。
第二個是最小化焊接和熱影響區在有利于敏化的溫度下花費的時間。該范圍將根據您要求的人而有所不同，但是一般的共識是該范圍在500到800攝氏度之間。在該溫度區域中花費的時間越短，焊接熱所造成的損害就越小。因此，重要的是要遵守焊接程序中確定的最大道間溫度。多道次應用的目標應該是使用盡可能少的道次，并以盡可能低的熱量輸入進行焊接，以實現更快的冷卻。
第三是使用帶有特殊合金成分的填充金屬，以防止形成碳化鉻。例如，鈦和鈮可以合金化到填充金屬中，并有助于防止鉻和碳之間的反應。這些元素對強度和韌性也有很強的影響，限制了它們有用的應用。對于熱影響區中距焊接最遠的區域，它們也沒有任何好處。
保護氣體對于保持耐腐蝕性至關重要
傳統上，焊接不銹鋼管需要反吹氬氣。在非關鍵應用中，以成本為驅動因素，氮氣也可以用作反吹氣，但它可能導致焊縫根部形成某些氮化物，這犧牲了一些耐腐蝕性。在諸如大型壓縮空氣系統和液壓流體系統的不銹鋼管道等應用中，這是可以接受的折衷方案，在這些應用中，管道內通常不存在水，并且內部腐蝕的風險較低。
本文將介紹焊接不銹鋼管的基礎知識，其應用范圍從高純度食品和飲料，制藥和石化管到石油和天然氣應用。在這些基本知識的基礎上，我們將介紹最佳方法和現有方法的新功能，這些方法可能有助于提高車間的生產率，同時改善或保持所需的耐腐蝕性。
填充金屬的選擇對于控制碳水平至關重要
選擇用于不銹鋼管的填充金屬是為了提高焊接性能并滿足應用要求。帶有“ L”標記的填充金屬（例如ER308L）可提供較低的最大碳含量，這有助于保持低碳不銹鋼合金的耐腐蝕性。例如：如果您將304L賤金屬與標準308填充金屬焊接在一起，則實際上會增加該接頭的碳含量并增加腐蝕的機會。在食品，飲料，制藥等高純度應用中，低碳含量對于保持耐腐蝕性至關重要。相反，帶有“ H”標記的填充金屬可為需要更高強度的應用提供更高的碳含量，特別是在高溫下。具有較高硅含量的填充金屬（例如ER309LSi）可增加焊縫流動性，改善搭接并提高行進速度，從而提高生產率。 309系列填充金屬還特別擅長連接異種不銹鋼和堆焊應用。
在焊接不銹鋼時，選擇低痕量（或“流痕”）元素的填充金屬也很重要。這些是用于制造填充金屬的原材料中的殘留元素。它們包括錫，銻，砷，磷和硫，并且可以對耐蝕性產生強烈影響。
用填充金屬控制感度，道間溫度控制
敏化是導致耐蝕性降低的主要原因，并且受基材和填充金屬的化學性質以及焊縫冷卻溫度的影響。氧化鉻是不銹鋼的“不銹鋼”層。如果提高焊縫和鄰近的熱影響區的碳含量，則會形成碳化鉻，這些鉻會束縛鉻，從而防止形成氧化鉻。反過來，這會使鋼腐蝕或不具有預期的耐腐蝕性。
有三種主要的抗敏方法：第一種是在焊接應用中使用低碳賤金屬和填充金屬來減少或消除碳。但是，這種方法并不總是可行的，因為碳在某些應用中是至關重要的合金成分。
第二個是最小化焊接和熱影響區在有利于敏化的溫度下花費的時間。該范圍將根據您要求的人而有所不同，但是一般的共識是該范圍在500到800攝氏度之間。在該溫度區域中花費的時間越短，焊接熱所造成的損害就越小。因此，重要的是要遵守焊接程序中確定的最大道間溫度。多道次應用的目標應該是使用盡可能少的道次，并以盡可能低的熱量輸入進行焊接，以實現更快的冷卻。
第三是使用帶有特殊合金成分的填充金屬，以防止形成碳化鉻。例如，鈦和鈮可以合金化到填充金屬中，并有助于防止鉻和碳之間的反應。這些元素對強度和韌性也有很強的影響，限制了它們有用的應用。對于熱影響區中距焊接最遠的區域，它們也沒有任何好處。
保護氣體對于保持耐腐蝕性至關重要
傳統上，焊接不銹鋼管需要反吹氬氣。在非關鍵應用中，以成本為驅動因素，氮氣也可以用作反吹氣，但它可能導致焊縫根部形成某些氮化物，這犧牲了一些耐腐蝕性。在諸如大型壓縮空氣系統和液壓流體系統的不銹鋼管道等應用中，這是可以接受的折衷方案，在這些應用中，管道內通常不存在水，并且內部腐蝕的風險較低。
建議將直氬用于不銹鋼管的鎢極氣體保護焊（TIG）。線材工藝的保護氣體選擇更加復雜。
傳統上，MIG焊接依靠的是氬氣和二氧化碳的混合物，氬氣和氧氣以及基于氦氣，氬氣和二氧化碳的3種氣體混合物。這些混合物通常主要包含氬氣或氦氣，而二氧化碳所占比例不到總氣體混合物的5％。這是因為二氧化碳可以在電弧中分解，并向焊縫中積碳，從而形成易于腐蝕的敏化焊縫。 MIG工藝不使用純氬氣，因為它不容易支撐穩定的焊接電弧。其他微量成分（例如二氧化碳和氧氣）也可以起到這一作用。氬氣和氧氣的混合物只能用于扁平位置的焊接，因為氧氣會形成非常流動的熔融焊縫熔池。氬氣/二氧化碳與脈沖MIG組合可用于所有位置的焊接，Tri-Mix保護氣體混合物也可用于所有位置。
用于焊接不銹鋼的藥芯焊絲設計用于傳統的75％/ 25％的氬氣/二氧化碳混合物。助焊劑成分可防止保護氣體貢獻的碳污染焊縫，而爐渣覆蓋層的助焊劑作用可清除多余的碳并阻止其進入焊縫。可以使用調節金屬沉積（RMD™）工藝成功焊接304不銹鋼，而無需進行反向吹掃。對于雙相不銹鋼則不是這樣。這些必須用惰性氣體如氬氣吹掃。
焊縫準備和裝配的重要性
如果沒有關于接頭準備的討論，關于不銹鋼管焊接的討論是不完整的。適用于焊接不銹鋼的常規陷井：使用專用的刷子，銼刀和砂輪，它們切勿接觸碳鋼或鋁。清潔度至關重要。甚至焊縫中摻入的微量異物也可能導致缺陷，并降低耐腐蝕性和強度。由于不銹鋼對熱輸入非常敏感，以保持其形狀和耐腐蝕性能，因此，管子的切割和坡口方式也會對焊縫產生不利影響。任何縫隙或不適合的情況都要求焊工添加更多的填充金屬，并可能減慢焊接過程，導致受影響區域的熱量積聚。您想要盡可能接近完美的裝配，尤其是在衛生和高純度管道上。
控制熱量輸入和速度驅動過程發展
焊接過程本身在控制熱量輸入和冷卻，從而控制耐腐蝕性和變形方面也起著至關重要的作用。傳統上，TIG焊接用于焊接不銹鋼管，對于直徑不超過6英寸且壁厚計劃為10英寸的管子或管子，其純度極高，仍然是最佳的解決方案。高純度食品級不銹鋼的首選方法是自體TIG方形對接焊。無需添加任何填充金屬即可熔化管道的功能有助于降低熱量，并消除了添加的填充金屬可能引起的任何化學變化。這種做法通常適用于任何小于1/8英寸的管子。厚。當管子變厚時（在10到40的范圍內），則有必要對管子進行倒角并添加填充金屬。有些較小直徑的管壁較厚，例如2英寸直徑表80，TIG仍然是理想選擇，因為在這么小的管直徑上切換成線材工藝是不切實際的。
如今，TIG逆變器在此應用方面表現出色，因為自從大型變壓器式電機問世以來，脈沖功能已大大提高，并有助于降低熱量輸入。較舊的TIG技術僅限于以每秒約20個脈沖的速度進行脈沖。最新的TIG逆變器技術（例如Maxstar®200）允許每秒高達500個脈沖的高速DC TIG脈沖。能夠將脈沖控制在該范圍內，使焊工能夠顯著降低其平均安培數和熱量輸入，從而有助于控制熔深并減少變形。通過在較高的峰值和較低的背景電流之間快速脈動，以這些較高的頻率脈動可以增加電弧聚焦，從而使您能夠獲得更大的穿透力，更快地移動并減小熱影響區。測試表明，每秒250至400個脈沖之間的脈沖可將行進速度提高35％，而不會犧牲任何焊縫熔深。
