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Incoloy 800HT材料焊接和熱處理

2022/3/8 16:47:00??????點擊:

材料特點

Incoloy 800HT材料最初是美國Inco 公司開發的一種高溫壓力容器用材料,屬于固溶態高強度奧氏體鎳--鉻合金。其基體是以鎳、鐵二元固溶體為基的面心立方體奧氏體組織.具有良好的高溫性能和耐腐蝕性能.其物理性能與碳素鋼、不銹鋼相比,一是熔點低,二是線膨脹系數介于碳素鋼與奧氏體不銹鋼之間,三是導熱系數比碳素鋼低的多。

Incoloy 800HTIncoloy 800HASlME 牌號為 SB409 UINS NO8810)的基礎上進一步提高了高溫性能。在 593℃1100F)以下時兩者的許用應力值相同,但在超過 593℃1100F)時,Incoloy 800HT的高溫性能得到改善。這主要是由于其化學成分的改變;含碳量的下限控制、由0.05提高到0.06;對鋁+鈦總量控制在0.851.2.Incoloy 800H無此要求;并通過適當的熱處理以獲得5級或更粗(不大于3級)的晶粒度,因此,Incoloy 800HT具有更好的高溫抗蠕變性能、耐氧化性能;以及在長期高溫應用中的更高治金穩定性,是一種理想的高溫設備用材料。

焊接性能

焊接熱裂紋

Incoloy 800HT是高合金奧氏體耐熱鋼,它在焊接時具有較高的熱裂紋敏感性。熱裂紋是在焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。主要原因是由于聚集在晶粒邊界或焊縫中心的液態低熔點共晶, 在焊縫冷卻過程中產生的拉應力作用下開裂。防止熱裂紋產生要從以下幾方面進行控制。

1)選擇好焊接材料,要限制焊接材料中易偏析元素和有害雜質的含量,特別應當盡量減少硫、磷等雜質含量及降低含碳量;通過調節焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織.細化焊縫晶粒,以提高其塑性.減少或分散偏析程度,控制低熔點共晶的有害影響。

2)控制焊接過程中的焊接工藝參數,提高焊縫成形系數,采用多層多道焊法.減少熱量的輸入.盡量采用小的線能量.加快焊后冷卻速度,避免中心線偏析.防止中心線裂紋。

((3) 采取各種降低焊接應力的工藝措施。

焊接和熱處理工藝

焊接方法

一般焊口采用手工鎢極氬弧焊(GTAW)打底、手工電弧焊(SMAW)進行填充蓋面。

由于本次工程中的蒸汽過熱爐與反應器之間管道全部為焊接方式連接,會出現最后的兩道焊口無法充氬保護的情況。對這兩道焊口決定采用手工電弧焊打底、蓋面的方法進行焊接.,打底焊接時要求做到單面焊接、雙面成形。

在編制焊接工藝評定時即按照手工鎢極氬弧焊打底加手工電弧焊進行填充蓋面,和全部采用手工電弧焊焊接的兩種方法進行試件的焊接.并按此對進行焊工考試。

由于本次管道直徑較大,預制時可以由施工人員進入管道內,手持氬氣把進行背面充氬保護。

電源極性手工鎢極氬弧焊--直流正接;焊條電弧焊-一直流反接。焊接材料

焊接材料與母材的主要化學成分應記錄相近,以保證各項性能與母材相當。但施工中可選擇較高一檔的焊接材料,即鎳基合金焊接材料。

 

 

 焊接技術要求

1)鎳的熔點約為1446C,而氧化鎳的熔點約為 2090C,焊件表面的氧化鎳如果清除不干凈,就會導致出現熔池中夾雜有難熔的氧化鎳,進而形成夾渣等缺陷,具體的清除方法可以為拋丸,打磨,也可以選用酸洗的方法進行。

2)嚴禁在管道坡口外引弧、試驗電流或隨意焊接臨時支撐物,焊接時,管內不得有穿堂風;正式施焊前應在焊縫兩側涂白堊粉或其它防粘污劑。

3)多層多道焊縫焊接時,應逐層進行檢查.經自檢合格后,方可焊接次層.直至焊完。發現焊接缺陷時應及時清除后重焊。

4) 焊接施工中應注意引弧和收弧的質量,收弧時應將弧坑填滿;多層焊接的層間接頭應錯開。

5) 合金鋼管焊工使用的刨錘和刷子應為特殊專用, 刨錘頭應為不銹鋼面.鋼絲刷應為不銹鋼絲刷.砂輪片應為不銹鋼專用砂輪片(如白剛玉60目);焊工服焊工手套應保持干凈清潔.不得使用帶有油污的手套進行作業。

6)焊接時選用小電流.短道快速焊,多層多道焊.應嚴格控制熱輸入,焊接層間溫度小于100℃。

7) 防止焊接過程中表面的氧化,氬弧焊收弧時,氬氣應滯后35。

8)高鉻鎳合金熔池粘稠不易流動,電弧焊時應采取小幅擺動措施,但擺動幅度以不大于1.5倍焊條直徑為宜。

9)焊條每次擺動結束時要在坡口兩側稍稍停頓一下.以便使粘稠的焊縫全屬有時間填充咬邊,防止出現咬邊缺陷。

 熱處理工藝

Incoloy800HT屬于固溶強化型鎳一鐵一鉻系合金,經過焊接熱循環作用,鐵鎳基合金熱影響區組織發生變化,發生碳化物和脆性相析出,容易導致晶間腐蝕及接頭脆化;并且為了避免高溫工況下的焊接應力釋放而造成管道焊縫破壞性損傷,增加

焊接接頭處的耐腐蝕性能;同時考慮到該管道的操作溫度與設計溫度非常接近,并且與材料的許用溫度接近,專利方(ABB Lummus)要求Incoloy800HT材料在焊接對焊口進行穩定化熱處理.熱處理溫度不低于899℃.時間不少于2h。熱處理的目的就為了在此溫度下,能形成穩定的碳化物(由于TiNb能優先與碳結合,形成 TiC NbC),大大降低了奧氏體中固溶碳的濃度(含量),起到了犧 TiNbCr的目的。

 

 

 質量控制措施

1)增強全員質量意識是質量保證的基礎,因此在進行雙腹大板疊梁的施工中,堅持不懈對操作者進行質量教育。

2)認真嚴格地執行了"自檢、互檢、專檢"的三檢制制度,著重突出強調專職檢查員的職能。嚴格控制工序質量,認真執行工序質量報檢,在取得質量控制負責人的確認后,方能進入下道工序的施工。針對組焊質量要求,設計和應用了各工序檢查停檢點和各種施工記錄表格,并做到質量記錄與施工同步。

3)加強對焊材及施焊環境的管理與監控.焊材的發放與使用始終處于受控狀態.嚴格控制焊接的預熱溫度和層間溫度,焊縫的內在質量取得了十分理想的結果。

 

 總結

金屬材料經過焊接過程,總會產生變形,這種變形往往是負面的、不易控制的。雙腹大板疊梁焊接工程是一個綜合利用焊接變形控制方法的典型,尤其是焊接"反變形法"廣泛應用,起到了事半功倍的效果。單純的一種防變形措施往往不夠,較為復雜的結構要綜合考慮.焊接順序原則為"先拘束端、后自由端","對稱焊接法"、"小線能量法"、"斷續焊法"、"強行固定法"、"反變形法"等根據不同情況選擇一種或多種配合使用,就能夠控制好焊接變形,保證焊接質量。

 

 

 

 

 

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